ỨNG DỤNG IOT VÀO THIẾT BỊ ĐO VÀ GIÁM SÁT NHỊP TIM

MỤCLỤC1DANH MỤC HÌNH VẼ3Chương 14GIỚI THIỆU TỔNG QUAN41.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT41.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI51.3 MỤC TIÊU VÀ GIỚI HẠN51.3.1 Mục tiêu51.3.2 Giới hạn5Chương 27THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI72.1 GIỚI THIỆU72.2 KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI72.2.1 Khối nguồn82.2.2 Khối xử lý trung tâm92.2.3 Khối cảm biến102.2.3.1 Cảm biến hồng ngoại E3F DS30C4102.2.3.2 Cảm biến nhịp tim dạng quang pulse sensor132.2.4 Khối cảnh báo và hiển thị17Chương 315THI CÔNG MẠCH223.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG223.1.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý223.1.2 Nguyên lý hoạt động223.2 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH243.2.1 Giới thiệu các phần mềm lập trình243.2.2 Chương trình chính25Chương 435KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN354.1 KẾT QUẢ THỰC HIỆN354.2

z

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP



BÁO CÁO MÔN HỌC

ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH

DANH SÁCH THÀNH VIÊN TRONG NHÓM

1 Nguyễn Ngọc Nhiệm(C) 16141218

2 Vũ Thị Phương Anh 16141106

3 Vũ Viết Quyết 16141249

5 Nguyễn Phú Thông 16141291

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

………

………

.……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

Chữ ký của giáo viên

TIÊU CHÍ NỘI DUNG BỐ CỤC TRÌNH BÀY TỔNG

ĐIỂM

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

Nguyễn Phú Thông Tìm hiểu cơ sơ lý thuyết về thiết bị đo nhịp tim

Vũ Thị Phương Anh Tìm hiểu các module, cảm biến, vi điều khiển được sử

dụng

Vũ Viết Quyết Lập trình chương trình cho vi điều khiển giao tiếp các

module

Lê Tấn Đạt Xây dựng hệ thống dữ liệu và theo dõi ở server

Nguyễn Ngọc Nhiệm Thiết kế website

Cả nhóm Lắp ráp phần cứng và chạy thử chương trình

TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Độc Lập – Tự do – Hạnh Phúc

BIÊN BẢN BÁO CÁO HỌP NHÓM

Thời gian :- Từ 14 giờ 00 đến 17 giờ 30 Ngày 15/10/ 2019

-Từ 8 giờ 00 đến 11 giờ 11 Ngày 03/11/ 2019

-Từ 8 giờ 00 đến 11 giờ 11 Ngày 7 /12/ 2019

Địa điểm : Tại phòng đọc thư viện trường

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Nhiệm

Thư ký: Vũ Thị Phương Anh

Họ tên các thành viên tham gia trong nhóm:

1 Thảo luận đề cương chi tiết tiểu luận:

-Như đã phân công, nhóm trưởng phân công các thành viên cùng nhau làm việc:

Nhìn chung, cả nhóm làm việc có hiệu quả

❖ Đánh giá về sự làm việc của các thành viên:

Sinh viên Điểm

MỤCLỤC 1

Chương 1 3

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 3

1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 4

1.3 MỤC TIÊU VÀ GIỚI HẠN 4

1.3.1 Mục tiêu 4

1.3.2 Giới hạn 5

Chương 2 6

THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI 6

2.1 GIỚI THIỆU 6

2.2 KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI 6

2.2.1 Khối nguồn 7

2.2.2 Khối xử lý trung tâm 8

2.2.3 Khối truyền dữ liệu lên WEB 9

2.2.4 Khối cảm biến 10

2.2.4.1 Cảm biến hồng ngoại E3F DS30C4 10

2.2.4.2 Cảm biến nhịp tim dạng quang pulse sensor 12

2.2.5 Khối cảnh báo và hiển thị 17

Chương 3 22

THI CÔNG MẠCH 22

3.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 22

3.1.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 22

3.1.2 Nguyên lý hoạt động 22

3.2 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH 23

3.2.1 Giới thiệu các phần mềm lập trình 23

3.2.2 Lập trình cho khối xử lý trung tâm 25

3.2.2.1 Lưu đồ giải thuật 25

3.2.2.2 Chương trình 25

3.2.3 Lập trình cho khối truyền dữ liệu lên web 32

3.2.3.1 Tổng quan về TCP/IP và giao thức HTTP 32

3.2.3.2 Lưu đồ giải thuật 35

3.2.3.3 Chương trình 36

Chương 4 39

XÂY DỰNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT DỮ LIỆU ONLINE 39 4.1 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU 39

4.1.1 Tổng quan về MYSQL 39

4.1.2 Cấu hình cho cơ sở dữ liệu 39

4.1.3 Cách sử dụng trình quản lý hosting 40

4.1.4 Nhận dữ liệu từ ESP8266 và đưa vào cơ sở dữ liệu 43

4.1.4.1 Tổng quan về PHP 43

4.1.4.2 Cú pháp đưa dữ liệu vào cơ sở dữ liệu 43

4.2 THIẾT KẾ GIAO DIỆN WEBSITE BẰNG PHP, HTML VÀ CSS 45

4.2.1 Giới thiệu về HTML 46

4.2.2 Giới thiệu về CSS 47

4.2.3 Cách sử dụng CSS 48

4.2.4 Tìm hiểu cách thiết kế một vài danh mục của website 49

4.2.5 Truy xuất dữ liệu trong database ra bảng trên website 49

Chương 5 51

KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 51

5.1 KẾT QUẢ THỰC HIỆN 52

5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 53

TỔNG KẾT 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trái tim là một trong những cơ quan quan trọng nhất trong cơ thể con người Nó hoạt động như một máy bơm lưu thông oxy và chất dinh dưỡng đưa đi khắp cơ thể để cung cấp năng lượngcho toàn bộ hoạt động sống của cơ thể Máu lưu thông cũng loại

bỏ các sản phẩm chất thải phát sinh từ cơ thể lọc bỏ qua thận Khi cơ thể được hoạt động khác nhau thì tốc độ mà tim đập sẽ khác nhau, tỷ lệ thuận với tần số hoạt động của cơ thể Bằng cách phát hiện các điện áp tạo ra bởi các nhịp đập của tim, tốc độ của

nó có thể dễ dàng quan sát và sử dụng cho một số mục đích y tế

Tìm hiểu về nhịp tim:

Khái niệm: Nhịp tim là số nhịp đập của tim trên một đơn vị thời gian, thường được tính với đơn vị nhịp/phút Nhịp tim có thể thay đổi theo nhu cầu hấp thụ Oxi và bài tiết CO2 của cơthể, ví dụ như lúc tập thể dục và lúc ngủ

Bảng 1.1: Thông số đánh giá nhịp tim ở trạng thái nghỉ ngơi

• Ở nước ta hiện nay:

Bệnh tim mạch là bệnh có nguy cơ gây tử vong cao Năm 1980, bệnh Tim mạch

là bệnh gây tử vong cao đứng ở hàng thứ tư, còn từ năm 2000 thì bệnh này gây tử vong hàng đầu

Với tình hình hiện tại, Hội tim mạch Việt Nam dự báo, đến năm 2017, Việt Nam

sẽ có 1/5 dân số mắc bệnh tim mạch và tăng huyết áp Đáng lưu ý, tỉ lệ tăng huyết áp ở những người trẻ từ 25 tuổi đang gia tăng, chiếm 21,5% tổng số ca mắc

Thiết kế và thi công thiết bị đo nhịp tim sử dụng cảm biến nhịp tim Pluse Sensor

và cảm biến hồng ngoại OMKQN E3F-DS30C4 hiển thị kết quả đo trên LCD và thực hiện cảnh cáo bằng buzzzer khi nhịp tim thấp hoặc cao hơn ngưỡng tiêu chuẩn Đồng thời, dữ liệu nhịp tim sẽ được gửi lên Website để có thể giám sát bệnh nhân từ xa Thiết bị nhỏ, gọn có thể mang theo để kiểm tra nhịp tim bất kỳ lúc nào

1.3.2 Giới hạn

• Do hạn chế về nhiễu và sai số trong quá trình tính toán các thông số linh kiện nhịp tim có phần sai lệch so với thực tế

• Thiết bị chỉ đo và giám sát nhịp tim của một cá nhân trong một thời điểm đo

• Phạm vi hoạt động còn hạn chế, không thể mang bên mình trong một khoảng thời gian dài để giám sát và đưa ra cảnh báo kịp thời

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI 2.1 GIỚI THIỆU

Thiết bị đo nhịp tim hiển thị kết quả đo trên LCD và thực hiện cảnh cáo bằng còi buzzzer khi nhịp tim thấp hoặc cao hơn ngưỡng tiêu chuẩn và gửi dữ liệu đo được lên Web server

2.2 KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI

Hình 2.1: Sơ đồ khối mạch đo nhịp tim

Chức năng của từng khối:

• Khối nguồn (9V-200 mAh): có chức năng cấp nguồn cho toàn bộ mạch hoạt động

• Khối truyền dữ liệu lên Web: có vai trò nhận dữ liệu từ khối xử lý trung tâm và gửi lên Server thông qua chuẩn giao tiếp HTTP

• Khối xử lý trung tâm: có vai trò lấy dữ liệu từ cảm biến nhịp tim, xử lí dữ liệu và giao tiếp với LCD, BUZZER Đồng thời, gửi dữ liệu đã xử lý tới Khối truyền dữ liệu lên Web thông qua chuẩn giao tiếp UART

• Khối cảm biến: Lấy dữ liệu tin hiệu từ người dùng và đưa vào khối xử lý trung tâm để xử lý

• Khối hiển thị và cảnh báo: Hiện thị kết quả cảm biến trên LCD và thực hiện cảnh báo bằng buzzer khi nhịp tim thấp hoặc cao hơn ngưỡng cho phép

2.2.2 Khối xử lý trung tâm

Giới thiệu Arduino Uno

Hình 2.3: Ảnh minh họa arduino Uno

Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168, ATmega328 Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt

độ, độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD, hay những ứng dụng khác Ở đây nhóm sử dụng vi điều khiển ATmega328

Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V

Thông số kỹ thuật:

Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit

Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC

Điện áp vào giới hạn 6-20V DC

Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)

Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA

ESP8266 là một mạch vi điều khiển có thể giúp chúng ta điều khiển các thiết bị

điện tử Thêm vào đó nó được tích hợp wi-fi 2.4GHz có thể dùng cho lập trình

Hình 2.4: Mô hình ESP8266 NodeMCU

❖ Thông số kĩ thuật

• WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n

• Điện áp hoạt động: 3.3V

• Điện áp vào: 5V thông qua cổng USB

• Số chân I/O: 11 (tất cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0)

• Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)

2.2.4.1 Cảm biến hồng ngoại E3F DS30C4

Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 dùng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng cách tới vật cản cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận

và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt Cảm biến có thể chỉnh khoảng cách mong

muốn thông qua biến trở

Hình 2.5: Cảm biến hồng ngoại OMKQN E3F- E3F-DS30C4

• Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ

• Kích thước: 1.8cm (D) x 7.0cm (L)

• Nhiệt độ: (âm) 40 độ C đến 70 độ C

• Chiều dài dây 1 met

• Kết nối:

• Dây màu nâu: Dương nguồn từ 6 volt đến 36 volt

• Dây mà xanh dương: GND

• Dây màu đen: Tín hiệu NPN cực thu để hở

❖ Cấu tạo: gồm 3 khối

trăm kiloôm ), khi đó V(+) xấp xỉ 0v, điện áp ngõ vào (+) thấp hơn ngõ vào (-) trên Opamp nên ngõ ra của Opamp ở mức thấp dẫn đến Q ngắt và Vo ở mức cao

Khi mắt thu bị tia hồng ngoại chiếu vào thì nội trở của nó giảm xuống (khoảng vài chục ôm) Khi đó điện áp ngõ vào (+) lớn hơn ngõ vào (-) trên Opamp nên ngõ ra của opamp ở mức cao=> Led sáng, Q dẫn =>Vo ở mức thấp

❖ Ưu và nhược điểm.

Cảm biến quang nhìn chung có nhiều ưu điểm hơn so với cảm biến khác (cảm biến từ, cảm biến điện dung)

Cảm biến quang không cần tiếp xúc trực tiếp với vật cần phát hiện cho nên độ bền với tuổi thọ cao hơn

Khoảng cách phát hiện của cảm biến quang khá xa, việc này cũng giúp ít không nhỏ trong việc thiết kế lắp đạt

Nhược điểm của cảm biến loại này là phụ thuộc nhiều vào màu sắc, tính chất và kích thước của bề mặt của vật thể Tuy nhiên với mục đích sử dụng trong đồ án này thì đây là một sự lựa chọn tương đối phù hợp

2.2.3.2 Cảm biến nhịp tim dạng quang pulse sensor

Pulse Sensor là một loại cảm biến đo nhịp tim được thiết kế dùng với Arduino Bằng cách kết nối cảm biến này với Arduino, nạp một chương trình đơn giản và đặt

cảm biến vào đầu ngón tay hoặc dái tai, bất cứ ai cũng có thể theo dõi nhịp tim của mình thông qua ứng dụng theo dõi có sẵn

Hình 2.7: Cảm biến Pulse Sensor

➢ Thông số kỹ thuật

• Nguồn : 3~5VDC

• Dòng tiêu thụ : < 4mA

• Ngõ ra : Analog

• Độ dài dây : 61cm ( 24 inch)

• Đường kính cảm biến : 1.6 cm ( 0.625 inch)

➢ Cấu tạo: Gồm 2 khối chính (Khối thu phát và khối khuyết đại)

Khối thu phát: Đầu phát sử dụng nguồn sáng LED với ánh sáng màu xanh lá cây

có bước sóng từ 500-600 nm, và đầu thu sử dụng chip APDS-9008 của AVAGO

Khối khuyết đại: Tín hiệu sóng PPG từ cảm biến rất nhỏ (khoảng 8mV p-p) và

có rất nhiều nhiễu (đặc biệt nhiễu 50 Hz do điện lưới) Vì thế tín hiệu điện có biên độ

cỡ milivôn, với dải tần số trong khoảng 0,05 cho tới 150 Hz Yêu cầu phải khuếch đại tín hiệu điện tim lên khoảng 1000 lần

Hình 2.8: Khối thu phát

Hình 2.9: Cấu tạo của chíp thu APDS-9008

Hình 2.10: Khối khuyết đại

➢ Nguyên lý hoạt động

Hình 2.11: Sơ đồ mạch cảm biến Pulse Sensor

Khi áp chặt mặt cảm biến vào da, nơi có mạch máu chảy, đầu phát sẽ phát ra ánh sáng đi vào trong da Ánh sáng xuyên qua mô sinh học bị hấp thụ với khoảng cách khác nhau, bởi các sắc tố da, xương, động mạch và tĩnh mạch Những thay đổi trong dòng

máu chảy xảy ra chủ yếu ở các động mạch và tiểu động Ở khối thu sẽ phát hiện những thay đổi trong lưu lượng máu (tức là, thay đổi cường độ quang học) trong mao mạch, thông qua truyền và phản xạ qua các mô

Do bị ép vào nên lượng máu ở phần cảm biến sẽ thay đổi, khi không có áp lực do tim đập, máu sẽ dồn ra xung quanh, lượng ánh sáng từ đầu phát sẽ về đầu thu nhiều hơn

so với khi tim đập.Sự thay đổi là rất nhỏ, nên phần cảm nhận ánh sáng (quang trở) thường có mạch IC để khuých đại tín hiệu

➢ Ứng dụng

Nhịp đập của tim là thông số rất quan trọng xây dựng 1 bài tập thể dục thật sự khoa học Trước đây, cảm biến nhịp tim chỉ thường xuất hiện trên các thiết bị đắt tiền như : máy chạy bộ, máy đo trong bệnh viện, smartphone, v.v.v Giờ đây đã xuất hiện

1 loại cảm biến đo nhịp tim mà chúng ta dễ dàng kết nối với các bo mạch điện tử như Arduino, Raspberry Pi và các MCU khác

• Pulse Sensor Board

• 24-inch Color-Coded Cable with Standard Male Headers

• Ear Clip for Earlobe Heart Rate Measurement

• Velcro Finger Strap

• Transparent Stickers to Protect Sensor

➢ Ưu và nhược điểm

Cảm biến có kích thước nhỏ thuận lợi cho việc thiết kế và lắp đặt thích hợp với thiết bị đo nhịp tim nhỏ gọn

Kết quả gần như tương tự với thiết bị y tế chuyên dụng

Pulse Sensor có hạn chế đáng chú ý chính là nhiễu của cảm biến, khi thiết kế chúng ta cần xử lỹ vấn đề này để chính xác hơn

2.2.5 Khối hiển thị và cảnh báo

❖ Khối hiển thị:

LCD20x4

LCD 20x4 là kiểu màn hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị chữ hoặc số trong

bảng mã ASCII Mỗi ô của Text LCD bao gồm các chấm tinh thể lỏng, các chấm này kết hợp với nhau theo trình tự “ẩn” hoặc “hiện” sẽ tạo nên các kí tự cần hiển thị và mỗi

ô chỉ hiển thị được một kí tự duy nhất

LCD 20x4 nghĩa là loại LCD có 4 dòng và mỗi dòng chỉ hiển thị được 20 kí tự Đây là loại màn hình được sử dụng rất phổ biến trong các loại mạch điện

Hình 2.12: Ảnh minh họa LCD20x4

➢ Thông số kĩ thuật của LCD 20x4:

• Điện áp: 5V

• Ngõ giao tiếp: 16 chân

• Màu sắc: xanh lá hoặc xanh dương

• Module hỗ trợ giao tiếp với vi điều khiển: LCD I2C

➢ Chức năng các chân:

• VDD: Chân cấp nguồn cho LCD, nối chân này với VCC của mạch điều khiển

• GND: Chân nối đất, chân này nối chân GND của mạch điều khiển

• VSS: Điều chỉnh độ tương phản của LCD

• RS: Chân chọn thanh ghi nối với chân RE0 của mạch điều khiển

• RS = 0: Ghi mã lệnh vào LCD

• RS = 1: Ghi dữ liệu vào LCD

• R/W: Chân chọn chế độ đọc ghi Nối R/W với mức logic “0” để LCD hoạt động

ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD làm việc ở chế độ đọc, được nối với chân RE1 của mạch điều khiển

• EN: Chân cho phép (Enable) được nối RE2 của mạch điều khiên cho phép hoạt động ở mức logic “0” và mưc logic “1” không hoat động

• D0-D7: 8 đường bus dữ liệu được nối với D0-D7 của mạch điều khiển

• Chân A và K: Để bật tắt đền nền của LCD Chân A nối với VCC của vi điều khiển, chân K nối với GND để đèn nền luôn bật

Module chuyển đổi I2C cho LCD

LCD có quá nhiều chân gây khó khăn trong quá trình kết nối và chiếm dụng nhiều chân của vi điều khiển? Module chuyển đổi I2C cho LCD sẽ giải quyết vấn đề này cho bạn, thay vì sử dụng tối thiểu 6 chân của vi điều khiển để kết nối với LCD (RS, EN, D7, D6, D5 và D4) thì với module chuyển đổi bạn chỉ cần sử dụng 2 chân (SCL, SDA) để kết nối Module chuyển đổi I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD 1602, LCD 2004, … ), kết nối với vi điều khiển thông qua giao tiếp I2C, tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay

Một giao tiếp I2C gồm có 2 dây: Serial Data (SDA) và Serial Clock (SCL) SDA

là đường truyền dữ liệu 2 hướng, còn SCL là đường truyền xung đồng hồ để đồng bộ

và chỉ theo một hướng Như hình vẽ bên dưới, khi một thiết bị ngoại vi kết nối vào đường bus I2C thì chân SDA của nó sẽ nối với dây SDA của bus, chân SCL sẽ nối với dây SCL

Hình 2.13: Sơ đồ giao tiếp I2C

Hình 2.14: Kết nối I2C với LCD

• Giao tiếp: I2C

• Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2)

• Kích thước: 41.5mm(L)x19mm(W)x15.3mm(H)

• Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt

• Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD

❖ Khối cảnh báo: Buzzer

Buzzer là một loại thiết bị phát âm có thể chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu

âm thanh Nó được sử dụng rộng rãi trong đồ chơi điện tử và bảng điều khiển trò chơi trong đồ chơi âm thanh, quà tặng âm thanh, đồ gia dụng, báo thức cá nhân, hệ thống báo động của ngân hàng và công an Buzzer được sử dụng rộng rãi trong đồ chơi điện tử và trò chơi

Buzzer được sử dụng chủ yếu để nhắc hoặc báo thức, theo thiết kế và mục đích khác nhau, có thể phát ra tiếng nhạc, tiếng còi, âm thanh buzzer, âm thanh báo thức, nhạc chuông điện và nhiều âm thanh khác

Hình 2.15: Ảnh minh họa Buzzer

➢ Thông số kỹ thuật:

• Nguồn: 3.5V - 5.5V

• Dòng điện tiêu thụ: <25mA

• Tần số cộng hưởng: 2300Hz ± 500Hz

• Biên độ âm thanh: >80 dB

• Nhiệt độ hoạt động:-20 °C đến +70 °C

• Kích thước : Đường kính 12mm, cao 9,7mm

CHƯƠNG 3: THI CÔNG MẠCH 3.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

3.1.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý mạch đo nhịp tim hiển thị trên LCD

3.1.2 Nguyên lý hoạt động

Khi áp chặt ngón tay vào mặt cảm biến, Ánh sáng xanh từ led phát sẽ bị khuyếch tán ra xung quanh, và một phần đi tới quang trở nhạy đặt gần đầu phát Tạo ra tín hiệu điện và được xử lý bởi các bộ lọc nhiễu và qua bộ khuyết đại cho ra tín hiệu Analog đưa vào Khối vi điều khiển trung tâm Lúc này vi điều khiển chưa xử lý dữ liệu đọc về

mà chờ đến khi nhận được tín hiệu cho phép từ cảm biến hồng ngoại Mục đích của thuật toán này là để hạn chế nhiễu khi ta vừa tiếp xúc vào và tính hiệu đưa vào vi điều khiển sẽ ổn định và chính xác hơn.Khi có tín hiệu cho phép từ cảm biến hồng ngoại thì

vi điều khiển đọc tín hiệu nhịp tim về xử lý Và hiển thị lên lcd, kết quả hiển thị là trung bình của 10 lần đo Khi kết quả vượt ngưỡng cho phép (max-min) thì còi báo hoạt động

Kết quả đo trung bình của nhịp tim sẽ được truyền tới Esp8266 thông qua giao tiếp UART Sau đó, esp sẽ truyền dữ liệu nhận được lên database thông qua giao thức truyền HTTP, từ đó dữ liệu nhịp tim sẽ được hiển thị lên giao diện web

Để nhận biết được tín hiệu từ cảm biến pulse sensor có ổn định hay chưa thì người

đo có thể quan sát qua Led báo bên ngoài Khi led nhấp nháy với tần số tương tương với mạch ở cổ tay thì cho biết tín hiệu ổn định và không nhiễu, ngược lại led bị chập chờn và sáng yếu thì tín hiệu đã bị nhiễu

Kết thúc chu kỳ đo thì thiết bị sẽ tự reset lại chu kỳ mới hoặc ta có thể nhấn nút reset thiết bị (nút reset cũng có tác dụng khởi động lại chương trình khi gặp sự cố về chương trình, hay người đo vô tình chưa đặt tay vào cảm biến nhịp tim đã kích hoạt cảm biến hồng ngoại nút reset sẽ giúp ta tiết kiệm được thời gian hỏng của chu kỳ đo đó)

Arduino là một môi trường phát triển tích hợp đa nền tảng, làm việc cùng với một

bộ điều khiển Arduino để viết, biên dịch và tải code lên bo mạch Phần mềm này cung cấp sự hỗ trợ cho một loạt các bo mạch Arduino như Arduino Uno, Nano, Mega, Esplora, Ethernet, Fio, Pro hay Pro Mini cũng như LilyPad Arduino

Hình 3.2: Giao diện phần mềm lập trình Arduino IDE

Ngôn ngữ phổ quát cho Arduino C và C++, do đó phần mềm phù hợp cho những lập trình viên đã quen thuộc với cả 2 ngôn ngữ này Các tính năng như làm nổi bật cú pháp, thụt đầu dòng tự động, làm cho nó trở thành một sự thay thế hiện đại cho các IDE khác

Bọc bên trong giao diện đồ họa được sắp xếp hợp lý, Arduino sở hữu những chức năng để thu hút các nhà phát triển Arduino, mở đường đến một đầu ra thành công thông qua các mô-đun gỡ lỗi Tất cả các tính năng của nó được lưu trữ bên trong vài nút bấm, menu, giúp dễ dàng hiểu và điều hướng, đặc biệt là với các lập trình viên chuyên nghiệp Ngoài ra, việc tích hợp các bộ sưu tập ví dụ mẫu sẽ giúp cho những người lần đầu tiếp xúc với Arduino có thể làm quen và nắm bắt ứng dụng nhanh hơn

Để kết nối bo mạch Arduino với máy tính, chúng ta phải cài đặt các driver cần thiết cho máy tính, bạn sẽ được Sau đó, lựa chọn mô hình để làm việc nhờ sử dụng

menu Tools của ứng dụng và có thể bắt đầu viết chương trình Chương trình bao gồm một mảng thư viện phong phú như EEPROM, Firmata, GSM, Servo, TFT, WiFi,

3.2.2 Lập trình cho khối xử lý trung tâm

3.2.2.1 Lưu đồ giải thuật

Hình 3.3: Lưu đồ giải thuật khối xử lý trung tâm 3.2.2.2 Chương trình