Hệ thống cảm biến đo nhịp tim trên ô tô, đưa ra cảnh báo và gửi tín hiệu GPS của chiếc xe về cho người Thân thông qua tin nhấn SMS. Hệ thống sẽ có 2 tín hiệu cảnh báo, Thứ nhất khi nhịp tim trong mức an toàn thì sẽ cho ra tín hiệu kèn nhỏ hú cảnh báo tài xế. Cảnh báo thứ hai nhịp tim nguy hiểm kèn xe và Đèn Hazard hoạt động cảnh báo cho các tài xế xung quanh. Hệ thống gồm đầy đủ các linh kiện và code
Trang 1ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐO NHỊP TIM TRÊN VÔ LĂNG CẢNH BÁO VÀ GỬI GPS VỀ CHO NGƯỜI THÂN QUA SMS KẾT HỢP VỚI HỆ
THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN Ô TÔ
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp:
Trang 2BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Giáo viên hướng dẫn :
Họ và tên sinh viên :
Lớp :
MSSV :
Tên đề tài :
Điểm đánh giá: Xếp loại:
TP Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 07 năm 2021
Giáo viên hướng dẫn
(ký tên và ghi rõ họ tên)
Trang 3Giáo viên phản biện :
Họ và tên sinh viên :
Lớp :
MSSV :
Tên đề tài :
Điểm đánh giá: Xếp loại:
TP Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 07 năm 2021
Giáo viên phản biện
(ký tên và ghi rõ họ tên)
MỤC LỤC
Trang 4CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 2
1.1 Tính cấp thiết của đề tài 2
1.1.1 Đặt vấn đề 2
1.1.2 Tầm quan trọng của đề tài 6
1.1.3 Ý nghĩa của đề tài 6
1.1.4 Lý do chọn đề tài 7
1.2 Tình hình nghiên cứu 7
1.3 Mục tiêu nghiên cứu 8
1.3.1 Mục tiêu 8
1.3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 8
1.3.3 Các kết quả hướng đến của đề tài 8
1.4 Nhiệm vụ đề tài 9
1.5 Phương pháp nghiên cứu 9
1.6 Kết cấu của đồ án 9
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 11
2.1 Tổng quan hệ thống chiếu sáng 11
2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống chiếu sáng trên ô tô 11
2.1.2 Các thông số cơ bản 11
2.2 Tổng quan về hệ thống đo nhịp tim 13
2.2.1 Tìm hiểu về nhịp tim và Phương pháp đo nhịp tim 13
2.2.2 Mở đầu, khái niệm, yêu cầu, nhiệm vụ, chức năng của hệ thống 16
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CẢM BIẾN NHỊP TIM VÀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN Ô TÔ 18
3.1 Hệ thống cảm biến nhịp tim, định vị GPS và gửi SMS 18
3.1.1 Các phần tử trong hệ thống cảm biến nhịp tim 18
3.1.2 Sơ đồ thuật toán, sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động 30
3.1.3 Khai báo thư viện, chân linh kiện, chức năng chân và các chương trình con trong mô hình 33
3.2 Hệ thống chiếu sáng ô tô 37
Trang 53.2.2 Hệ thống đèn pha cốt 41
3.2.3 Đèn sương mù 43
3.2.4 Đèn kích thước (tail) 45
CHƯƠNG 4: Thiết kế và thi công mô hình 48
4.1 Giới thiệu một số linh kiện đã chuẩn bị 48
4.1.1 Chuẩn bị linh kiện trong hệ thống đo nhịp tim 48
4.1.2 Chuẩn bị linh kiện cho hệ thống chiếu sáng 50
4.2 Thiết kế và thi cộng mô hình 53
4.2.1 Thiết kế sơ đồ mạch điện, sơ đồ đấu dây trong autocad 53
4.2.2 Thiết kế phần khung mô hình 55
4.2.3 Giới thiệu giao diện phần mềm lập trình 56
4.2.4 Thi công lắp mô hình mạch điều khiển nhịp tim 57
4.2.5 Thi công lắp mô hình hệ thống chiếu sáng 63
4.2.6 Quá trình tích hợp hai hệ thống vào mô hình 71
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 75
5.1 Kết luận 75
5.1.1 Hệ thống cảm biến nhịp tim 75
5.1.2 Hệ thống chiếu sáng 75
5.2 Về lý thuyết 76
5.3 Về thực hành 76
5.4 Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống 76
5.4.1 Ưu điểm 76
5.4.2 Nhược điểm 77
5.5 Thuận lợi và khó khăn khi thực hiện đề tài 77
5.5.1 Thuận lợi 77
5.5.2 Khó khăn 77
5.6 Hướng phát triển đề tài 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79
Trang 6DANH MỤC CÁC HÌNH ẢN
Trang 7Hình 1.1 An toàn khi lái xe 2
Hình 1.2 Hình minh họa hệ thống cảm biến nhịp tim 3
Hình 1.3 Hình minh họa 4
Hình 1.4 Nam tài xế bị nhồi máu cơ tim đang điều trị tại Bệnh viện E 4
Hình 1 5 Hình minh họa 6
Hình 1.6 Hình Minh họa 7
Hình 2 1 Vị trí lắp đặt của hệ thống chiếu sáng tín hiệu 13
Hình 2 2 Thông số đánh giá nhịp tim người ở trạng thái nghỉ ngơi 14
Hình 2.3 Dạng tín hiệu nhịp tim 15
Hình 2.4 Sự hấp thụ ánh sáng của động mạch khi truyền qua ngón tay 15
Hình 2.5 Vị trí đặt cảm biến 16
Hình 3.1 Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu MAX30102 MH-ET LIVE 18
Hình 3 2 Chân ra của cảm biến nhịp tim MAX30102 19
Hình 3 3 Module SIM808 20
Hình 3 4 Các cụm trên module SIM808 21
Hình 3 5 Sơ đồ chân của module SIM808 22
Hình 3 6 Arduino nano 23
Hình 3 7 Thông số kỹ thuật arduino nano 24
Hình 3 8 Sơ đồ chân arduino nano 24
Hình 3 9 Còi nhỏ 5v 25
Hình 3 10 LCD 16x2 25
Hình 3 11 Thông số kỹ thuật LCD 16x2 26
Hình 3 12 Relay 27
Hình 3 13 Còi ô tô 12v 28
Hình 3 14 Mạch giảm áp 12V xuống 5V 29
Hình 3 15 Sơ đồ thuật toán của hệ thống đo nhịp tim 30
Hình 3 16 Sơ đồ mạch điện hệ thống nhịp tim 31
Trang 8Hình 3 17 Khai báo thư viện 33
Hình 3 18 Chương trình void Setup 33
Hình 3 19 Chương trình void loop 34
Hình 3 20 Chương trình void loop 34
Hình 3 21 Chương trình con xử lý nhịp tim 35
Hình 3 22 Chương trình init Sim808 35
Hình 3 23 Chương trình kiểm tra giao tiếp Sim808 36
Hình 3 24 Chương trình con của SMS và GPS 36
Hình 3 25 Các loại bóng đèn thường sử dụng trong ô tô 37
Hình 3.26 Bóng đèn loại dây tóc 38
Hình 3.27 Cấu tạo của đèn halogen 38
Hình 3 28 Đèn xenon 39
Hình 3 29 Chóa đèn hình chữ nhật 39
Hình 3 30 Đường đi của tia sáng do chóa đèn phản chiếu 40
Hình 3 31 Cấu tạo kính khuếch tán 40
Hình 3 32 Cấu tạo đèn pha cốt 41
Hình 3 33 Sơ đồ mạch điện hệ thống đèn pha cốt 42
Hình 3 35 Đèn sương mù phía trước 43
Hình 3 36 Cấu tạo đèn sương mù 44
Hình 3 37 Sơ đồ mạch điện đèn sương mù 45
Hình 3 38 Đèn tail 46
Hình 3 39 Sơ đồ mạch điện đèn kích thước 46
Hình 4 1 Cảm biến MAX30102 48
Hình 4 2 Arduino nano 48
Hình 4 3 Sim808 49
Hình 4 4 LCD 16x2 49
Hình 4 5 Adapter hạ áp 5v 50
Trang 9Hình 4 7 Cầu chì tổng, Cầu chì con 51
Hình 4 8 Đuôi đèn 51
Hình 4 9 Bóng đèn pha cốt 52
Hình 4 10 Cục chớp xi nhan 52
Hình 4 11 Rơle 53
Hình 4 12 Thiết kế sơ đồ điện hệ thống nhịp tim 53
Hình 4 13 Thiết kế sơ đồ mạch điện hệ thồng pha 54
Hình 4 14 Thiết kế sơ đồ mạch đèn TAIL và đèn sương mù 54
Hình 4 17 Miếng lắp 55
Hình 4 15 Lắp khung mô hình 55
Hình 4 16 Bu lông đầu tròn 55
Hình 4 18 Giao diện arduino 56
Hình 4 19 Lắp mạch thử nghiệm 57
Hình 4 20 Lắp cảm biến Max30102 vào ardunio nano 57
Hình 4 21 Lắp LCD, MAX30102 vào Ardunio 58
Hình 4 22 Đấu nối relay và kèn nhỏ 58
Hình 4 23 lắp Mudule SIM808 vào mạch cơ bản 59
Hình 4 24 Hoàn thành và chạy thử mạch nhịp tim 59
Hình 4 25 Đấu nguồn cho các linh kiện 60
Hình 4 26 Dấu các linh kiện vào hộp 60
Hình 4 27 Hàn chì các mối nối 61
Hình 4 28 Mạch đấu vào hợp hoàn chỉnh 61
Hình 4 29 Cấp nguồn và chạy thử 62
Hình 4 30 Khoang lổ và cố định linh kiện 62
Hình 4 31 Quá trình khoan lỗ 63
Hình 4 32 Thiết kế mô hình tích hợp 64
Hình 4 33 Đấu nối mạch chiếu sáng 65
Hình 4 34 Đấu nối hoàn thành mạch 66
Hình 4 35 kiểm tra mạch 67
Hình 4 36 Cấp nguồn cho hệ thống chiếu sáng 68
Trang 10Hình 4 37 Quá trình hàn chì mối nối 68
Hình 4 38 Quá trình dán băng keo đen 69
Hình 4 39 Quá trình ký hiệu dây 69
Hình 4 40 Quá trình cố định các linh kiện 70
Hình 4 41 Quá trình rút dây và cố định dây 70
Hình 4 42 Lắp hộp điều khiển nhịp tim vào mô hình 71
Hình 4 43 Lắp vô lăng lên mô hình 71
Hình 4 44 Lắp cảm biến nhịp tim vào vô lăng và LCD vào mô hình 72
Hình 4 45 Lắp kèn 12v vào mô hình 72
Hình 4 46 Mô hình hoàn chỉnh 73
Hình 4 47 Text hoạt động của mô hình 73
Hình 4 48 Hoạt động định vị GPS 74
Hình 4 49 Hoạt động của SMS 74
Trang 11LỜI MỞ ĐẦU
Trong những thập niên vừa qua ngành công nghiệp ô tô thế giới nói chung vàngành công nghiệp ô tô nước ta nói riêng cụ thể là Vinfast đã không ngừng nângcao và phát triển Tuy nhiên, trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa, ngànhcông nghiệp ô tô là ngành giữ vị trí rất quan trọng và không thể thiếu với bất kỳ mộtdoanh nghiệp hay cá nhân nào Đáp ứng nhu cầu giao thông vận tải góp phần pháttriển to lớn trên mọi phương diện
Đồng thời với sự phát triển của công nghệ nên việc tiếp cận với các linh kiệnđiện tử, thiết bị cảm biến hay board mạch xử lý một cách dễ dàng và kết hợp tất cảvào chiếc ô tô do đó các tính năng tiện ích, an toàn được năng cao
Trong thời gian gần đây cũng có nhiều trường hợp tài xế trong lúc lái xe bịcác trường hợp về tim mạch mà không được cảnh báo trước nên đã dẫn đến cáctrường hợp đau buồn là đột quỵ, nhồi máu cơ tim… rất là nguy hiểm cho phươngtiện và những người trong xe
Trong xu thế đó, con người không xem ô tô là đơn thuần là một phương tiệnduy chuyển nửa mà thêm vào đó là sự an toàn, do đó nhóm lựa chọn làm về “thiết
kế mô hình hệ thống đo nhịp tim trên vô lăng cảnh báo và gửi GPS về cho ngườithân qua SMS kết hợp với hệ thống chiếu sáng tín hiệu trên ô tô” với ý tưởng này
sẽ cải thiện rất nhiều về độ an toàn nói chung của một chiếc xe, tạo ra tầm nhìn tốtcho tài xế và đo được nhịp tim của tài xế trong lúc lái xe hệ thống sẽ đưa ra cảnhbáo kịp thời để giảm thiểu rủi lo Nếu không may tài xế bị lên cơn đau tim hệthống sẽ gửi SMS về cho người thân kèm theo GPS để can thiệp kịp thời
Với mong muốn được đóng góp sức mình cho sự phát triển chung về tínhnăng an toàn, chúng em đã không ngừng cố gắng tìm tòi, học hỏi và trao dồi kiếnthức để cùng nhau thiết kế chế tạo mô hình hệ thống hoàn thiện hơn Chúng emcũng mong muốn mô hình này sẽ được sử dụng cho mục đích thương mại hóatrong một thời gian không xa
Trang 12CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1.1.1 Đặt vấn đề
Ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở nước ta đang là một ngành vô cùng tiềm năng
và ngày càng phát triển , sẽ là một ngành quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Đicùng với sự phát triển về kinh tế ấy bản thân ngành công nghiệp này cũng phải liên tụcđổi mới ứng dụng kỹ thuật khoa học để có thể đáp ứng được nhu cầu của người tiêudùng Từ lúc ngành công nghiệp này vừa mới ở mức khởi đầu thì vấn đề về đảm bảo
an toàn cho người điều khiển phương tiện là vấn đề cần phải nghiên cứu và phát triểnđặt lên hàng đầu
Hình 1.1 An toàn khi lái xe
Với sự phát triển kinh tế của nước ta hiện nay , cùng với công nghệ 4.0 việc tiếpcận ô tô một cách dễ dàng hơn, nên yêu cầu về sự tiên tiến của trang thiết bị , tính năngcủa một chiếc ô tô ngày càng được đòi hỏi Nhất là yêu cầu về sự an toàn cho ngườiđiều khiển Sau khi tìm hiểu kỹ về những trường hợp nguy hiểm mà người điều khiển
ô tô gặp phải Nhóm chúng em sẽ đề cập đến một chiếc xe sử dụng hệ thống cảm biếnnhịp tim báo động cho người điều khiển và gửi tin nhắn cho người thân để hỗ trợ Với
Trang 13hệ thống này nhóm chúng em tin rằng sẽ là một hệ thống theo dõi nhịp tim và giúp đỡcho người bị bệnh tim rất hữu ích Cùng với hệ thống chiếu sáng sẽ giúp trải nghiệmtham gia giao thông của mọi người trở nên an toàn và hoàn hảo hơn
Hình 1.2 Hình minh họa hệ thống cảm biến nhịp tim
Hiện nay số người mắc bệnh tim ngày càng tăng cao, nhưng vẫn chưa có nhiều hệthống để bảo vệ những người bị bệnh tim có trên xe ô tô Người bị bệnh tim khi điềukhiển xe ô tô phải đối mặt với sự nguy hiểm luôn chập chờn nếu lỡ như bệnh tim của
họ đột ngột chuyển biến xấu Khi bị rối loạn nhịp tim hoặc đau tim người điều khiển sẽkhông làm chủ được tay lái gây nguy hiểm cho chính bản thân, những người có trên xe
và những người cùng tham gia giao thông trên đường Vì vậy nhóm chúng em làm hệthống cảm biến nhịp tim kèm với chiếu sáng để theo dõi nhịp tim của người lái thườngxuyên ,cảnh báo họ khi có trường hợp xấu xảy ra và một điều quan trọng ở hệ thốngchúng em đó chính là hệ thống GPS gửi tin nhắn cho người nhà để hỗ trợ người gặpnạn cực kỳ hữu ích
Trang 14Hình 1.3 Hình minh họa
Có nhiều trường hợp người điều khiển ô tô lên cơn đau tim nhưng không được hỗtrợ kịp thời nên đã xảy ra những chuyện đáng tiếc Có một trường hợp đau lòng đãxảy ra vào sáng ngày 3/11/2020, khi đang lái xe chở học sinh tới trường, người tài
xế 46 tuổi bất ngờ bị đau ngực vì lên cơn nhồi máu cơ tim
Hình 1.4 Nam tài xế bị nhồi máu cơ tim đang điều trị tại Bệnh viện E
Qua trường hợp của tài xế trên cho ta thấy sẽ rất nguy hiểm nếu như người bị bệnh tim không có một hệ thống theo dõi và hỗ trợ kịp thời Vì vậy hệ thống
Trang 15cảm biến nhịp là một hệ thống rất cần thiết có trên ô tô.Cụ thể việc có một hệ thốngcảm biến nhịp tim sẽ có những lợi ích như sau:
- Thứ nhất: hệ thống sẽ giúp người lái có thể theo dõi trực tiếp nhịp tim củamình khi đang lái xe
- Thứ hai: hệ thống giúp cho người bị bệnh tim an tâm hơn khi điều khiển xe
- Thứ ba: hệ thống là công cụ gọi trợ giúp hiểu quả khi người điều khiển chuyểnbiến xấu về tim mạch
- Thứ tư: việc tích hợp thêm hệ thống chiếu sáng vào giúp cho việc hỗ trợ ngườiđiều khiển của hệ thống cảm biến nhịp tim thêm hiệu quả hơn
a Các chỉ số nhịp tim ở người
b Các bệnh lý liên quan đến nhịp tim nhanh
- Nhồi máu cơ tim
- Tai biến mạch máu não
- Tăng huyết áp
- Tim bẩm sinh
Trang 161.1.2 Tầm quan trọng của đề tài
Bệnh tim được coi là “kẻ giết người thầm lặng” vì thường khó phát hiện các triệu chứng hoặc dấu hiệu sớm Tại Việt Nam, các bệnh tim mạch là nguyên nhân gây ra 31% tổng số ca tử vong trong năm 2016 Tỷ lệ tăng huyết áp ở người trưởng thành từ 18-69 tuổi là 18,9%.Sự nguy hiểm ấy càng tăng cao nếu như người mắc bệnh tim mạch lên cơn đau tim hoặc đột quỵ lúc đang điều khiển
ô tô Như vậy sẽ rất nguy hiểm cho người đó và những người xung quanh Việc
có một hệ thống cảm biến nhịp tim theo dõi sức khỏe một cách trực tiếp giúp cho người điều khiển an tâm Kèm theo đó việc tích hợp thêm hệ thống chiếu sáng sẽ giúp cho người điều khiển phương tiện thêm dễ dàng và hoàn hảo hơn Thêm nhiều tiện ích và và nâng cao khả năng an toàn cho người lái cũng như người tham gia giao thông khác Đề tài nghiên cứu,chế tạo hệ thống cảm biến nhịp tim trên ô tô tuy còn mới lạ, nhưng sự quan trọng của nó trong nền công nghiệp ô tô là rất lớn.
Hình 1 5 Hình minh họa
1.1.3 Ý nghĩa của đề tài
- Theo dõi nhịp tim của người điều khiển ô tô
- Hỗ trợ người bị bệnh tim khi nhịp tim rối loạn hoặc tăng cao
- Tăng khả năng an toàn khi tham gia giao thông trong đêm tối
Trang 17- Tránh nguy hiểm cho những người cùng tham gia giao thông với người bịbệnh tim
Hình 1.6 Hình Minh họa
1.1.4 Lý do chọn đề tài
Hiện nay hệ thống cảm biến nhịp tim hỗ trợ người lái chưa được phát triển nhiều Vẫn còn nhiều bất cập.Nhưng đó là một hệ thống cực kỳ hữu ích và giúp bảo vệ chongười điều khiển ô tô an toàn Đó cũng chính là động lực thúc đẩy chúng em quyếtđịnh thực hiện đồ án nghiên cứu, chế tạo mô hình cảm biến nhịp tim hỗ trợ người láicộng với hệ thống chiếu sáng trên ô tô với các chức hỗ trợ người lái khiến người điềukhiển an toàn hơn
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
Với sự phát triển vũ bão như hiện nay thì kỹ thuật điện tử, kỹ thuật lậptrình, kỹ thuật điều khiển đang xâm nhập vào tất cả các ngành khoa học – kỹ thuậtkhác và đã đáp ứng được mọi nhu cầu của người dùng Sự ra đời của các hệ thống hỗtrợ sức khỏe với sự tiện ích, khả năng lập trình ngày càng cao đã mang lại những thayđổi sâu sắc trong ngành kỹ thuật ô tô
Hiện nay những nghiên cứu về hệ thống cảm biến nhịp tim trên xe ô tô chỉ đượcđạt ở mức ý tưởng Hệ thống cảm biến nhịp tim chưa được nghiên cứu nhiều trên ô tô Nhưng với sự quan tâm về sức khỏe của người tiêu dùng hiện nay hệ thống này trong
Trang 18tương lai sẽ là một hệ thống hữu ích ở trên xe ô tô hoặc các phương tiện giao thôngkhác.
Hệ thống cảm biến nhịp tim có khả năng theo dõi, báo động và gọi hỗ trợ để chongười điều khiển có thể lái xe an toàn Hiện tại các hãng xe ô tô lớn đang tiến hànhnghiên cứu hệ thống cảm biến nhịp tim này
1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
1.3.1 Mục tiêu
Từ ý tưởng ban đầu, dựa vào những kiến thức đã được học, nhóm bắt đầu tiếnhành tìm hiểu những lý thuyết liên quan và sau đó bắt tay vào thiết kế và thi công môhình hệ thống theo dõi, giám sát nhịp tim, huyết áp đảm bảo tính chính xác, nhỏ gọn,tức thời và có thể hoạt động liên tục đồng thời gửi các thông số kỹ thuật thông qua tinnhắn, mạng Internet, mạng di động để nâng cao khả năng giám sát và theo dõi
1.3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu về phần mềm là các giải thuật đề đo được nhịp tim, huyết
áp chính xác, tức thời, đảm bảo hệ thống hoạt động đúng chức năng và thông tin tớingười dùng qua cách thức lập trình Còn phần cứng là các linh kiện điện tử, modulechức năng, cảm biến nhịp tim, GPS, và board mạch
Phạm vi nghiên cứu trong khuôn khổ mô hình nhỏ áp dụng cho 1 người dùng.Tuy nhiên có khả năng mở rộng thành hệ thống lớn Ngoài ra, do kiến thức về lập trìnhcòn rất nhiều hạn chế nên không tạo được cơ sở dữ liệu, lưu trữ, truy xuất dữ liệu,…
để theo dõi thời gian dài
1.3.3 Các kết quả hướng đến của đề tài
Trang 19Cũng giống như là cảnh báo tin nhắn, arduino cấp tín hiệu SIM808 định vị GPS và gửi
về cho người thân thông qua tin nhắn cảnh báo
1.4 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
Nhiệm vụ của đề tài được thực hiện với các nhiệm vụ sau:
• Nghiên cứu tổng quan hệ thống đo nhịp tim và hệ thống chiếu sáng tín hiệu trên
ô tô
• Tính toán, thiết kế mạch điện, chế tạo mô hình
• Lắp đặt hệ thống
• Kiểm tra chạy thử và hoàn thiện mô hình
• Hoàn thành cuốn word
1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Với mục tiêu thiết kế chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng kết hợp với hệthống đo nhịp tim trên vô lăng để cảnh báo và gửi GPS về cho người thân nên phươngpháp nghiên cứu của đề tài được thực hiện dựa trên các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp thu thập thông tin từ nguồn tài liệu có liên quan như: Sách, báo,tạp chí, internet, các diễn đàn về ô tô
- Phương pháp kế thừa các công thức thực nghiệm đã có
- Tham khảo các đề tài nghiên cứu về nhịp tim
- Phương pháp đo đạc
- Phương pháp tính toán lựa chọn linh kiện
- Phương pháp so sánh và đánh giá dựa trên các số liệu thu thập, tính toán từ thựcnghiệm để chọn ra những phương án khả thi nhất cho đồ án để có thể hoàn thành sảnphẩm đáp ứng được mục tiêu đề ra ban đầu và phù hợp với nhiệm vụ nghiên cứu của
đề tài
1.6 KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN
Nội dung biên soạn gồm các phần chính như sau:
Chương 1: Giới thiệu đề tài
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Trang 20Chương 2: Tổng quan đề tài
Chương 3: Hệ thống đo nhịp tim và hệ thống chiếu sáng Chương 4: Thiết kế và thi công mô hình
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển
5.1 Kết luận
5.2 Khả năng và hướng phát triển của đề tài
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
Trang 21CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
- Chiếu sáng phần đường khi xe chuyển động trong đêm tối
- Báo hiệu bằng ánh sáng về sự có mặt của xe trên đường
- Báo kích thước, khuôn khổ của xe và biển số xe
- Báo hiệu khi xe quay vòng, rẽ trái hoặc rẽ phải khi phanh và khi dừng
- Chiếu sáng các bộ phận trong xe khi cần thiết (chiếu sáng động cơ, buồng lái, khoang hành khách, khoang hành lý )
- Hệ thống chiếu sáng theo Châu Âu
- Hệ thống chiếu sáng theo Châu Mỹ
2.1.2 Các thông số cơ bản
a Thông số cơ bản
Khoảng chiếu sáng:
- Khoảng chiếu sáng xa từ 180 – 250m
Trang 22Công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn:
- Ở chế độ chiếu xa là 45 – 70w
- Ở chế độ chiếu gần là 35 – 40w
b Chức năng của từng đèn trong hệ thống
Hệ thống chiếu sáng là một tổ hợp gồm nhiều loại đèn, mỗi loại đều có chức năng riêng
Đèn kích thước(side and rear lamps): dùng để báo kích thước của xe khi chạy vào
ban đêm, để cho các tài xế khác biết về kích thước của xe, tránh những rủi ro không mong muốn
Đèn đầu (head lamps): Dùng để chiếu sáng không gian phía trước xe giúp tài xế
có thể nhìn thấy trong đêm, hay trong điều kiện xe có tầm nhìn hạn chế Gồm 3 chế độ pha, cốt, flast
Đèn sương mù phía trước: Trong điều kiện sương mù, khói bụi, hoặc tầm nhìn
hạn chế nếu sử dụng đèn pha sẽ gây chói phía trước ảnh hưởng các tài xế ngược chiều.Đèn thường được cấp nguồn từ sau relay đèn kích thước
Đèn sương mù phía sau: Đèn này dùng để báo hiệu cho các xe phía sau nhận biết
trong điều kiện có sương mù, hoặc tầm nhìn hạn chế có thể do thời tiết, đèn này
thường được lấy nguồn sau đèn cốt nếu bật đèn sương mù thì đèn báo hiệu đèn sương
mù sẽ sáng
Đèn chớp pha: Đèn chớp pha được sử dụng vào ban ngày để báo hiệu cho các tài
xế khác mà không sử dụng công tắc đèn chính
Đèn lùi: Đèn lùi sáng khi tài xế gài số lùi, nhằm báo hiệu cho các xe khác và người
đi đường, để đảm bảo an toàn
Đèn báo trên táp lô: Dùng để hiển thị các thông số, tình trạng hoạt động của các hệthống như đèn pha, đèn sương mù, accu, xi nhan và còn báo lỗi khi khi các hệ thống hoạt động không bình thường
Đèn phanh (brake lights): Dùng để báo hiệu cho các tài xế phía sau biết để giữ
khoảng cách an toàn khi đạp phanh
Đèn biển số: Đèn này phải có ánh sáng trắng nhằm soi rõ bảng số xe, đèn này phải
được bật sáng cùng lúc với đèn pha hay cốt và đèn đậu xe
Trang 23trong xe không đủ ánh sáng, nó cũng được thiết kế cho chế độ tự động để báo hiệu xe chưa đóng kín, ở các vị trí khác nhau trong xe với mục đích tăng tính tiện nghi và thẩm
mỹ cho nội thất xe hơi
Vị trí lắp đặt của hệ thống chiếu sáng tín hiệu
Hình 2 1 Vị trí lắp đặt của hệ thống chiếu sáng tín hiệu
2.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐO NHỊP TIM
2.2.1 Tìm hiểu về nhịp tim và Phương pháp đo nhịp tim
a Tìm hiểu về nhịp tim:
- Khái niệm: Nhịp tim là số nhịp đập của tim trên một đơn vị thời gian, thườngđược tính và nhịp/phút Nhịp tim có thể thay đổi theo nhu cầu hấp thụ Oxy và bài tiếtCO2 của cơ thể, ví dụ như lúc tập thể dục và lúc ngủ
Trang 24- Bé tuổi từ 1 tháng – 12 tháng: 80 – 140 nhịp một phút
- Từ 2 đến 6 tuổi: 75 – 120 nhịp một phút
- Trẻ từ 7 đến 12 tuổi: 75 – 110 nhịp một phút
- Người lớn từ 18 tuổi trở lên: 60 – 100 nhịp một phút
- Thông số đánh giá nhịp tim ở trạng thái nghỉ ngơi:
Hình 2 2 Thông số đánh giá nhịp tim người ở trạng thái nghỉ ngơi
c Đo nhịp tim bằng phương pháp hấp thụ quang học:
- Khi tim đập, máu sẽ được dồn đi khắp cơ thể qua động mạch, tạo ra sự thay đổi
về áp suất trên thành động mạch và lượng máu chảy qua động mạch Vì vậy, ta có thể
đo nhịp tim bằng cách đo những sự thay đổi đó
Hình 2.3 Dạng tín hiệu nhịp tim
Trang 25- Khi lượng máu trong thành động mạch thay đổi sẽ làm thay đổi mức độ hấp thụánh sáng của động mạch, do đó khi một tia sáng được truyền qua động mạch thì cường
độ ánh sáng sau khi truyền qua sẽ biến thiên đồng bộ với nhịp tim
- Khi tim giãn ra, lượng máu qua động mạch nhỏ nên hấp thụ ít ánh sáng, ánh sángsau khi truyền qua động mạch có cường độ lớn, ngược lại khi tim co vào, lượng máuqua động mạch lớn hơn, ánh sáng sau khi truyền qua động mạch sẽ có cường độ nhỏhơn
Hình 2.4 Sự hấp thụ ánh sáng của động mạch khi truyền qua ngón tay.
- Ánh sáng sau khi truyền qua ngón tay gồm 2 thành phần AC và DC:
+ Thành phần DC đặc trưng cho cường độ ánh sáng cố định truyền qua mô, xương
- Phải đặt nguồn phát và nguồn thu để thu được kết quả tốt nhất
- Vị trí dễ dàng đặt cảm biến, khoảng cách thu phát không quá gần cũng không quá xa
=> Chọn ngón tay là nơi đặt cảm biến
Trang 26đo và theo dõi nhịp tim của tài xế cũng như tình trạng sức khỏe và đưa ra cảnh báo phùhợp cho những người trong xe và những tài xế xung quanh
b khái niệm
Là một hệ thống đo nhịp tim với sự kết hợp của các module khác hoạt động đồngnhất với nhau, để đo được chính xác nhịp tim của tài xế, và cho ra những cảnh báo phùhợp
Trang 27c Nhiệm vụ
Nhiệm vụ quan trọng nhất của hệ thống là đo được chính xác nhịp tim của tài
xế và cho tín hiệu cảnh báo phù hợp với từng mức độ nhịp tim của tài xế
Trang 28CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CẢM BIẾN NHỊP TIM VÀ HỆ
THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN Ô TÔ
3.1 HỆ THỐNG CẢM BIẾN NHỊP TIM, ĐỊNH VỊ GPS VÀ GỬI SMS3.1.1 Các phần tử trong hệ thống cảm biến nhịp tim
a Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu MAX30102 MH-ET LIVE
Giới thiệu:
Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu MAX30102 MH-ET LIVE là một mô-đun
đo nhịp tim và oxy trong máy tích hợp Nó bao gồm đèn LED bên trong, bộ tách sóngquang, các bộ phận quang học và các thiết bị điện tử có tiếng ồn thấp với khả năng loại
bỏ ánh sáng xung quanh
Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu MAX30102 MH-ET LIVE có thiết kế tiệndụng dễ dàng đeo vào ngón tay, cổ tay, được sử dụng để đo nhịp tim và nồng độ Oxytrong máu, thích hợp cho nhiều ứng dụng liên quan đến y sinh, cảm biến sử dụngphương pháp đo quang phổ biến hiện nay với thiết kế và chất liệu mắt đo chuyên biệt
từ chính hãng Maxim cho độ chính xác và độ bền cao, cảm biến sử dụng giao tiếp I2Cvới bộ thư viện sẵn có trên Arduino rất dễ sử dụng
Hình 3.1 Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu MAX30102 MH-ET LIVE
Trang 29Sự thay đổi là rất nhỏ, nên phần cảm nhận ánh sáng (quang trở) thường có mạch
IC để khuếch đại tín hiệu thay đổi này, đưa về các mạch lọc, đếm để tính toán ra nhịptim
c Module SIM808 GPS,GSM,GPRS
Trang 30Module SIM808 là mô-đun GSM/GPRS Quad-Band hoàn chỉnh kết hợp côngnghệ GPS để điều hướng vệ tinh Thiết kế nhỏ gọn tích hợp GPRS và GPS trong góiSMT sẽ tiết kiệm đáng kể cả thời gian và chi phí cho người dùng để phát triển các ứngdụng hỗ trợ GPS.
Module SIM808 với giao diện tiêu chuẩn công nghiệp và chức năng GPS, theo dõiliền mạch tại bất kỳ vị trí nào và bất kỳ lúc nào có vùng phủ sóng tín hiệu
Module SIM808 được xây dựng dựa trên Sim808 của SIMCOM, hỗ trợ GSM/GPRS với 4 băng tần và công nghệ định vị vệ tinh GPS Ngoài 2 chức năngchính GSM/GPS, Module Sim808 còn hỗ trợ thêm tính năng Bluetooth
Module SIM808 có GPS với độ nhạy cao với 22 kênh theo dõi và 66 kênh tiếpnhận Bên cạnh đó, nó cũng hỗ trợ công nghệ A-GPS, giúp cho việc định vị đượcchính xác hơn, ngay cả khi ở thiết bị ở trong nhà
Module được thiết kế tối ưu, loại bỏ đi như tính năng không cần thiết để giảm giáthành và phục vụ chủ yếu cho việc giám sát, điều khiển các thiết bị từ xa thông quaGSM/GPRS/GPS
Hình 3 3 Module SIM808
Chức năng của Module SIM808 :
Gửi và nhận dữ liệu GPRS (TCP / IP, HTTP, v.v.)
Nhận dữ liệu GPS và dữ liệu A-GPS
Trang 31Thực hiện và nhận các cuộc gọi điện thoại
Thông số kỹ thuật:
- IC chính: Module GSM, GPRS, GPS, Bluetooth SIM808
- Nguồn cấp thông qua chân Vin Arduino: 6 - 12VDC (Chú ý luôn sử dụngAdapter 9V1A đi kèm cấp nguồn ngoài cho Arduino vì nguồn từ USB của Arduino rấtyếu có thể làm hỏng module Sim)
- Kích thước và chân cắm chuẩn Arduino Shield: 68.6 x 53.3 mm
- Tiết kiệm năng lượng
- Điều khiển bằng giao tiếp UART qua bộ tập lệnh AT
- Hoạt động từ -40 đến 85 độ C
- Tích hợp Bluetooth
- Nguồn cấp: 5.5-12VDC (khuyến cáo nên sử dụng nguồn 9VDC)
- Kích thước module: 37 x 37 mm
- Khe cắm sim: MicroSim
- Dòng khi hoạt động: 100mA - 1A
GPS:
22 tracking / 66 acquisition channel GPS L1 C/A code
Độ nhạy: Tracking -165dbm / Cold starts: -147dbm
Thời gian sửa lần đầu: Cold start: 30s / Warm start: 28s / Hot start: 1s
Độ chính xác: Trục ngang < 2.5m CEP
Trang 32Hình 3 4 Các cụm trên module SIM808
Sơ đồ chân:
Hình 3 5 Sơ đồ chân của module SIM808
VBAT: Pad hàn pin, cực dương 3.7VDC
GND: Mass, 0VDC
VCC: Nguồn dương từ 5~13VDC, lớn hơn 1A
GND: Mass, 0VDC
Trang 33TXD: Chân truyền tín hiệu UART TX TTL 3.3~5VDC.
GND: Mass, 0VDC
EN: Mặc định nối lên cao, chức năng dùng để khởi động (Enable) hoặc dừng hoạtđộng (Disable) Module SIM, nếu nếu muốn Module SIM dừng hoạt động bạn có thểnối chân này xuống âm GND (0VDC)
SPKN: Ngõ ra loa Speaker âm
SPKP: Ngõ ra loa Speaker dương
MICP: Ngõ vào Micro dương
MICN: Ngõ vào Micro âm
Chức năng các chân:
GND: Chân nối MASS, 0 VDC
VCC: Chân nối nguồn dương
RXD: Chân nhận tín hiệu TTL, nhận mức tín hiệu 3.3 và 5 VDC
TXD: Mặc định được nối lên VCC,có chức năng khởi động hoặc dừng hoạt độngModule SIM808
c Arduino nano
Arduino Nano là một bảng vi điều khiển thân thiện, nhỏ gọn, đầy
đủ Arduino Nano nặng khoảng 7g với kích thước từ 1,8cm - 4,5cm
Arduino Nano có chức năng tương tự như Arduino Duemilanove nhưngkhác nhau về dạng mạch Nano được tích hợp vi điều khiển ATmega328P, giống nhưArduino UNO Sự khác biệt chính giữa chúng là bảng UNO có dạng PDIP (PlasticDual-In-line Package) với 30 chân còn Nano có sẵn trong TQFP (plastic quad flatpack) với 32 chân Trong khi UNO có 6 cổng ADC thì Nano có 8 cổng ADC BảngNano không có giắc nguồn DC như các bo mạch Arduino khác, mà thay vào đó cócổng mini-USB Cổng này được sử dụng cho cả việc lập trình và bộ giám sát nốitiếp Tính năng hấp dẫn của arduino Nano là nó sẽ chọn công suất lớn nhất với hiệuđiện thế của nó
Trang 34Hình 3 6 Arduino nano
Đặc điểm kỹ thuật:
Hình 3 7 Thông số kỹ thuật arduino nano
Sơ đồ chân:
Trang 35Hình 3 8 Sơ đồ chân arduino nano
d Còi BUZZ chủ động 1.5-5V
Còi BUZZER chủ động 5V có mạch dao động bên trong nên chỉ cần cấp nguồn
từ 1.5 – 5V là mạch phát một âm thanh dài, âm lượng sẽ tùy theo điện áp cấp vào, CòiBuzzer chủ động với những ưu điểm như: giá rẻ, sử dụng đơn giản, ứng dụng rộng rãi
có thể kết hợp cho nhiều loại mạch
Trang 36Có thể được điều khiển với 6 dây tín hiệu
Có bộ ký tự được xây dựng hỗ trợ tiếng Anh và tiếng Nhật, xem thêm HD44780datasheet để biết thêm chi tiết
Trang 37f Module relay 5v
Module relay bản chất là dùng relay để điều khiển đóng mở, dùng điện áp nhỏ để
kích mở điện áp lớn Module relay 5VDC Có kích thước nhỏ gọn, tiện lợi và dễ sửdụng nên được sử dụng rất rộng rãi Thường được dùng như một công tắc điện , dùng
để điều khiển các thiết bị công suất lớn ( đèn, động cơ, .)
Thông số kỹ thuật:
Nguồn đầu vào : 5 VDC
Chân IN: kích mở relay
Hình 3 11 Thông số kỹ thuật LCD 16x2 Hình 3 12 Relay
Trang 38Jump H/L level trigger: thiết lập mức điều khiển relay Có 2 mức : HIGH /LOW.
Trang 40h Mạch giảm áp 12V xuống 5V
Mạch giảm áp nhỏ gọn có khả năng giảm áp từ 12V xuống 5V mà vẫn đạthiệu suất cao Thích hợp cho các ứng dụng chia nguồn, hạ áp, cấp cho các thiết bị nhưcamera, motor, robot,…
Công suất ra:
Đầu vào: 9 - 24 > Đầu ra 5.2V / 6A / 30W
Đầu vào: 24 - 32V > Đầu ra 5.2V / 5A / 25W
