BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT BỊ ĐEO PHÁT HIỆN TÉ NGÃ Ở NGƯỜI CAO TUỔI (Có code cuối bài)

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
-----------------⸙∆⸙-----------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐEO
PHÁT HIỆN TÉ NGÃ Ở NGƯỜI CAO TUỔI

GVHD: TS. NGUYỄN VĂN THÁI
SVTH: TRẦN HUỲNH HƯNG
PHAN CÔNG PHIẾU

MSSV: 15151160
MSSV: 15151191

Tp. Hồ Chí Minh tháng 07 năm 2019


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
-----------------⸙∆⸙-----------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐEO
PHÁT HIỆN TÉ NGÃ Ở NGƯỜI CAO TUỔI

GVHD: TS. NGUYỄN VĂN THÁI

SVTH: TRẦN HUỲNH HƯNG
PHAN CÔNG PHIẾU

MSSV: 15151160
MSSV: 15151191

Tp. Hồ Chí Minh tháng 07 năm 2019

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

Trang 2


BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

----o0o---Tp. HCM, ngày tháng năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên 1: Phan Công Phiếu

MSSV: 15151191

Họ và tên sinh viên 2: Trần Huỳnh Hưng

MSSV: 15151160

Chuyên ngành:

Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Hệ đào tạo:

Đại học chính quy

Khóa: 2015-2019

Lớp: 151512

I. TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐEO PHÁT HIỆN TÉ NGÃ Ở NGƯỜI CAO TUỔI
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
2. Nội dung thực hiện:
 Tìm hiểu các nghiên cứu về nhịp tim, thuật toán đo nhịp tim.
 Tìm hiểu về phương pháp nghiên cứu té ngã, thuật toán phát hiện té ngã.
 Thi cong mô hình đo nhịp tim, phát hiện té ngã.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Văn Thái

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

Trang 3


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày tháng năm

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Phan Công Phiếu

MSSV: 15151191

Họ tên sinh viên 2: Trần Huỳnh Hưng

MSSV: 15151160

Tên đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐEO PHÁT HIỆN TÉ NGÃ Ở NGƯỜI CAO TUỔI

Xác nhận
GVHD

Tuần/ngày

Nội dung

1

Tìm hiểu về STM32F103C8T6

2

Tìm hiểu phương pháp đo nhịp tim bằng phương pháp
quang hấp thụ

3

Viết chương trình đo nhịp tim từ Pulse sensor

4

Tìm hiểu về các phương pháp phát hiện té ngã

5

Viết chương trình phát hiện té ngã

6

Viết chương trình truyền dữ liệu về websever và gởi
cánh báo về điện thoại

7

Thiết kế websever

8

Thử nghiệm

9

Chuẩn bị Powerpoint + Video.

10

Chuẩn bị báo cáo.

GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

Trang 4


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày tháng năm 2019

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam kết đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không
sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó.

Người thực hiện đề tài

Trang 5


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, với sự giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô, hướng
dẫn về mọi mặt là những yếu tố quyết định đến sự thành công của đề tài ngày hôm nay.
Nhóm xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Giáo viên hướng dẫn TS. Nguyễn Văn Thái đã định hướng, nhiệt tình giúp đỡ, chỉ bảo
tận tình và tạo điều kiện tốt nhất cho nhóm trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn đến toàn bộ quý thầy cô trong Khoa Điện – Điện tử và
Bộ môn Tự Động Điều Khiển đã giúp đỡ nhóm rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài
cũng như đóng góp ý kiến và tạo điều kiện thuận lợi giúp đề tài hoàn thiện hơn.
Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp 151512B, trong quá trình làm đề tài các bạn
đã có những ý kiến thiết thực và giúp đỡ nhóm trong việc thiết kế và thi công đề tài.
Cuối cùng, nhóm xin gởi lời cảm ơn chân thành tới cha mẹ, những bậc sinh thành đã
hy sinh rất nhiều để nuôi nấng, dạy dỗ, luôn động viên và khích lệ chúng em, cảm ơn nhà
trường, thầy cô, và bạn bè đã động viên và giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Nhóm xin chân thành cảm ơn!

Trang 6


MỤC LỤC

Trang 7

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Trang 8


DANH MỤC BẢNG

Trang 9


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Giải thích

OLED

. Organic light-emitting
diode

Diode phát sáng hữu
cơ

LCD

Liquid Crystal Display

Màn hình tinh thể
lỏng

ADC

I2C

Analog-to-digital
converter
Serial Peripheral
Interface
Inter-Integrated Circuit

Mạch chuyển đổi
tương tự ra số
Giao diện ngoại vi
nối tiếp
Bus nối tiếp

BPM

Beat per minute

SPI

IBI

Inter Beat Interval

SMS

Short Message Services

Đơn vị quy ước nhịp
tim trong một phút
Thời gian giữa 2
đỉnh song nhịp tim
Gởi tin nhắn

RTC

Real Time clock

Xung thời gian thực

GPS

Global Positioning System

Hệ thống Định vị
Toàn cầu

Trang 10


TÓM TẮT

Thiết bị là một hệ thống sử dụng hai cảm biến: cảm biến nhịp tim Pulse sensor và cảm
biến gia tốc ADXL345. Các cảm biến được tích hợp trong một thiết bị nhỏ gọn có thể đeo
trên tay như đồng hồ. Dữ liệu được cập nhật lên server và có trang web để theo dõi. Khi
có dấu hiệu té ngã, sẽ phát cảnh báo qua điện thoại và SMS. Đề tài tập trung vào nghiên
cứu ở giai đoạn thiết kế thiết bị. Tìm hiểu cách hoạt động của cảm biến và các giải thuật

xử lý ngõ ra nhằm đưa ra kết quả chính xác nhất.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Chăm sóc sức khỏe ở người cao tuổi là vấn đề được quan tâm rất nhiều, nhất là
trong ngày nay, khi mà các gia đình quá bận rộn trong cong việc. Ở người cao tuổi, hai
vấn đề quan tâm hang đầu là tim mạch, té ngã.
Hàng năm có khoảng 200.000 người chết vì bệnh tim mạch và các biến chứng liên
quan, trong số đó, có hàng nghìn ca là các đối tượng trên khi đi ngủ thường có tình trạng
là ngộp thở đột ngột hay tim ngừng đập mà không có các biện pháp cứu chữa kịp thời thì
bệnh nhân có thể dẫn tới tình trạng đột quỵ hay tai biến mạch máu não và có thể dẫn đến
tử vong.
Té ngã là một trong những nguyên nhân chính gây những chấn thương nghiêm
trọng cho người già như gãy xương hay chấn thương sọ não, tăng nguy cơ tử vong. Thêm
vào đó, nó còn gây ra vấn đề tâm lý do việc sợ ngã.
Tuy nhiên, những hậu quả nguy hiểm có thể thuyên giảm nếu phát hiện kịp thời
các dấu hiệu bất thường về tim mạch và té ngã, để có biện pháp can thiệp nhanh nhất. Đó
là lý do mà nhóm chọn đề tài: “THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐEO PHÁT HIỆN TÉ NGÃ Ở
NGƯỜI CAO TUỔI”.
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Trong đề tài, nhóm thực hiện tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:
• Tìm hiểu về nguyên lý đo nhịp tim, giải thuật xử lý tín hiệu để có được kết
quả nhịp tim.
• Thuật toán hổ trợ trong việc phát hiện té ngã.
• Thiết kế thiết bị kết hợp đo nhịp tim, phát hiện té ngã, theo dõi dữ liệu qua
websever.

Trang 11


1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Trong đề tài, nhóm thực hiện sử dụng vi điều khiển STM32f103c8t6 làm bộ xử lí
trung tâm, thiệt bị có chức năng đo nhị tim, phát hiện té ngã, gởi cảnh báo qua điện thoại
cho người thân, theo dõi dữ liệu qua websever.
1.4 NỘI DUNG THỰC HIỆN
• Thiết kế phần cứng tích gồm vi điều khiển STM32f103c8t6, cảm biến Pluse
sensor, ADXL345, màn hình Oled, SIM800L, Pin.
• Tìm hiểu các kiến thức về nhịp tim và té ngã.
• Thiết kế websever.
• Kiến thức lập trình ARM trên KeilC và CubeMX.

Trang 12


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG
2.1.1 Giới thiệu về nhịp tim
Nhịp tim được hiểu là số lần tim co bóp trong vòng một phút. Đây là thông số đặc
trưng của mỗi người và sẽ biến thiên theo sự lão hóa của chúng ta. Nhịp tim được đo theo
đơn vị nhịp / phút.
Nhịp tim được xác định khi bạn đang trong trạng thái nghỉ ngơi và cơ thể không
phải cử động mạnh.
2.1.1.1 Nhịp tim bình thường:
Đối với người độ tuổi từ 18 trở lên, nhịp tim bình thường khi nghỉ ngơi từ 60 đến
100 nhịp mỗi phút. Thông thường người càng khỏe mạnh, nhịp tim càng thấp. Một vận
động viên chuyên nghiệp khi ở chế độ xả hơi nhịp tim của họ chỉ khoảng 40 nhịp một
phút. Ví dụ như tay đua xe đạp Lance Armstrong, nhịp tim bình thường của anh chỉ có 32
nhịp mỗi phút. Theo cơ quan y tế quốc gia vương quốc Anh, dưới đây là tiêu chuẩn nhịp
tim lý tưởng của từng lứa tuổi [1].
Nhịp tim của chúng ta có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố, chẳng hạn như:

Bảng 2- 1 Giá trị nhịp tim theo độ tuổi
•
•
•
•
•

Mức độ hoạt động thể chất vào thời điểm đó.
Tình trạng sức khỏe.
Nhiệt độ môi trường xung quanh.
Tư thế (đứng, ngồi, nằm).
Trạng thái tinh thần hoặc cảm xúc (ví như sự phấn khích, giận dữ, sợ hãi, lo lắng,

và các yếu tố khác đều có thể làm tăng nhịp tim).
• Ảnh hưởng của một số loại thuốc.

Trang 13


2.1.1.2 Nhịp tim rối loạn

Hình 2- 1 Phân loại nhịp tim
• Nhịp tim chậm
Nhịp tim chậm tiến triển âm thầm với những biểu hiện kín đáo và thường bị bỏ
qua. Tuy nhiên, căn bệnh này cũng ẩn chứa những nguy cơ khó lường, gây nguy hiểm
đến tính mạng người bệnh nếu không được phát hiện và điều trị kịp thời. Những người
mắc hội chứng nhịp tim chậm, cụ thể là dưới 60 nhịp mỗi phút đối với người không phải
là vận động viên.
Nếu nhịp tim chậm không gây triệu chứng không cần điều trị nhưng một khi gặp
phải triệu chứng nặng thì cần phải dùng thuốc, thậm chí bệnh nhân cần được cấy máy tạo

nhịp tim vĩnh viễn.
Trường hợp xấu nhất khi nhịp tim quá chậm (dưới 30 lần/ phút), não bị thiếu Oxy
trầm trọng dẫn tới ngất, nếu các biện pháp làm tăng nhịp tim không được thực hiện kịp
thời có thể dẫn đến tử vong.
• Nhịp nhanh thất
Nhanh thất là nhịp tim nhanh phát sinh ở buồng dưới của tim (tâm thất). Khi đó,
việc truyền tín hiệu điện trong tâm thất trở nên rối loạn, không theo quy luật, khiến nó co
bóp nhanh hơn bình thường, ở người lớn lúc nghỉ ngơi tim đập hơn 100 nhịp mỗi phút.
Làm cho tim liên tục tống máu ra tuần hoàn trong khi khoảng thời gian giữa các nhịp đập
quá ngắn không đủ thời gian để tâm thất được đổ đầy máu. Hậu quả là các cơ quan trong
cơ thể không nhận đủ máu giàu oxy để duy trì hoạt động, dẫn tới các biểu hiện như hồi
hộp, trống ngực, mệt mỏi, chóng mặt, hay choáng ngất, thậm chí tử vong. Nếu không
được điều trị, nhịp nhanh thất có thể tiến triển nặng hơn và dẫn đến rung thất - nguyên
nhân hàng đầu gây ngừng tim đột ngột, có thể đe dọa tính mạng. Nguy cơ ngừng tim
Trang 14


giảm xuống nếu uống thuốc làm chậm nhịp tim (như thuốc chẹn beta), phẫu thuật tim
hoặc cấy máy khử rung tim dưới da. Nhịp nhanh thất có thể gây ra các biến chứng sau:
o Cục máu đông gây đột quỵ hoặc nhồi máu cơ tim.
o Suy tim: Xảy ra khi tim không còn khả năng bơm đủ máu đi nuôi cơ thể.
o Ngất xỉu thường xuyên.
Không chỉ có 2 dạng nhịp tim bất thường đó, rất nhiều người bị rối loạn nhịp tim,
tim đập lúc nhanh, lúc chậm, nhịp tim non, loạn nhịp… Vì thế, nếu thấy khó thở, chóng
mặt, đau thắt ngực… cùng với nhịp tim bất thường, cần sớm xét nghiệm và chẩn đoán để
ngăn ngừa biến chứng.
2.1.2 Một số thiết bị đo nhịp tim có trên thị trường
Hiện nay có rất nhiều loại thiết bị đo nhịp tim và đếm số bước chân, đa dạng về
chủng loại và mẫu mã. Các tính năng đo nhịp tim này được tích hợp vào điện thoại thông
minh và đồng hồ đeo tay. Dưới đây là một số sản phẩm tiêu biểu:

• Vòng đeo tay:

Hình 2- 2 Vòng đeo tay Mi Band 3
Có rất nhiều sản phẩm đồng hồ thông minh, vòng đeo tay thông minh đến từ các
thương hiệu Apple, Samsung, Sony, Xiaomi…tích hợp nhiều chức năng như: đồng hồ, đo
nhịp tim, đo bước chân, khoảng cách, kết nối bluetooth với các ứng dụng trên
smartphone…
Điển hình là sản phẩm vòng đeo tray Mi Band 3, nhỏ gọn, tiết kiệm pin, giá thành
hợp lí.
Thông số kỹ thuật Mi Band 3:
o Màn hình Oled 0.78inch.
o Chuẩn chông nước: 5atm.
o Pin 110mAh, hoạt động được 20 ngày ở chế độ chờ.
o Cảm biến: đo nhịp tim, đo bước chân.
Trang 15


o Kết nối Bluetooth với smartphone.
o Định vị GPS [2].
• Một số thiết bị đo nhịp tim khác:

Hình 2- 3 Máy đo nhịp tim và nồng độ oxy
iOM A3
Máy đo nhịp tim và spO2 iOM A3 với thiết kế nhỏ gọn với màu sắc hiện đại, hợp
thời trang với màn hình LED hiện thị dưới dạng số và thanh xung giúp người dùng dễ
dàng theo dõi và sử dụng.
Một số đặc điểm nổi bật:
o Dải đo nhịp tim 25bpm/m – 250bpm/m sai số 2%.
o Dải đo spO2 0% - 100% sai số dưới 2%.
o Tự động tắt khi không có tín hiệu đo.

o Dòng tiêu thụ 30mA.
o Nguồn DC 2.6V-3.6V
o Pin dung 50 giờ.
o Cảnh báo khi nhịp tim nhỏ hơn 50bpm/m, lớn hơn 130bpm/m, spO2 dưới
90%.
o Kích thước nhỏ gọn 60 x 36 x 30mm, nặng 25g.
2.1.3 Các kiến thức về té ngã ở người cao tuổi
Ở người cao tuổi, sức khỏe cũng như trí nhớ có hạn, sự định hướng và phản xạ
giảm dần nên nguy cơ té ngã là rất cao. Một số yếu tố có thể dẫn tới té ngã như mất thăng
bằng hoặc bị kéo. Mất thăng bằng xảy ra khi không đứng vững trên mặt đất, mất độ bám
khi bị trượt trên nền trơn.

Trang 16
Hình 2- 4 Xu hương di chuyển ở người cao tuổi


Ngã có thể xảy ra vì phản xạ của một người thay đổi, khi người ta già phản ứng sẽ
chậm lại. Lão hóa làm chậm thời gian phản ứng của một người, làm ta khó khan hơn để
lấy lại cân bằng sau một sau một chuyển động đột ngột.
Thay đổi khối lượng cơ và mở trong cơ thể cũng đóng vai trò trong té ngã. Khi con
người già đi họ ít vận động, nên khối lượng cơ bắp, nhất là ở chân mất đi đáng kể dẫn tới
giảm sức mạnh của chân. Mất mỡ ở các đệm xương, suy giảm dịch khớp làm giảm khả
năng chống chịu của chân, giảm khả năng giữ thăng bằng.
Suy giảm thị lực cũng làm tăng nguy cơ té ngã. Giảm tầm nhìn, dể bị vấp bởi các
chướng ngại vật như bậc thang, vật cảng, ổ gà…
Té ngã thật sự mang đến những mối nguy hiểm. Té ngã có thể gây ra gãy xương,
bao gồm gãy xương cổ tay, xương cánh tay, xương mắt cá chân và xương hông... Té ngã
cũng có thể gây ra những chấn thương vùng đầu, có thể là những chấn thương rất nghiêm
trọng nếu người bệnh đang dùng một số loại thuốc nhất định (ví dụ như thuốc chống đông
máu). Người cao tuổi bị té ngã đập đầu xuống đất nên đi khám bác sỹ ngay lập tức để

đảm bảo rằng họ không bị tổn thương não bộ.
Rất nhiều người bị té ngã, cho dù không gây chấn thương, trở nên sợ bị té ngã. Nỗi
sợ hãi này có thể làm họ trở nên ít vận động hơn. Điều này có thể làm suy giảm sức khỏe,
giảm khả năng linh hoạt và phối hợp của cơ thể từ đó lại càng tăng thêm nguy cơ bị té
ngã [3].
2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG
2.2.1 STM32F103C8T6
STM32 là một trong những dòng chip phổ biến của ST với nhiều họ thông dụng
như F0, F1, F2, F3, F4… Stm32f103 thuộc họ F1 với lõi là ARM COTEX M3.
STM32F103 là vi điều khiển 32 bit, tốc độ tối đa là 72Mhz. Giá thành cũng khá rẻ so với
các loại vi điều khiển có chức năng tương tự. Mạch nạp cũng như công cụ lập trình khá
đa dạng và dễ sử dụng.

Trang 17


Hình 2- 5 Kit STM32F103C8T6
Một số ứng dụng chính: dùng cho driver để điều khiển ứng dụng, điều khiển
ứng dụng thông thường, thiết bị cầm tay, máy tính và thiết bị ngoại vi chơi game, GPS
cơ bản, các ứng dụng trong công nghiệp, thiết bị lập trình PLC, biến tần, máy in, máy
quét, hệ thống cảnh báo, thiết bị liên lạc nội bộ…

Trang 18


Hình 2- 6 Sơ đồ chân LQFP48

Thông số kit STM32F103C8T6:
• ARM 32-bit Cortex M3 với clock max là 72Mhz
• Bộ nhớ:

o 64 kbytes bộ nhớ Flash (bộ nhớ lập trình).
o 20kbytes SRAM.
• Clock, cấp nguồn:
o Điện áp hoạt động 2.0V -> 3.6V (khuyên dùng 3.3V).
o Sử dụng thạch anh ngoài từ 4Mhz -> 20Mhz.
o Thạch anh nội dùng dao động RC ở mode 8Mhz hoặc 40khz.
o Sử dụng thạch anh ngoài 32.768khz được sử dụng cho RTC.
• Hai bộ ADC 12 bit với 9 kênh cho mỗi bộ:
o Khoảng giá trị chuyển đổi từ 0 – 3.6V.
o Lấy mẫu nhiều kênh hoặc 1 kênh.
o Có cảm biến nhiệt độ nội.
• DMA: bộ chuyển đổi này tăng tốc độ xử lý do không có sự can thiệp quá sâu của
MCU:
o 7 kênh DMA.
o Hỗ trợ DMA cho ADC, I2C, SPI, UART.
• 7 bộ Timer.
o 3 bộ Timer 16 bit hỗ trợ các mode IC/OC/PWM (Timer2,3,4).
o 1 timer 16 bit hỗ trợ để điều khiển động cơ với các mode bảo vệ như ngắt input,
dead-time…(Timer1)
o watdog timer dùng để bảo vệ và kiểm tra lỗi.
o 1 sysTick timer 24 bit đếm xuống dùng cho các ứng dụng như hàm Delay….
• Hỗ trợ 9 kênh giao tiếp bao gồm:
Trang 19


o 2 bộ I2C
o 3 bộ USART
o 2 SPIs
o 1 bộ CAN
o USB 2.0 full-speed

• Mạch nạp: có khá nhiều loại mạch nạp như: ULINK, J-LINK, CMSIS-DAP,
STLINK…
• Thư viện lập trình: có nhiều loại thư viện lập trình cho STM32 như STM32snippets,
STM32Cube LL, STM32Cube HAL, Standard Peripheral Libraries, Mbed core…
• Phần mềm lập trình: có khá nhiều trình biên dịch cho STM32 như IAR Embedded
Workbench, KeilC [4].
2.2.2 Cảm biến nhịp tim Pulse sensor
Cảm biến hoạt động dựa trên một cảm biến quang đo nhịp tim, cùng với bộ khuếch đại
tín hiệu và lộc nhiễu.

Hình 2- 7 Hai mặt của Pulse sensor

Thông số kỹ thuật:
•
•
•
•

Nguồn cấp 3 – 5V
Dòng tiêu thụ < 4mA
Ngõ ra là tín hiệu Analog
Đường kính cảm biến 1.6cm

Trang 20


2.2.3 Cảm biến gia tốc ADXL345

Hình 2- 8 Cảm biến ADXL345

ADXL345 là module cảm biến gia tốc 3 trục có kích thước nhỏ, tiêu thụ năng lượng thấp, độ
phân giải cao. Module ADXL345 thường dùng trong các thiết bị di động, có chức năng đo
gia tốc trọng trường tĩnh trong các ứng dụng đo góc nghiêng. Ngoài ra nó còn đo gia tốc
động từ các chuyển động hoặc rung động của vật thể.
Gia tốc trọng trường tại một địa điểm là không đổi. Khi cảm biến quay một góc nào
đó, hệ tọa độ gắn với cảm cũng thay đổi theo. Do đó hình chiếu của gia tốc trọng trường lên
các trục tọa độ cũng thay đổi theo. Từ các giá trị đó, ta xác định được góc nghiên của cảm
biến hiện tại, và góc mà cảm biến đã quay sao với ban đầu. Giá trị mà cảm biến trả về là “g” (
với g=9.8m/s2 tức gia tốc trọng trường).
Thông số kỹ thuật
• Điện áp hoạt động: 2.0 – 3.6VDC/5VDC
• Dòng điện tiêu thụ: 23uA
• Nguồn sử dụng: 3~5VDC
• Chuẩn giao tiếp I2C / SPI
• Đo gia tốc 3 trục với độ phân giải cao (13 bit) trong dãi đo ±16g
• Giao tiếp: SPI hoặc I2C
• Kích thước: 14 x 19mm
• Nhiệt độ hoạt động: -40 đến +85 độ C.
2.2.4 Màn hình Oled
Trong thời gian gần đây công nghệ hiển thị OLED đang được nhắc đến nhiều và nổi
lên như là một ứng cử viên sáng giá thay thế cho công nghệ LCD. OLED là các thiết bị thể
Trang 21


rắn cấu tạo từ các tấm phim mỏng làm từ các hợp chất hữu cơ. Tấm phim này sẽ phát ra ánh
sáng khi được cung cấp điện năng. OLED có thể tạo ra những hình ảnh sáng và rõ nét hơn
nhưng lại tiêu thụ ít điện năng hơn các công nghệ màn hình LED hay LCD hiện tại.
Màn hình OLED SSD1306 với kích thước 1.3 inch, cho khả năng hiển thị hình ảnh tốt
với khung hình 128x64 pixel. Ngoài ra, màn hình còn tương thích với hầu hết các vi điều
khiển hiện nay thông qua giao tiếp I2C. Màn hình sử dụng driver SSD1306 cùng thiết kế nhỏ

gọn sẽ giúp bạn phát triển các sản phẩm DIY hoặc các ứng dụng một cách nhanh chóng [7].

Hình 2- 9 Màn Hình Oled SSD1306 0.96
inch
• Thông số kĩ thuật
o Tương thích với Arduino, 51 Series, MSP430 Series, STM32 / 8, CSR IC…
o Tiêu thụ điện năng thấp: 0.08W (fullscreen)
o Chuẩn giao tiếp: I2C (thông qua 2 chân SCL, SDA)
o Điện áp hoạt động: 3V-5V DC
o Nhiệt đô hoạt động: -30℃-70℃
o Kích thước màn hình: 0.96 inch (128x64 pixel)
o Driver: SSD1306.
• Ưu điểm của OLED
o Các lớp hữu cơ nhựa của OLED mỏng hơn, nhẹ hơn và mềm dẻo hơn các lớp
tinh thể của LED hay LCD.
o Bởi vì các lớp phát quang của OLED nhẹ hơn nên tấm nền của OLED có thể
mềm dẻo thay vì cứng rắn.
o OLED sáng hơn LED
o Bởi vì OLED không cần chiếu sáng nền nên chúng tiêu thụ ít điện năng hơn
nhiều so với LCD
o OLED được chế tạo dễ dàng hơn và có thể được làm thành các tấm có kích
thước lớn.
• Nhược điểm của OLED
Trang 22


o Thời gian sống - trong khi các tấm film OLED xanh và đỏ có thời gian sống lâu
(khoảng 10 000 đến 40 000 giờ), thì các tấm film xanh da trời hiện tại có thời
gian sống ít hơn nhiều (chỉ khoảng 1000 giờ).
o Chế tạo - Hiện tại các công đoạn chế tạo vẫn còn rất đắt.

o Nước - nước có thể dễ dàng làm hỏng OLED.
2.2.5 Modul SIM800L
Thừa kế các chức năng từ các thế hệ module sim trước, Module GSM sim 800L có
khả năng nhắn tin SMS, nghe, gọi, … như một điện thoại nhưng có kích thước nhỏ nhất trong
các loại module SIM (25 mm x 22 mm)

Hình 2- 10 SIM800L
• Thông số kỹ thuật:
o Nguồn cấp: 4.2VDC
o Khe cắm SIM: MICROSIM
o Chuẩn giao tiếp UART (qua 2 chân RX, TX)
o Dòng khi ở chế độ chờ: 10 mA
o Dòng khi hoạt động: 100 mA đến 1A.
o Hỗ trợ 4 băng tần GSM850MHz, EGSM900Mhz, DSC1800Mhz, PCS1900Mhz
o Kích thước: 25 mm x 22 mm
• Các tập lệnh AT để giao tiếp SIM800L [5].
Các lệnh chung
o AT: Kiểm tra module có hoạt động không
o Trả về: OK nếu hoạt động bình thường, báo lỗi hoặc không trả về nếu có lỗi
o
o
o
o
o

xảy ra
ATEx: Bật (x=1) hoặc tắt (x=0) chế độ phản hồi lệnh vừa gửi (nên tắt đi)
AT+CPIN? : Kiểm tra Simcard
Trả về: +CPIN: READY OK (nếu tìm thấy simcard)
AT+CSQ: Kiểm tra chất lượng sóng

Trả về: +CSQ: xx,0 OK (xx là chất lượng sóng, tối đa là 31)
Trang 23


o AT+COPS? : Kiểm tra tên nhà mạng
Trả về: +COPS: 0, 0,” Viettel Mobile” OK (nhận dạng được nhà mạng là
Viettel Mobile)
Trả về: +COPS: 0 (không thấy nhà mạng)
Các lệnh gọi điện
o
o
o
o
o

ATD0123456789: Gọi điện cho số điện thoại 0123456789
ATA: Chấp nhận cuộc gọi đến
ATH: Hủy cuộc gọi
AT+CUSD= 1: Chuyển chế độ USD để tra số dư tài khoản
ATD*101#: Kiểm tra tài khoản
Trả về: +CUSD: 0, “Tai khoan goc cua quy khach la ….

Các lệnh nhắn tin
o AT+CMGF=x: Cấu hình tin nhắn (x=0: DPU, x=1: dạng ký tự)
o AT+CNMI=2, x, 0, 0: Chọn x=1 (chỉ báo vị trí lưu tin nhắn) hoặc x=2 (hiển thị
ra ngay nội dung tin nhắn)
Trả về: +CMTI: “SM”,3 (x=1)
Trả về: +CMT: “+84938380171″,””,”17/07/30,14:48:09+28″ noidungtinnhan
o AT+CMGR=x: Đọc tin nhắn tại vị trí lưu x
o AT+CMGD=x: Xóa tin nhắn được lưu ở vị trí x

o AT+CMGS=”sodienthoai”: Gửi tin nhắn cho sodienthoai, sau dòng lệnh này sẽ
nhận được ‘>’ (mã HEX là 0x3C), bây giờ có thể nhập vào nội dung tin nhắn,
nhập tiếp 0x1A để gửi tin nhắn đi hoặc 0x1B để hủy gửi tin nhắn.
2.2.6 Mạch giảm áp LM2596S

Hình 2- 11 LM2596S
o
o
o
o

Nguồn đầu vào từ 4V - 35V.
Nguồn đầu ra: 1V - 30V.
Dòng ra Max: 3A
Kích thước mạch: 53 (mm) x26 (mm)
Trang 24


2.3 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP ĐƯỢC SỬ DỤNG
2.3.1 Giao tiếp I2C
Trong đề tài chuẩn I2C được sử dụng để giao tiếp giữa vi VĐK với cảm biến gia tốc
ADXL345, màn hình Oled.
I2C là tên viết tắt của cụm từ Inter-Intergrated Circuit. Đây là đường Bus giao tiếp
giữa các IC với nhau. I2C mặc dù được phát triển bới Philips, nhưng nó đã được rất nhiều
nhà sản xuất IC trên thế giới sử dụng. I2C trở thành một chuẩn công nghiệp cho các giao tiếp
điều khiển, có thể kể ra đây một vài tên tuổi ngoài Philips như: Texas Intrument(TI),
MaximDallas, analog Device, National Semiconductor.

Hình 2- 12 Giao tiếp I2C
Một thiết bị hay một IC khi kết nối với bus I2C, ngoài một địa chỉ (duy nhất) để phân

biệt, nó còn được cấu hình là thiết bị chủ hay tớ. Quyền điều khiển thuộc về thiết bị chủ.
Thiết bị chủ nắm vai trò tạo xung đồng hồ cho toàn hệ thống, khi giữa hai thiết bị chủ-tớ giao
tiếp thì thiết bị chủ có nhiệm vụ tạo xung đồng hồ và quản lý địa chỉ của thiết bị tớ trong suốt
quá trình giao tiếp. Thiết bị chủ giữ vai trò chủ động, còn thiết bị tớ giữ vai trò bị động trong
việc giao tiếp.
I2C sử dụng 2 đường tín hiệu:
• SCL là đường xung clock do VĐK phát đi thường là 100kHz hoặc 400kHz (trong đề
tài sử dụng 400kHz).
• SDA đường dữ liệu hai hướng.
2.3.2 Giao tiếp UART

Trang 25