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

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
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
THIẾT BỊ ĐO VÀ GIÁM SÁT NHỊP TIM

GVHD: TS. BÙI HỮU PHÚ
SVTH:
NGUYỄN NGỌC NHIỆM
VŨ VIẾT QUYẾT
VŨ THỊ PHƯƠNG ANH
LÊ TẤN ĐẠT
NGUYỄN PHÚ THÔNG

TP.Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 12 năm 2019

16141218
16141249
16141106
16141131
16141291

DANH SÁCH THÀNH VIÊN TRONG NHÓM
1. Nguyễn Ngọc Nhiệm(C)

16141218

2. Vũ Thị Phương Anh

16141106

3. Vũ Viết Quyết

16141249

4. Lê Tấn Đạt

16141131

5. Nguyễn Phú Thông

16141291

TIÊU CHÍ

NỘI DUNG

BỐ CỤC

TRÌNH BÀY

TỔNG

ĐIỂM
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
……………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………
.…………………………………………………………………………………….……….
……………………………………………………………………………….…………….
………………………………………………………………………….………………….
…………………………………………………………………….………………………..
……………………………………………………………….……………………………..
………………………………………………………….…………………………………..
…………………………………………………….………………………………………..
……………………………………………….……………………………………………..

Chữ ký của giáo viên


BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

Thành viên

Nhiệm vụ

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:
M1

Nguyễn Ngọc Nhiệm

M2

Vũ Viết Quyết

M3

Vũ Thị Phương Anh

M4

Lê Tấn Đạt

M5

Nguyễn Phú Thông

1. Thảo luận đề cương chi tiết tiểu luận:
-Như đã phân công, nhóm trưởng phân công các thành viên cùng nhau làm việc:

2. Nhận xét:
- Bầu không khí nhóm sôi nổi, các thành viên trong nhóm có tinh thần và trách
nhiệm làm việc tốt, hỗ trợ lẫn nhau.
- Cá nhân mỗi thành viên có tinh thần trách nhiệm, đúng giờ, tác phong nghiêm
chỉnh, hỗ trợ lẫn nhau.
- Hạn chế: lịch học của các thành viên không trùng nhau dẫn đến hạn chế về mặt
thời gian.
Nhìn chung, cả nhóm làm việc có hiệu quả.

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

Điểm

Nguyễn Ngọc Nhiệm

A

Vũ Viết Quyết

A

Vũ Thị Phương Anh

A

Lê Tấn Đạt

A

Nguyễn Phú Thông

A


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
1


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

2


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
3


1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
➢ Thực trạng hiện nay
• Trên thế giới:
Theo WHO, bệnh tim mạch đang là nguyên nhân tử vong hàng đầu ở người trên

toàn thế giới và chiếm nhiều nhất ở các nước đang phát triển. Mỗi năm, người chết do
bệnh tim và đột quỵ nhiều hơn cả ung thư, lao, sốt rét và HIV cộng lại.
•

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.
➢ Lý do chọn đề tài
Nhận thấy được tính cấp bách trong việc kiểm soát nhịp tim để tránh những tai
nạn không mong muốn, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế
và thi công thiết bị đo và giám sát nhịp”.
1.3 MỤC TIÊU VÀ GIỚI HẠN
1.3.1 Mục tiêu
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.

4


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.

5


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.
6

2.2.1 Khối nguồn
➢ Pin 9V-200mAh

Hình 2.2: Ảnh minh họa pin 9v-200mAh
➢ Thông số kỹ thuật:
Loại SP: Pin GoldenPower
Volts : 9V
Dung lượng: 200mAh
Code: G6F22, 6F22
Loại pin Greenergy năng lượng sạc
HSX: GoldenPower
Xuất xứ: Chinh hãng
Sản phẩm chính hãng Goldenpower
2.2.2 Khối xử lý trung tâm
Giới thiệu Arduino Uno

7


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)

Tần số hoạt động

16 MHz

Dòng tiêu thụ

khoảng 30mA

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)
8

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
Dòng ra tối đa (5V)

500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V)

50 mA
32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi

Bộ nhớ flash

bootloader

SRAM

2 KB (ATmega328)

EEPROM

1 KB (ATmega328)
Bảng2.1: Thông số kỹ thuật arduino uno

2.2.3 Khối truyền dữ liệu lên Web.
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)
9


• Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)
• Bộ nhớ Flash: 4MB
• Giao tiếp: Cable Micro USB (tương đương cáp sạc điện thoại)
• Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2
• Tích hợp giao thức TCP/IP
• Lập trình trên các ngôn ngữ: C/C++, Micropython, …
2.2.4 Khối cảm biến
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
❖ Thông Số Kỹ Thuật:
• Nguồn điện cung cấp: 6 ~ 36VDC.
• Khoảng cách phát hiện: 5 ~ 30cm.
• Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở.
• Dòng kích ngõ ra: 300mA.
• Chất liệu sản phẩm: nhựa.
10

• 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
- Khối thu phát
- Khối so sánh
- Ngõ ra

Hình 2.6: Cấu tạo cảm biến vật thể OMKQNE3F-DS30C4
❖ Nguyên lý hoạt động
Mắt phát hồng ngoại sẽ phát ra sóng ánh sáng có bước sóng hồng ngoại trong
khoảng từ 700nm đến 1mm. Ở mắt thu bình thường thì có nội trở rất lớn (khoảng vài

11


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.
❖ Ứng dụng
Một số ứng dụng cơ bản: Kiểm tra sản phẩm có ngã đổ hoặc có đủ bộ phận chưa

(Ví dụ chai có ngã trên băng chuyền hay không, đã có nắp chay hay chưa) trong phạm
vi hẹp.
Ngoài ra, còn được sử dụng phổ biến trong việc xác định vị trí vật thể trong các
băng chuyền tự động.
❖

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
12


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.
13


Hình 2.8: Khối thu phát

Hình 2.9: Cấu tạo của chíp thu APDS-9008

14


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
15


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
16


❖ 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.
17


• 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.

18


Hình 2.13: Sơ đồ giao tiếp I2C

Hình 2.14: Kết nối I2C với LCD
➢ Ưu điểm
•

Tiết kiệm chân cho vi điều khiển

•

Dễ dàng kết nối với LCD
➢ Thông số kĩ thuật

•

Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC

•

Hỗ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780)

•

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
19


•

Kết nối:
•

Chân Vin: Dương nguồn từ 6 volt đến 36 volt.

•

Chân GND: GN

•

Chân SDA

•

Chân SCL

❖ 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
20