Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện tử truyền thông: Hệ thống ứng dụng Wear os trong việc hỗ trợ người già

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI:

HỆ THỐNG ỨNG DỤNG WEAR OS
TRONG VIỆC HỖ TRỢ NGƯỜI GIÀ

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hiệp
SVTH 1: Trần Văn Ba
MSSV: 14141013
SVTH 2: Nguyễn Lê Trung Hiếu
MSSV: 14141100

Tp. Hồ Chí Minh – 06/2018
i


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày 29 tháng 6 năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
Chuyên ngành:
Hệ đào tạo:
Khóa:

Trần Văn Ba
Nguyễn Lê Trung Hiếu
Điện tử công nghiệp
Đại học chính quy
2014

MSSV: 14141013
MSSV: 14141100
Mã ngành: 141
Mã hệ:
1
Lớp:
14141DT3B

I. TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG ỨNG DỤNG WEAR OS TRONG VIỆC HỖ TRỢ
NGƯỜI GIÀ
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
- Sử dụng một Asus ZenWatch 2.
- Sử dụng một điện thoại hệ điều hành Android.
- Sử dụng một Module wifi ESP8266 NodeMCU Mini D1.
- Sử dụng một Module Relay.
2. Nội dung thực hiện:
- Tìm hiểu về firebase để cập nhật dữ liệu điều khiển, cũng như chia sẻ quyền điều khiển

cho các thiết bị.
- Tìm hiểu thiết kế giao diện cho ứng dụng chạy trên các thiết bị android.
- Tìm hiểu cách điều khiển module ESP8266 NodeMCU Mini D1 thông qua firebase.
- Thi công được mô hình.
- Cân chỉnh, hoàn thiện được mô hình.
- Đánh giá kết quả thực hiện.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
20/03/2018
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 27/06/2018
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
ThS. Nguyễn Văn Hiệp
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

ii


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày 27 tháng 03 năm 2018

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Trần Văn Ba
Lớp:14141DT3B
MSSV:14141013

Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Lê Trung Hiếu
Lớp:14141DT3B
MSSV:14141100
Tên đề tài: HỆ THỐNG ỨNG DỤNG WEAR OS TRONG VIỆC HỖ TRỢ NGƯỜI GIÀ
Tuần/ngày
1-2/ 20-03 đến
27-03
2-3/ 27-03 đến
03-04
3-4/ 03-04 đến
17-04

Xác nhận
GVHD

Nội dung
Gặp GVHD trao đổi và xác nhận đề tài
Hoàn thành đề cương
Liên kết firebase để điều khiển qua điện thoại
thông minh và đồng hồ thông minh.

4-6/ 17-04 đến Kết nối module esp và module relay, để điều
02-05
khiển đèn và chuông, thông qua điện thoại và
đồng hồ thông minh.
6-10/ 02-05
đến 30-05
10-12/ 30-05
đến 13-06
12-14/ 13-06

đến 27-06

Viết ứng dụng khẩn cấp.
Hoàn thành và chạy thử nghiệm hệ thống.
Hoàn thiện hệ thống và báo cáo đồ án tốt
nghiệp.
GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

iii


LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do nhóm 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.

Những người thực hiện đề tài
Trần Văn Ba

Nguyễn Lê Trung Hiếu

iv


LỜI CẢM ƠN
Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Hiệp _ Giảng viên bộ môn
Điện tử công nghiệp – y sinh đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để
hoàn thành tốt đề tài.
Chúng em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã
tạo những điều kiện tốt nhất cho chúng em hoàn thành đề tài.

Chúng mình cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 14141DT3B đã chia sẻ
trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài.
Cảm ơn đến cha mẹ, là chỗ dựa tinh thần vững chắc cho chúng con, luôn an ủi và
động viên những lúc chúng con khó khăn nhất trong suốt những năm tháng học hành.
Xin chân thành cảm ơn!

Những người thực hiện đề tài
Trần Văn Ba

Nguyễn Lê Trung Hiếu

v


MỤC LỤC
Trang bìa ........................................................................................................................ i
Nhiệm vụ đồ án ............................................................................................................. ii
Lịch trình ..................................................................................................................... iii
Cam đoan .................................................................................................................... iv
Lời cảm ơn .................................................................................................................... v
Mục lục ........................................................................................................................ vi
Liệt kê hình vẽ ........................................................................................................... viii
Liệt kê bảng ................................................................................................................. xi
Tóm tắt ....................................................................................................................... xii

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu ............................................................................................................. 2
1.3. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 2
1.4. Giới hạn .............................................................................................................. 2

1.5. Bố cục ................................................................................................................ 3

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................ 4
2.1 Người cao tuổi .................................................................................................... 4
2.2 Lịch sử hệ điều hành Android ............................................................................ 4
2.3 Giới thiệu về Wear OS ....................................................................................... 6
2.4 Giới thiệu về Wifi ............................................................................................... 8
2.5 Giới thiệu về Bluetooth .................................................................................... 11
2.6 Giới thiệu về Google Firebase .......................................................................... 13

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ. ................................................ 18
3.1 Giới thiệu .......................................................................................................... 18
3.1.1 Thực trạng nhu cầu ........................................................................................ 18
3.1.2 Bài toán đặt ra ................................................................................................ 18
3.2 Tính toán thiết kế mạch..................................................................................... 18
3.2.1 Thiết kế trên đồng hồ ..................................................................................... 19
3.2.2 Thiết kế trên điện thoại .................................................................................. 20
vi


3.2.3 Thiết kế mạch điều khiển đèn, chuông .......................................................... 22
a/ Vi điều khiển ....................................................................................................... 22
b/ Module 4 Relay 5V ............................................................................................. 24
c/ Nguồn nuôi mạch điều khiển .............................................................................. 25
d/ Các thiết bị khác.................................................................................................. 26

CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ...................................................... 28
4.1 Giới thiệu. .......................................................................................................... 28
4.2 Xây dựng ứng dụng điều khiển đèn, chuông trên smartwatch ........................... 28
4.2.1 Giới thiệu phần mềm Android Studio ............................................................. 28

4.2.2 Lưu đồ và lập trình ứng dụng .......................................................................... 42
4.3 Xây dựng ứng dụng khẩn cấp SOS trên điện thoại ............................................ 48
4.4 Thi công mạch điều khiển đèn, chuông .............................................................. 59
4.5 Hướng dẫn sử dụng thao tác ............................................................................... 74

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ................................. 80
5.1 Kết quả. .............................................................................................................. 80
5.2 Nhận xét và đánh giá .......................................................................................... 85

CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. ........................... 87
6.1 Kết luận . ............................................................................................................. 87
6.2 Hướng phát triển ................................................................................................. 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. xiii
PHU LỤC

.......................................................................................................... xv

vii


LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình

Trang

Hình 2.1: Các phiên bản của hệ điều hành Android ..................................................... 6
Hình 2.2: Thiết bị sử dụng Wear OS............................................................................. 7
Hình 2.3: Hệ thống các thiết bị kết nối wifi .................................................................. 8
Hình 2.4: Hình ảnh ký hiệu của Bluetooth .................................................................... 11

Hình 2.5: Thông số của các loại Bluetooth ................................................................... 12
Hình 2.6: Các ứng dụng của Google Firebase .............................................................. 14
Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống ...................................................................... 19
Hình 3.2: Thiết kế ứng dụng trên đồng hồ .................................................................... 20
Hình 3.3: Giao diện bắt đầu ứng dụng điện thoại ......................................................... 21
Hình 3.4: Giao diện ứng dụng điện thoại khởi chạy thành công .................................. 21
Hình 3.5: Module ESP8266 .......................................................................................... 23
Hình 3.6: Module 4 Relay ............................................................................................. 24
Hình 3.7: Adapter 5V/2A .............................................................................................. 25
Hình 3.8: Đèn led 5W/220VAC - Đèn led 9W/220VAC ............................................. 26
Hình 3.9: Chuông điện 220VAC ................................................................................... 27
Hình 3.10: Sơ đồ kết nối các khối ................................................................................. 27
Hình 4.1: Phần mềm Android Studio. .......................................................................... 28
Hình 4.2: Tải phần mềm Android Studio. .................................................................... 30
Hình 4.3: Tiến hành quá trình cài đặt phần mềm Android Studio. .............................. 30
Hình 4.4: Kết thúc quá trình cài đặt phần mềm Android Studio. ................................ 31
Hình 4.5: Cửa sổ “Welcome to Android Studio”. ........................................................ 32
Hình 4.6: Màn hình Create Android Project. ............................................................... 33
Hình 4.7: Màn hình Target Android Devices. ............................................................. 33
viii


Hình 4.8: Màn hình Add an Activity to Wear. ............................................................. 34
Hình 4.9: Màn hình Configure Activity. ...................................................................... 35
Hình 4.10: Màn hình thẻ MainActivity.java. ............................................................... 35
Hình 4.11: Màn hình thẻ AndroidManifest.xml. ....................................................... 36
Hình 4.12: Màn hình thẻ app........................................................................................ 36
Hình 4.13: Màn hình thẻ con Design. .......................................................................... 37
Hình 4.14: Màn hình thẻ con Text. .............................................................................. 37
Hình 4.15: Giao diện hiển thị của Firebase. ................................................................. 38

Hình 4.16: Cửa sổ Add a project. ................................................................................. 39
Hình 4.17: Điền thông tin package của ứng dụng. ....................................................... 39
Hình 4.18: Tải tập tin google-services.json. ................................................................ 40
Hình 4.19: Các dòng lệnh cần thiết. ............................................................................. 41
Hình 4.20: Cửa sổ Security rules for Realtime Database. ........................................... 41
Hình 4.21: Giao diện làm việc Database. ..................................................................... 42
Hình 4.22: Lưu đồ ứng dụng khi được khởi động. ...................................................... 43
Hình 4.23: Giao diện của ứng dụng. ............................................................................ 47
Hình 4.24: Giao diện nhập số điện thoại khẩn cấp. ..................................................... 49
Hình 4.25: Giao diện xác nhận số điện thoại khẩn cấp. ............................................... 50
Hình 4.26: Giao diện thông báo SOS đang hoạt động. ................................................ 51
Hình 4.27: Lưu đồ startActivity.java. .......................................................................... 52
Hình 4.28: Lưu đồ MainActivity.java. ......................................................................... 53
Hình 4.29: Lưu đồ xử lý trong handler. ....................................................................... 54
Hình 4.30: Lưu đồ hoạt động của chương trình gửi tin nhắn....................................... 55
Hình 4.31: Lưu đồ khởi tạo số điện thoại khẩn cấp. .................................................... 56
Hình 4.32: Lưu đồ hoạt động của chương trình vị trí .................................................. 57
Hình 4.33: Thiết kế bản vẽ PCB và sau khi thi công. .................................................. 58
ix


Hình 4.34: Mạch điều khiển hoàn chỉnh. ..................................................................... 60
Hình 4.35: Cửa sổ lập trình của Arduino. .................................................................... 62
Hình 4.36: Cửa sổ tính hành cài đặt Driver Arduino. .................................................. 63
Hình 4.37: Cửa sổ hoàn thành quá trình cài đặt Driver Arduino. ................................ 64
Hình 4.38: Thêm thư viện cho Arduino. ...................................................................... 64
Hình 4.39: Cửa sổ Library Manager. ........................................................................... 65
Hình 4.40: Lưu đồ điều khiển của vi điều khiển. ......................................................... 65
Hình 4.41: Lưu đồ xử lý hàm void setup()................................................................... 67
Hình 4.42: Giao diện Database. ................................................................................... 69

Hình 4.43: Lấy authCode của Firebase. ....................................................................... 69
Hình 4.44: Lưu đồ hàm voidloop(). ............................................................................. 71
Hình 4.45: Giao diện firebase thực tế ........................................................................... 74
Hình 4.46: Màn hình đầu tiên của ứng dụng. ............................................................... 75
Hình 4.47: Màn hình thứ hai của ứng dụng. ................................................................ 75
Hình 4.48: Màn hình của ứng dụng trên đồng hồ. ....................................................... 76
Hình 4.49: Giao diện Firebase. .................................................................................... 77
Hình 4.50: Cửa sổ đăng nhập tài khoản Google. ......................................................... 78
Hình 4.51: Giao diện của project trên Firebase. .......................................................... 78
Hình 4.52: Giao diện làm việc của Database. .............................................................. 79
Hình 5.1: Hình ảnh thực tế đồng hồ .............................................................................. 81
Hình 5.2: Giao diện khi gửi tin nhắn, nội dung tin nhắn .............................................. 81
Hình 5.3: Cuộc gọi tự tạo .............................................................................................. 82
Hình 5.4: Điều khiển khi chưa cấp nguồn phần cứng ................................................... 82
Hình 5.5: Điều khiển khi đã cấp nguồn phần cứng ....................................................... 83
Hình 5.6: Thiết bị khi tắt ............................................................................................... 84
Hình 5.7: Thiết bị khi bật .............................................................................................. 84
x


LIỆT KÊ BẢNG
Bảng

Trang

Bảng 2.1: Phạm vi truyền của các loại Bluetooth ........................................................... 12
Bảng 3.1: Dòng tiêu thụ các thiết bị ................................................................................ 25
Bảng 4.1: Danh sách các linh kiện được sử dụng ........................................................... 59

xi

TÓM TẮT
Hiện nay, việc quan tâm sức khỏe cũng như hỗ trợ người cao tuổi đang là một
vấn đề đang được quan tâm rất nhiều trong cuộc sống. Việc sử dụng những công cụ
hỗ trợ người già cũng là một khía cạnh đang được phát triển mạnh, nắm bắt được
những công cụ hỗ trợ sẵn, nhóm chúng tôi sử dụng đồng hồ thông minh và thiết bị
di động cá nhân để hỗ trợ tối ưu nhất cho những vấn đề thiết yếu cho người già. Đề
tài mang tên: HỆ THỐNG ỨNG DỤNG WEAR OS TRONG VIỆC HỖ

TRỢ NGƯỜI GIÀ.
Đề tài sử dụng thiết bị đồng hồ thông minh, điện thoại thông minh, website có
kết nối mạng để điều khiển những thiết bị thiết yếu như đèn, chuông báo thông qua
Esp8266 ở bất cứ đâu, bất cứ lúc nào. Điều khiển các thiết bị chiếu sáng như bật tắt
đèn nhà tắm, đèn phòng ngủ, đèn hành lang; bật tắt chuông báo động khi có vấn đề
quan trọng, thiết lập một cuộc gọi tới số khẩn cấp, gửi tin nhắn khẩn cấp và địa điểm
hiện tại tới số khẩn cấp.

xii


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển của xã hội, cuộc sống ngày càng được nâng cao thì

việc áp dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào đời sống, công việc ngày càng cần

thiết. Với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử
mà trong đó đặc biệt là kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng trong
mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiêp, nông nghiệp, đời sống, quản
lý thông tin,...
Đối với mỗi người, sức khỏe là một tài sản vô giá, không có sức khỏe chúng ta
không thể làm được bất kì thứ gì. Nếu bị bệnh tật, sức khỏe yếu ớt, thiếu sức khỏe
không thể tự chăm sóc cho bản thân, mà phải nhờ vả dựa dẫm vào người khác,…
Nước ta đang có tốc độ già hóa dân số rất nhanh, tỉ lệ người cao tuổi ở chiếm
khoảng 10,9% dân số cả nước(theo số liệu từ website danso.org) . Sức khỏe chính là
thứ mà người cao tuổi cần nhất, tâm lý ở người cao tuổi là họ muốn được mạnh
khỏe như mọi người khác, cuộc sống vui vẻ về già, tự bản thân có thể làm mọi việc
hằng ngày mà không cần đến sự hỗ trợ của người khác. Họ không muốn trở thành
gánh nặng đối với con cái, họ chỉ cần người khác giúp đỡ khi họ thật sự gặp vấn đề
về sức khỏe của bản thân, ngoài ra bản thân người cao tuổi và gia đình họ cũng
muốn quan sát, theo dõi sức khỏe hằng ngày, để có biện pháp duy trì và cải thiện
sức khỏe hoặc dự đoán, xử lý các vấn đề bất ngờ về sức khỏe xảy ra.
Trên cở sở và yêu cầu từ thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của việc hỗ trợ
và theo dõi sức khỏe người già, cộng với sự phát triển mạnh của khoa học công
nghệ, đặc biệt là công nghệ thông tin, kỹ thuật điện-điện tử. Phát triển kỹ thuật theo
dõi và hỗ trợ từ khoảng cách xa trong vấn đề về đời sống sức khỏe của người cao
tuổi ngày nay đang là xu thế phát triển. Chúng tôi đề xuất đề tài : “HỆ THỐNG
ỨNG DỤNG WEAR OS TRONG VIỆC HỖ TRỢ NGƯỜI GIÀ”.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.2.

MỤC TIÊU
Mục tiêu là thực hiện điều khiển các thiết bị điện từ xa thông qua mạng

không dây, cảnh báo cho người gần đó trong trường hợp cần người giúp đỡ, báo
động cho người thân ở xa qua tin nhắn, cuộc gọi tới điện thoại bằng cách sử dụng
các ứng dụng được viết cho đồng hồ thông minh Asus ZenWatch 2, điện thoại
thông minh sử dụng hệ điều hành Android hoặc máy tính có kết nối Internet, nhằm
hướng đến việc tiện lợi trong các nhu cầu sinh hoạt bình thường đơn giản cho người
già.

1.3.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 NỘI DUNG 1: Tìm hiểu về firebase để cập nhật dữ liệu điều khiển, cũng như
chia sẻ quyền điều khiển cho các thiết bị.
 NỘI DUNG 2: Tìm hiểu thiết kế giao diện cho ứng dụng chạy trên các thiết bị
android.
 NỘI DUNG 3: Tìm hiểu cách điều khiển module ESP8266 NodeMCU Mini
D1 thông qua firebase.
 NỘI DUNG 4: Thi công được mô hình.
 NỘI DUNG 5: Cân chỉnh, hoàn thiện được mô hình.
 NỘI DUNG 6: Đánh giá kết quả thực hiện.

1.4.

GIỚI HẠN

 Đối tượng nghiên cứu: Người cao tuổi.
 Sử dụng Asus Zenwatch 2 và một điện thoại thông minh sử dụng hệ điều hành
android.
 Sử dụng 3 bóng đèn 220VAC để chiếu sáng.
 Sử dụng 1 chuông điện 220VAC báo để báo khi có việc khẩn cấp.
 Đề tài chỉ xây dựng mô hình với ESP8266 NodeMCU Mini D1và Module
relay 5V để điều khiển các thiết bị.
 Điều khiển hệ thống ở bất cứ đâu.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.5.

BỐ CỤC

 Chương 1: Tổng quan.
Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội
dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.
 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.
Chương này trình bày những khái niệm cơ bản về những thiết bị được sử
dụng để làm mạch điều khiển.
 Chương 3: Tính Toán Thiết Kế.
Chương này trình bày việc thiết kế phần mềm, mạch điều khiển, tính toán
dòng điện tiêu thụ của mạch điều khiển.
 Chương 4: Thi Công Hệ Thống.

 Chương này trình bày việc thi công hệ thống bao gồm những phần: xây dựng
ứng dụng điều khiển, xây dựng ứng dụng trên điện thoại, thi công phần cứng.
 Chương 5: Kết Quả Và Nhận Xét.
Chương này trình bày những kết quả thực tế mà hệ thống thực hiện được, từ
đó có những nhận xét và đánh giá đúng đắn về hệ thống.
 Chương 6: Kết Luận Và Hướng Phát Triển.
Chương này kết luận tính thực tiễn của đề tài cũng như những hướng phát
triển trong tương lai.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

3


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1

NGƯỜI CAO TUỔI
Người cao tuổi thường là những người thuộc độ tuổi từ 60 tuổi trở lên, nhóm

người ở độ tuổi này bắt đầu xuất hiện những vấn đề về sức khỏe, tính nhạy cảm cao,
bị hạn chế trong một số công việc,… Đặc biệt là họ muốn tự chủ trong một số sinh
hoạt cá nhân, muốn chứng tỏ với những người xung quanh – nhất là con cái, rằng
mình vẫn còn sức khỏe, còn khả năng làm những việc cụ thể nào đó, không muốn trở
thành một thứ gánh nặng vô hình cho con cái, muốn con cái yên tâm về họ, như đã
nói ở trên người ở nhóm này rất nhạy cảm nên dễ dàng thấy họ rất muốn làm những
việc nhỏ nhặt nhất trong giới hạn sức khỏe của mình.

2.2

LỊCH SỬ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID
Ban đầu, Android được phát triển bởi tổng công ty Android, với sự hỗ trợ tài

chính từ Google và sau này được chính Google mua lại vào năm 2005. Android ra
mắt vào năm 2007 cùng với tuyên bố thành lập liên minh thiết bị cầm tay mở: một
hiệp hội gồm các công ty phần cứng, phần mềm, và viễn thông với mục tiêu đẩy mạnh
các tiêu chuẩn mở cho các thiết bị di động. Chiếc điện thoại đầu tiên chạy Android
được bán vào năm 2008.
Những yếu tố này đã giúp Android trở thành nền tảng điện thoại thông minh
phổ biến nhất thế giới, vượt qua Symbian OS vào quý 4 năm 2010, và được các công
ty công nghệ lựa chọn khi họ cần một hệ điều hành không nặng nề, có khả năng tinh
chỉnh, và giá rẻ chạy trên các thiết bị công nghệ cao thay vì tạo dựng từ đầu. Kết quả
là mặc dù được thiết kế để chạy trên điện thoại và máy tính bảng, Android đã xuất
hiện trên TV, máy chơi game và các thiết bị điện tử khác. Bản chất mở của Android
cũng khích lệ một đội ngũ đông đảo lập trình viên và những người đam mê sử dụng
mã nguồn mở để tạo ra những dự án do cộng đồng quản lý. Những dự án này bổ sung
các tính năng cao cấp cho những người dùng thích tìm tòi hoặc đưa Android vào các
thiết bị ban đầu chạy hệ điều hành khác[8].
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

4


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Android chiếm 87,7% thị phần điện thoại thông minh trên toàn thế giới vào
thời điểm quý 2 năm 2017, với tổng cộng 2 tỷ thiết bị đã được kích hoạt và 1,3 triệu
lượt kích hoạt mỗi ngày. Sự thành công của hệ điều hành cũng khiến nó trở thành
mục tiêu trong các vụ kiện liên quan đến bằng phát minh, góp mặt trong cái gọi là

"cuộc chiến điện thoại thông minh" giữa các công ty công nghệ.
Android là hệ điều hành điện thoại di động mở nguồn mở miễn phí do Google
phát triển dựa trên nền tảng của Linux. Bất kỳ một hãng sản xuất phần cứng nào cũng
đều có thể tự do sử dụng hệ điều hành Android cho thiết bị của mình, miễn là các
thiết bị ấy đáp ứng được các tiêu chuẩn cơ bản do Google đặt ra (có cảm ứng chạm,
GPS, 3G,...)
Các nhà sản xuất có thể tự do thay đổi phiên bản Android trên máy của mình
một cách tự do mà không cần phải xin phép hay trả bất kì khoản phí nào nhưng phải
đảm bảo tính tương thích ngược (backward compatibility) của phiên bản chế riêng
đó.
Android là nền tảng cho thiết bị di động bao gồm một hệ điều hành, midware
và một số ứng dụng chủ đạo. Bộ công cụ Android SDK cung cấp các công cụ và bộ
thư viên các hàm API cần thiết để phát triển ứng dụng cho nền tảng Android sử dụng
ngôn ngữ lập trình java.
Những tính năng mà nền tảng Android hỗ trợ:


Application framework: Cho phép tái sử dụng và thay thế các thành phần sẳn
có của Android.



Dalvik virtual machine: Máy ảo java được tối ưu hóa cho thiết bị di động.



Intergrated browser: Trình duyệt web tích hợp được xây dựng dựa trên WebKit
engine.



Optimized graphics: Hỗ trợ bộ thư viện 2D và 3D dự vào đặc tả OpenGL ES
1.0.



SQLite: DBMS dùng để lưu trữ dữ liệu có cấu trúc.



Hổ trở các định dạng media phổ biến như: MPEG4, H.264, MP3, AAC, ARM,
JPG, PNG, GIF.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

5


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT


Hổ trợ thoại trên nền tảng GSM (Phụ thuộc vài phần cứng thiết bị).



Bluetooth, EDGE, 3G và WiFi (Phụ thuộc vài phần cứng thiết bị).



Camera, GPS, la bàn và cảm biến (Phụ thuộc vài phần cứng thiết bị).



Bộ công cụ phát triển ứng dụng mạnh mẽ.

Từ tháng 4 năm 2009, phiên bản Android được phát triển dưới tên mã là chủ đề
bánh kẹo và phát hành theo thứ tự bảng chữ cái: Cupcake (1.5), Donut (1.6), Eclair
(2.0–2.1), Froyo (2.2–2.2.3), Gingerbread (2.3–2.3.7), Honeycomb (3.0–3.2.6), Ice
Cream Sandwich (4.0–4.0.4), Jelly Bean (4.1–4.3), KitKat (4.4), Lollipop (5.0-5.1.1),
Marshmallow (6.0), Nougat(7.0), Oreo(8.0)[9] .

Hình 2.1: Các phiên bản của hệ điều hành Android.

2.3

KHÁI NIỆM VỀ WEAR OS
Google ra mắt hệ điều hành riêng cho các smartwatch là Android Wear vào

năm 2014. Android Wear cũng từng có mã nguồn mở như Android và chính vì vậy
đã thúc đẩy sự phát triển của những hãng sản xuất phụ kiện có thể đeo được. Tháng
3/2018, Android Wear đã được đổi lại thành tên đầy đủ là Wear OS by Google. Wear
OS là phiên bản hệ điều hành mở Android của Google thiết kế cho đồng hồ thông
minh và thiết bị đeo khác. Bằng cách kết nối với điện thoại thông minh chạy Android
phiên bản 4.3+, Android Wear sẽ tích hợp chức năng Google Now và thông báo di
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

6


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

động trên hình thức đồng hồ thông minh. Nền tảng đã được công bố vào ngày 18
tháng 3 năm 2014, cùng với việc phát hành một bản phát triển. Các công ty như
Motorola, Samsung, LG, HTC và Asus đã công bố là đối tác chính thức. Trong năm
2014, đã có 720.000 thiết bị Android Wear được bán ra của các hãng LG, Motorola
và Samsung[3].

Hình 2.2: Thiết bị sử dụng Wear OS.
Wear OS vẫn dựa trên core Linux của người anh em smartphone và các nhà
phát triển sẽ phải cần đến Android Studio và các bộ SDK để viết app cho nó hay sửa
lỗi cho những gì đang có sẵn. Nói cách khác, Wear giống như 1 phiên bản thu nhỏ
của hệ điều hành Android để chạy trên 1 thiết bị có màn hình nhỏ hơn. Nó cũng làm
việc hiệu quả và ít lỗi hơn so với Android trên smartphone, đi kèm những cải tiến
trong phiên bản mới Wear 2.0.
Điểm đáng nhắc đến nhất của hệ điều hành Wear OS có thể chính là sự đồng
nhất của nó. Không như người anh em Android trên smartphone được tùy biến giao
diện đa dạng, Wear OS hầu như có giao diện giống nhau trên hầu hết các chiếc smartwatch cùng hệ điều hành. Điều này cũng giúp nó làm việc hiệu quả với hầu như tất
cả những chiếc smartphone Android đến từ nhiều hãng khác nhau trên thị trường. Tuy
vậy không có nghĩa là Wear OS không có điểm riêng, nó vẫn cho phép cá nhân hóa
giao diện khá tốt từ watch-face, app hay các tùy chỉnh điều khiển riêng biệt. Wear OS

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

7


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
được nâng cấp thêm nhiều tính nắng khác như: trợ lý ảo, theo dõi các hoạt động thể
dục, lời nhắc,…[4].

2.4

KHÁI NIỆM VỀ WIFI
Wi-Fi (WiFi hoặc Wifi) viết tắt từ Wireless Fidelity hay mạng 802.11 là hệ

thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến, giống như điện thoại di động, truyền
hình và radio.

Hình 2.3: Hệ thống các thiết bị kết nối wifi.
Hệ thống này đã hoạt động ở một số sân bay, quán café, thư viện, khách sạn,...
Hệ thống cho phép truy cập Internet tại những khu vực có sóng của hệ thống này,
hoàn toàn không cần đến cáp nối. Ngoài các điểm kết nối công cộng (hotspots), WiFi
có thể được thiết lập ngay tại nhà riêng.
Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics
Engineers). Viện này tạo ra nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuật khác nhau, và
nó sử dụng một hệ thống số nhằm phân loại chúng; 4 chuẩn thông dụng của WiFi
hiện nay là 802.11a/b/g/n.
Các sóng vô tuyến sử dụng cho WiFi gần giống với các sóng vô tuyến sử dụng
cho thiết bị cầm tay, điện thoại di động và các thiết bị khác. Nó có thể chuyển và nhận
sóng vô tuyến, chuyển đổi các mã nhị phân 1 và 0 sang sóng vô tuyến và ngược lại.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

8


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tuy nhiên, sóng WiFi có một số khác biệt so với các sóng vô tuyến khác ở
chỗ:


Chúng truyền và phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz, 5 GHz hoặc 60Ghz. Tần số
này cao hơn so với các tần số sử dụng cho điện thoại di động, các thiết bị cầm
tay và truyền hình. Tần số cao hơn cho phép tín hiệu mang theo nhiều dữ liệu
hơn.



Chúng dùng chuẩn 802.11:
o

Chuẩn 802.11b là phiên bản đầu tiên trên thị trường. Đây là chuẩn chậm
nhất và rẻ tiền nhất, và nó trở nên ít phổ biến hơn so với các chuẩn khác.
802.11b phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz, nó có thể xử lý đến 11
megabit/giây, và nó sử dụng mã CCK (complimentary code keying).

o

Chuẩn 802.11g cũng phát ở tần số 2.4 GHz, nhưng nhanh hơn so với
chuẩn 802.11b, tốc độ xử lý đạt 54 megabit/giây. Chuẩn 802.11g nhanh
hơn vì nó sử dụng mã OFDM (orthogonal frequency-division
multiplexing), một công nghệ mã hóa hiệu quả hơn.

o

Chuẩn 802.11a phát ở tần số 5 GHz và có thể đạt đến 54 megabit/ giây.
Nó cũng sử dụng mã OFDM. Những chuẩn mới hơn sau này như
802.11n còn nhanh hơn chuẩn 802.11a, nhưng 802.11n vẫn chưa phải
là chuẩn cuối cùng.

o

Chuẩn 802.11n cũng phát ở tần số 2.4 GHz, nhưng nhanh hơn so với
chuẩn 802.11a, tốc độ xử lý đạt 300 megabit/giây.



o

Chuẩn 802.11ac phát ở tần số 5 GHz

o

Chuẩn 802.11ad phát ở tần số 60 GHz.

Wifi có thể hoạt động trên cả ba tần số và có thể nhảy qua lại giữa các tần số
khác nhau một cách nhanh chóng. Việc nhảy qua lại giữa các tần số giúp giảm
thiểu sự nhiễu sóng và cho phép nhiều thiết bị kết nối không dây cùng một lúc.
Thiết bị kết nối vào mạng WIFI được gọi là station (trạm). Việc kết nối vào

mạng Wifi được hỗ trợ bởi một access point (AP), một AP có chức năng như một
hub nhưng dùng cho nhiều station. Một access point thông thường được kết nối
vào một mạng dây để phát WIFI (tức là chuyển từ mạng dây sang WIFI). Do đó
access point luôn được tích hợp vào router. Mỗi access point được nhận biết bằng
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

9


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
một SSID (Service Set IDentifier), SSID cũng là tên của mạng hiển thị khi ta kết

nối vào WIFI.
Một hotspot là một nơi mà các thiết bị có thể kết nối Internet, và thường là
bằng Wifi, thông qua mạng WLAN (wireless local area network: mạng nội bộ
không dây) nối với router.
Các máy tính nằm trong vùng phủ sóng WiFi cần có các bộ thu không dây,
adapter, để có thể kết nối vào mạng. Các bộ này có thể được tích hợp vào các máy
tính xách tay hay để bàn hiện đại. Hoặc được thiết kế ở dạng để cắm vào khe PC card
hoặc cổng USB, hay khe PCI. Khi đã được cài đặt adapter không dây và phần mềm
điều khiển (driver), máy tính có thể tự động nhận diện và hiển thị các mạng không
dây đang tồn tại trong khu vực.
Các chuẩn bảo mật Wifi [5]:
-

WEP (Wired Equivalent Privacy) là một giải thuật bảo mật cho mạng
không dây chuẩn IEEE 802.11. Ban đầu, các nhà sản xuất chỉ sản xuất các
thiết bị Wifi với chuẩn bảo mật 64 bit. Sau này có các cải tiến hơn với các
chuẩn bảo mật 128 bit và 256 bit. Bảo mật WEP sau đó xuất hiện nhiều lổ
hổng. Các khóa WEP ngày nay có thể bị crack trong một vài phút các bằng
phần mềm hoàn toàn miễn phí trên mạng. Vào năm 2004, với sự phát triển
của các chuẩn bảo mật mới như WPA, WPÀ2, IEEE tuyên bố các chuẩn
WEP trong bảo mật Wifi sẽ không còn được hỗ trợ.

-

WPA (Wi-Fi Protected Access) là giao thức và chuẩn bảo mật WiFi phát
triển bởi Liên hiệp Wifi (Wifi Alliance). WPA được phát triển để thay thế
cho chuẩn WEP trước đó có nhiều lỗ hổng bảo mật. Phiên bản phổ biến
nhất của WPA là WPA-PSK (Pre-Shared Key). Các kí tự được sử dụng bởi
WPA là loại 256 bit, nên tính bảo mật sẽ cao hơn rất nhiều so với mã hóa
64 bit và 128 bit có trong hệ thống WEP. Trong WPA có hỗ trợ TKIP

(Temporal Key Integrity Protocol). TKIP sử dụng các gỉai thuật để đảm
bảo an toàn cho các gói tin truyền trong WIFI để tránh bị đánh cắp. Tuy
nhiên TKIP sau này cũng bộc lộ một số lổ hổng bảo mật và bị thay thế bởi

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

10


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
AES (Advanced Encryption Standard). Giao thức AES được dùng trong cả
WPA và WPA 2.
-

WPA 2 ( WiFi Protected Access II ) là giao thức và chuẩn bảo mật thay thế
cho WPA từ năm 2006 và được xem là chuẩn bảo mật an toàn nhất đến
thời điểm này. Ngoài việc sử dụng giao thức AES,thì WPA 2 còn sử dụng
thêm giao thức mã hóa CCMP (CTR mode with CBC-MAC Protocol).
Giao thức CCMP là một giao thức truyền dữ liệu và kiểm soát tính truyền
dữ liệu thống nhất để bảo đảm cả tính bảo mật và nguyên vẹn của dữ liệu
được truyền đi. Cho đến nay thì giao thức bảo mật WPA2 dùng AES là
giao thức bảo mật Wifi tốt nhất.

Nguồn phát sóng WiFi là máy tính với:
-

Một cổng để nối cáp hoặc modem ADSL.

-

Một router (bộ định tuyến).

-

Một hub Ethernet.

-

Một firewall.

-

Một access point không dây.

Hầu hết các router có độ phủ sóng trong khoảng bán kính 30,5 m về mọi hướng.

2.5

KHÁI NIỆM VỀ BLUETOOTH
Bluetooth ra đời vào năm 1989 tại công ty Ericsson ở Lund, Thụy Điển. Tên

"bluetooth" là phiên bản ăng-lô hóa của vị vua Harald Bluetooth, người thống nhất
các bộ tộc Đan Mạch thành một vương quốc vùng Scandinavia. Ký hiệu bluetooth
mà các bạn thấy là tên viết tắt (Harald Bluetooth) của vị vua này theo cổ ngữ Rune:

Hình 2.4: Hình ảnh ký hiệu của Bluetooth.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

11

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Bluetooth ra đời với mục đích "không dây hóa" chuẩn serial RS-232 thịnh
hành vào những năm 80-90 của thế kỷ trước và chuẩn hóa các giao tiếp serial.
Bluetooth được phát triển đầu tiên bởi Ericsson (hiện nay là Sony Ericsson và
Ericsson Mobile Platforms), và sau đó được chuẩn hoá bởi Bluetooth Special Interest
Group (SIG). Chuẩn được công bố vào ngày 20 tháng 5 năm 1999. Ngày nay được
công nhận bởi hơn 1800 công ty trên toàn thế giới. Được thành lập đầu tiên bởi Sony
Ericsson, IBM, Intel, Toshiba và Nokia, sau đó cùng có sự tham gia của nhiều công
ty khác với tư cách cộng tác hay hỗ trợ. Bluetooth có chuẩn là IEEE 802.15.1.
Theo Bluetooth SIG, hiện có hơn 90% điện thoại smartphone có tính năng
Bluetooth, bao gồm các hệ điều hành IOS, Android và Window. Bluetooth về cơ bản
là một giao tiếp bằng sóng radio ở băng tần 2.4 đến 2.480 GHz, rất gần với chuẩn
Wifi 2.4GHz hiện nay. Tuy nhiên, khác với Wifi hay các sóng radio khác hoạt động
ở 1 băng tầng cố định, Bluetooth triển khai theo khái niệm "nhảy tần trải phổ"
(Frequency Hopping Spread Spectrum), có nghĩa là băng tần hoạt động của Bluetooth
thay đổi liên tục với 79 kênh (từ 2.400 GHz đên 2.480 GHz). Điều này, về mặt lý
thuyết, đảm bảo bluetooth chống lại việc nghe lén rất hiệu quả vì hacker phải biết
chính xác được kênh nào để nghe, mà kênh này lại thay đổi liên tục (khoảng 800 lần
mỗi giây) tùy vào sự đồng ý giữa 2 thiết bị đang giao tiếp với nhau [6].
Bước sóng của bluetooth là khoảng 12cm. Bluetooth là giao tiếp tầm ngắn, khoảng
vài mét đổ lại.
Bảng 2.1: Phạm vi truyền của các loại Bluetooth.
Device Class

Năng lượng truyền

Phạm vi truyền

Class 3

1 mW

< 10m

Class 2

2.5 mW

~ 10m

Class 1

100 mW

~100m

Bluetooth cho phép kết nối và trao đổi thông tin giữa các thiết bị như điện thoại
di động, điện thoại cố định, máy tính xách tay, PC, máy in, thiết bị định vị dùng GPS,
máy ảnh số, và video game console.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

12


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Các ứng dụng nổi bật của Bluetooth gồm:


Điều khiển và giao tiếp không dây giữa một điện thoại di động và tai nghe
không dây.



Mạng không dây giữa các máy tính cá nhân trong một không gian hẹp đòi hỏi
ít băng thông.



Giao tiếp không dây với các thiết bị vào ra của máy tính, chẳng hạn như chuột,
bàn phím và máy in.



Truyền dữ liệu giữa các thiết bị dùng giao thức OBEX.



Thay thế các giao tiếp nối tiếp dùng dây truyền thống giữa các thiết bị đo, thiết
bị định vị dùng GPS, thiết bị y tế, máy quét mã vạch, và các thiết bị điều khiển
giao thông.



Thay thế các điều khiển dùng tia hồng ngoại.



Gửi các mẫu quảng cáo nhỏ từ các pa-nô quảng cáo tới các thiết bị dùng
Bluetooth khác.



Điều khiển từ xa cho các thiết bị trò chơi điện tử như Wii - Máy chơi trò chơi
điện tử thế hệ 7 của Nintendo[1] và PlayStation 3 của Sony.



Kết nối Internet cho PC hoặc PDA bằng cách dùng điện thoại di động thay
modem.

2.6

GIỚI THIỆU VỀ GOOGLE FIREBASE
Về mặt lịch sử, Firebase (tiền thân là Evolve) trước đây là một start up được

thành lập vào năm 2011 bởi Andrew Lee và James Tamplin. Ban đầu, Evolve chỉ
cung cấp cơ sở dữ liệu để các lập trình viên thiết kế các ứng dụng chat (và hiện tại thì
để làm quen với realtime db thì bạn cũng làm ứng dụng chat đó thôi). Tuy nhiên, họ
nhanh chóng nhận ra tiềm năng sản phẩm của mình khi nhận thấy các khách hàng
không sử dụng CSDL để làm ứng dụng chat, mà thay vào đó, để lưu các thông tin
như game progress. Bộ đôi Lee và Tamplin quyết định tách mảng realtime ra để thành
lập một công ty độc lập – chính là Firebase – vào tháng 4 năm 2012. Sau nhiều lần
huy động vốn và gặt hái được những thành công nổi bật, Firebase đã được Google để
ý. Vào tháng 10 năm 2014, Firebase gia nhập gia đình Google. Firebase, theo hướng
đi của Google, chính thức hỗ trợ Android, iOS và Web.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

13