Thiết kế và chế tạo máy đo huyết áp truyền dữ liệu không dây ứng dụng công nghệ IoT

i


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
----o0o---Tp. HCM, ngày ... tháng ... năm 20...

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Lê Minh Nhựt

MSSV: 15141232

Trần Thanh Thái

MSSV: 13141306

Chuyên ngành:

Điện tử cơng nghiệp

Mã ngành:

141

Hệ đào tạo:

Đại học chính quy

Mã hệ:

1

Khóa:

2013-2015

Lớp:13141DT1A-15141DT2C

Họ tên sinh viên:

I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY HUYẾT ÁP TRUYỀN DỮ
LIỆU KHÔNG DÂY ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IoT
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
Đối tượng nghiên cứu về máy đo huyết áp, công nghệ không dây. Kiến thức cơ
bản về ESP8266, LCD, kiến thức lập trình cho vi điều khiển, các ngơn ngữ để viết
web.
2. Nội dung thực hiện:
Thiết kế máy đo huyết áp cho bệnh nhân dùng cơng nghệ khơng dây gồm: tìm
hiểu các phương pháp đo huyết áp, các bệnh về huyết áp, cách truyền dữ liệu không
dây giữa các Module ESP với nhau, thiết kế giao diện các trang web, thiết kế thi cơng
mơ hình, viết chương trình điều khiển, viết báo cáo.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

28/07/2019

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/12/2019
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Thanh Tâm

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

ii


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

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày 14 tháng 09 năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Trần Thanh Thái
Lớp: 13131DT1A

MSSV: 13141306

Họ tên sinh viên 2: Lê Minh Nhựt
Lớp: 15141DT2C

MSSV: 15141232

Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo máy huyết áp truyền dữ liệu không dây ứng dụng công

nghệ IoT.
Tuần/ngày

Tuần 1

Nội dung chính cần thực hiện

Xác nhận của
GVHD

Gặp GV bộ môn để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ
án, nhận giấy giới thiệu làm đồ án. Gặp GVHD để

(02/09 – 08/09)
Tuần 2
(09/09 – 15/09)

chọn đề tài.
GVHD tiến hành xét duyệt đề tài và viết đề cương
nộp lại.

Tuần 3

- Tìm hiểu về cách đo huyết áp.

(16/09 – 22/09)

- Các phương pháp đo huyết áp

Tuần 4

(23/09 – 29/09)

- Mô phỏng hoạt động cơ bản trên altium.
- Kết nối các Module ngoài thực tế để xem hoạt
động.

Tuần 5
- Thiết kế và thi công máy đo huyết áp.
(30/09 – 06/10)
Tuần 6
- Lập trình cho Arduino
(07/10 – 13/10)

iii


Tuần 7
(14/10 – 20/10)
Tuần 8
(21/10 – 27/10)

- Hoàn chỉnh phần lập trình
- Kiểm tra mạch chạy đúng theo yêu cầu
- Nghiên cứu, tìm hiểu cách đưa dữ liệu lên
Firebase thơng qua ESP8266.
- Nghiên cứu, tìm hiểu cách đưa dữ liệu lên

Tuần 9
(28/10 – 03/11)

Firebase thông qua ESP8266.
- Lên ý tưởng thiết kế giao diện cho trang web và
thống nhất các nội dung sẽ hiển thị lên web.

Tuần 10
(04/11 – 10/11)
Tuần 11
(11/11 – 17/11)
Tuần 12
(18/11 – 24/11)

- Tìm hiểu các bước để tạo ra giao diện một trang
web.
- Tìm hiểu cách lấy dữ liệu từ Firebase sang hiển
thị trên trang web

- Chạy thử nghiệm hệ thống và hiệu chỉnh sao cho
hệ thống hoạt động ổn định
- Kiểm tra lại hệ thống để đảm bảo hệ thống làm

Tuần 13
(25/11 – 01/12)

việc đúng với yêu cầu đặt ra.
- Kiểm tra lại hiển thị của trang web giám sát để
đảm bảo đúng với yêu cầu.

Tuần 14
- Viết báo cáo ĐATN
(02/12 – 08/12)

- Hoàn thiện quyển ĐATN và gửi cho GVHD xem
xét góp ý lần cuối trước khi in và báo cáo.
Tuần 15
(09/12 – 15/12)

- Viết quyển tóm tắt báo cáo đồ án tốt nghiệp.
- Làm slide thuyết trình.
- In các giấy tờ, phiếu điểm để bảo vệ.

iv


Tuần 16
(16/12 – 22/12)

- Nộp quyển ĐATN
- Chuẩn bị cho ngày bảo vệ.

GV HƯỚNG DẪN

ThS. Nguyễn Thanh Tâm

v


LỜI CAM ĐOAN
Đề tài đồ án tốt nghiệp này là do chính nhóm chúng em thực hiện trong suốt học
kỳ. Trong q trình thực hiện nhóm đã tham khảo một số tài liệu trước đó để có thêm
thơng tin và kiến thức để phục vụ cho việc làm đề tài. Nhóm cam kết khơng sao chép
bất kỳ nội dung ở các tài liệu khác. Nếu có sự gian lận trong việc làm đề tài thì nhóm

xin chịu trách nhiệm theo quy định.

Họ tên sinh viên 1

Họ tên sinh viên 2

Lê Minh Nhựt

Trần Thanh Thái

vi


LỜI CẢM ƠN
Nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Thanh Tâm giảng viên
hướng dẫn của nhóm trong việc thực hiện đồ án tốt nghiệp học kỳ này. Nhờ sự chỉ
dẫn tận tình, vạch ra hướng đi cũng như những nhận xét kịp thời khi chúng em thực
hiện sai yêu cầu nên nhóm có thể kịp thời sửa chữa, tìm kiếm và tìm hiểu rõ hơn
những lỗi sai và sửa lỗi của mình.
Nhóm gửi lời cảm ơn đến tồn bộ các thầy cơ đã giảng dạy chúng em trong
suốt quá trình học tại trường. Đặc biệt, là các giảng viên khoa Điện – Điện tử đã dạy
bảo, chia sẻ các kiến thức về chuyên ngành để nhóm có thể áp dụng vơ đồ án tốt
nghiệp và cho cơng việc sau này của bản thân.
Nhóm cũng cảm ơn đến bạn bè, anh chị đã có những chia sẻ, trao đổi kiến
thức, kinh nghiệm thực tế của mọi người cho nhóm khi gặp khó khăn.
Và cuối cùng là lời cảm ơn đến các bậc phụ huynh, người thân trong gia đình.
Nhờ sự quan tâm, ủng hộ và những lời động viên của mọi người đã giúp nhóm hồn
thành xong chương trình đại học để có những kiến thức vào đời.
Xin chân thành cảm ơn!

Họ tên sinh viên 1

Họ tên sinh viên 2

Lê Minh Nhựt

Trần Thanh Thái

vii


MỤC LỤC
TRANG BÌA…………...…………………………...……………………………….i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ....................................................................... ii
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .......................................... iii
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... vi
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... vii
MỤC LỤC .............................................................................................................. viii
LIỆT KÊ HÌNH VẼ ................................................................................................ xi
LIỆT KÊ BẢNG .................................................................................................... xiii
TĨM TẮT .............................................................................................................. xiv
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 ........................................................................................................2

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................4
2.1

TÌM HIỂU VỀ HUYẾT ÁP ..........................................................................4

2.1.1

Huyết áp là gì? ........................................................................................4

2.1.2

Các chỉ số về huyết áp và nhịp tim .........................................................4

2.1.3

Cách kiểm tra tình trạng huyết áp ...........................................................6

2.2

GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO ........................................................................7

2.2.1

Tổng quan về Arduino ............................................................................7

2.2.2

Giới thiệu Arduino UNO R3 ..................................................................8

2.2.3

Giới thiệu Arduino Nano ......................................................................10

2.3 GIỚI THIỆU VỀ MODULE ESP8266 ...........................................................16
2.3.1

Thông số phần cứng ..............................................................................16

2.3.2

Sơ đồ chân của Module ESP8266 .........................................................17

2.3.3 Giới thiệu về Module ESP8266 NodeMCU ..........................................17
2.4 GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN ÁP SUẤT .......................................................20
2.5 GIỚI THIỆU VỀ LCD 1602 ...........................................................................20
2.5.1 Thông số kỹ thuật ....................................................................................21
2.5.2 Chức năng chân của LCD 1602 ..............................................................22
viii

2.6 GIỚI THIỆU VỀ FIREBASE .........................................................................23
2.6.1 Tổng quan về Firebase .............................................................................23
2.6.2 Một số dịch vụ mà Firebase cung cấp ......................................................24
2.7 GIỚI THIỆU VỀ NGÔN NGỮ HTML ..........................................................25
2.7.1 Khái quát về ngôn ngữ HTML .................................................................25
2.7.2 Các thẻ trong HTML ................................................................................25
2.8 GIỚI THIỆU VỀ NGƠN NGỮ CSS ..............................................................26
Chương 3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ ..............................................................27
3.1

GIỚI THIỆU ................................................................................................27

3.2

TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ................................................27

3.2.1

Thiết kế sơ đồ khối hệ thống ................................................................27

3.2.2

Tính tốn và thiết kế mạch ....................................................................29

3.2.3

Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch ............................................................36

3.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM ................................................................................37
3.4 THIẾT KẾ GIAO DIỆN HIỂN THỊ CHO WEB ............................................37
Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG .....................................................................38
4.1

GIỚI THIỆU ................................................................................................38

4.2

THI CƠNG HỆ THỐNG .............................................................................38

4.2.1

Thi cơng bo mạch .................................................................................38

4.2.2

Lắp ráp và kiểm tra ...............................................................................41

4.3

ĐÓNG GÓI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ....................................................42

4.4

LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ...........................................................................44

4.4.1

Lưu đồ giải thuật ...................................................................................44

4.4.2

Phần mềm lập trình cho vi điều khiển ..................................................47

4.4.3

Cách tạo database trên Firebase: ...........................................................52

4.5

VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC ........................57

4.5.1

Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng ............................................................57

4.5.2

Quy trình thao tác .................................................................................58

Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ................................................60
5.1

KẾT QUẢ ....................................................................................................60

5.1.1

Kết quả phần cứng ................................................................................60

5.1.2

Kết quả phần mềm ................................................................................61

5.1.3

Kết quả chạy thực nghiệm.....................................................................62

5.1.4

Kết quả thống kê ...................................................................................64

5.2

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ .....................................................................65
ix


5.2.1

Về phần cứng ........................................................................................65

5.2.2

Về phần mềm ........................................................................................66

Chương 6. KẾT LUẬN - HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..............................................67
6.1

KẾT LUẬN .................................................................................................67

6.2

GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI............................................................................67

6.3

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..............................................................................68

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................69
PHỤ LỤC .................................................................................................................70

x


LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình

Trang

Hình 2-1: Máy đo huyết áp cơ .................................................................................... 6
Hình 2-2: Cấu trúc phần cứng của Arduino Uno ........................................................ 8
Hình 2-3: Atmega328 dạng chân dán ....................................................................... 10
Hình 2-4: Cấu trúc phần cứng của Arduino Nano .................................................... 11
Hình 2-5: Sơ đồ chân của Arduino Nano .................................................................. 12
Hình 2-6: Sơ đồ chân của ESP8266EX ..................................................................... 17
Hình 2-7: Cấu trúc phần cứng Module ESP8266 NodeMCU ................................... 18
Hình 2-8: Sơ đồ chân của Module ESP8622 NodeMCU .......................................... 19
Hình 2-9: Sơ đồ chân của cảm biến áp suất .............................................................. 20
Hình 2-10: Hình ảnh màn hình hiên thị của LCD 1602 ............................................ 21

Hình 2-11: Sơ đồ chân của LCD 1602 ...................................................................... 22
Hình 3-1: Sơ đồ khối tổng quan về đề tài ................................................................. 28
Hình 3-2: Khối điều khiển......................................................................................... 29
Hình 3-3: Khối động cơ ............................................................................................ 30
Hình 3-4: Bộ khuếch đại DC ..................................................................................... 31
Hình 3-5: Bộ lọc băng tầng ....................................................................................... 32
Hình 3-6: AC coupling .............................................................................................. 33
Hình 3-7: Khối cảm biến .......................................................................................... 34
Hình 3-8: Khối hiển thị ............................................................................................. 34
Hình 3-9: Sơ đồ nối dây ESP8266 ............................................................................ 35
Hình 3-10: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch của máy đo huyết áp .................................. 36
Hình 4-1: PCB Layout .............................................................................................. 38
Hình 4-2: Sơ đồ mạch in máy đo .............................................................................. 39
Hình 4-3: Sơ đồ mạch in khối nút nhấn .................................................................... 39
Hình 4-4: Hình ảnh 3D của mạch sau khi hàn linh kiện ........................................... 40
Hình 4-5: Khối thu nhập dữ liệu ............................................................................... 42
Hình 4-6: Mơ hình vỏ hộp của máy đo ..................................................................... 43
Hình 4-7: Mơ hình vỏ hộp và các phụ kiện liện quan ............................................... 43
xi


Hình 4-8: Lưu đồ giải thuật của hệ thống đo huyết áp ............................................. 45
Hình 4-9: Chương trình con phần “Xử lý dữ liệu” ................................................... 46
Hình 4-10: Chương trình con phần “Gửi dữ liệu lên web” ....................................... 47
Hình 4-11: Trang tải phần mềm Arduino IDE .......................................................... 48
Hình 4-12: Hình lựa chọn các dạng tải phần mềm ................................................... 48
Hình 4-13: Giao diện làm việc của Arduino IDE ..................................................... 49
Hình 4-14: Hộp thoại Preferences đã thêm đường link vào ô Additional Board
Manager URLs .......................................................................................................... 50
Hình 4-15: Hộp thoại Boards Manager ..................................................................... 51

Hình 4-16: Cửa sổ chọn Board và Port cho Module ESP-12E Node MCU ............. 51
Hình 4-17: Giao diện của Firebase............................................................................ 52
Hình 4-18: Giao diện của Firebase sau khi đăng nhập ............................................. 52
Hình 4-19: Bắt đầu làm việc với Firebase ................................................................ 53
Hình 4-20: Đặt tên cho Project.................................................................................. 53
Hình 4-21: Project đã tạo xong ................................................................................. 54
Hình 4-22: Giao diện của Project sau khi tạo xong .................................................. 54
Hình 4-23: Bắt đầu tạo cơ sở dữ liệu ........................................................................ 55
Hình 4-24: Tạo cơ sở dữ liệu .................................................................................... 55
Hình 4-25: Tạo cơ sở dữ liệu .................................................................................... 56
Hình 4-26: Cơ sở dữ liệu đã được tạo xong .............................................................. 56
Hình 4-27: Các bước vận hành hệ thống................................................................... 58
Hình 5-1: Mơ hình của máy đo huyết áp sau khi hồn thành ................................... 60
Hình 5-2: Giao diện của trang web – Trang giới thiệu về đề tài ............................... 61
Hình 5-3: Giao diện của trang Web – Trang hiển thị dữ liệu ................................... 61
Hình 5-4: Màn hình hiển thị kết quả sau khi đo được .............................................. 62
Hình 5-5: Kết quả sau khi đo được truyền lên Firebase ........................................... 63
Hình 5-6: Kết quả được hiển thị trên Web ................................................................ 63

xii


LIỆT KÊ BẢNG
Bảng

Trang

Bảng 2-1: Các thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3 .............................................. 9
Bảng 2-2: Các thông số kỹ thuật của Arduino Nano ................................................ 11
Bảng 2-3: Chức năng của các chân Arduino Nano ................................................... 13

Bảng 2-4: Chức năng các chân ICSP của Arduino Nano ......................................... 14
Bảng 2-5: Chức năng các chân của LCD 16X2 ........................................................ 22
Bảng 2-6: Các mẫu thẻ tag thường gặp trong HTML ............................................... 25
Bảng 3-1: Giá trị điện áp, dòng điện của các linh kiện ............................................. 35
Bảng 4-1: Danh sách các linh kiện. ........................................................................... 40
Bảng 5-1: Kết quả các lần đo thử nghiệm ................................................................. 64

xiii


TÓM TẮT
Đề tài “Thiết kế và chế tạo máy huyết áp truyền dữ liệu không dây ứng dụng
công nghệ IoT.” cho phép người bệnh có thể đo để kiểm tra tình trạng huyết áp của
mình, bao gồm các thơng số như: huyết áp tâm thu (mức huyết áp cao), huyết tâm
trương (mức huyết áp thấp) và nhịp tim. Các số liệu đo được sẽ được lưu trữ dưới
dạng database, căn cứ vào các số liệu này thì hệ thống tiếp nhận sẽ gửi đến bộ phận
giám sát tình hình sức khỏe để điều động bác sĩ đến để có thể kịp thời chữa trị cho
bệnh nhân.
Nội dung của đồ án nhóm sẽ đi sâu vơ tìm hiểu về các thơng số của huyết áp,
cách đo huyết áp, cách truyền nhận dữ liệu giữa vi điều khiển trên Module ESP8266,
tìm hiểu cách tạo ra giao diện của một trang web, lấy các thơng tin đó để hiển thị trên
web.
Kết quả nhóm đạt được sau khi thực hiện đề tài đó là thiết kế được máy đo huyết
áp bao gồm các thông số đã nêu trên, khối hiển thị các thông số rõ ràng, dễ quan sát.
Tạo được một giao diện web thân thiện với người dùng, hiển thị được các thông số
sau khi đo được.

xiv

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công nghệ điện tử đã và

đang phát triển ngày càng rộng rãi. Trong đó, đối với lĩnh vực y tế việc ứng dụng các
sản phẩm công nghệ ngày càng trở nên phổ biến. Chính vì vậy những dịch vụ, sản
phẩm làm ra để đáp ứng nhu cầu cuộc sống của con người cũng ngày phải đa dạng,
đảm bảo chất lượng cũng như số lượng để có thể làm hài lịng các bệnh nhân trong
lĩnh vực chăm sóc y tế.
Để bắt kịp được sự thay đổi đó thì các bệnh viện, trung tâm y tế… phải áp dụng
các cơng nghệ kỹ thuật để có thể thuận lợi trong việc giám sát tình hình sức khỏe của
bệnh nhân một cách nhanh nhất. Việc ứng dụng các cơng nghệ như vậy cần xem xét,
tính tốn rất nhiều yếu tố như máy móc, thiết bị,… sao cho phù hợp với hoàn cảnh
của từng bệnh viện để giảm bớt nguồn kinh phí khơng cần thiết nhưng vẫn đảm bảo
tính xác về tình hình của bệnh nhân .
Một trong những vấn đề quan tâm của bệnh nhân đó là tình trạng huyết áp.
Việc kiểm tra sức khỏe trong đó có tình trạng huyết áp được quan tâm rất nhiều.
Chúng ta có thể thấy mỗi bệnh viện, việc kiểm tra và theo dõi tình trạng huyết áp mất
khá nhiều thời gian. Việc cần quan tâm ở đây đó là bệnh nhân khơng có thể tự mình
kiểm tra tình trạng huyết áp của mình mà khơng phải chờ đến bác sĩ. Cuối mỗi lần
làm kiểm tra bác sĩ phải ghi lại những thông số huyết áp của bệnh nhân bằng tay. Việc
làm như vậy tốn nhiều thời gian khiến cho bác sĩ không thể nào kiểm tra hết một loạt
các bệnh nhân trong một ngày. Đặc biệt đối với huyết áp thì cần phải được kiểm tra
thường xuyên.
Từ những vấn đề thực tế trên, nhóm em đề xuất xây dựng mơ hình với đề tài
“Thiết kế và chế tạo máy huyết áp truyền dữ liệu không dây ứng dụng công nghệ
IoT”. Hệ thống này sử dụng module wifi ESP8266 để gửi các dữ liệu lên server thông
qua mạng không dây, dựa vào các thông số đo được sẽ giúp cho việc cảnh báo cho bác

sĩ khi phát hiện các vấn đề về sức khỏe.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

1


1.2

MỤC TIÊU
Thiết kế và chế tạo một máy đo huyết áp có khả năng kết nối và truyền dữ liệu

khơng dây qua mạng wifi đến một server quản lý dữ liệu trên mạng Internet.
Hệ thống sẽ giúp cho bác sĩ nắm bắt được tình trạng sức khỏe của bệnh nhận
khi có vấn đề về huyết áp xảy ra ở bệnh nhân nào một cách nhanh chóng, đồng thời
tổng hợp các thông tin về huyết áp, thống kê để theo dõi tình trạng sức khỏe của bệnh
nhân để có cách chữa trị kịp thời.

1.3

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
 NỘI DUNG 1: Tìm hiểu về huyết áp, các thông số về huyết áp và cách đo
huyết áp.
 NỘI DUNG 2: Thiết kế giao diện để giám sát tình trạng huyết áp của bệnh
nhân.
 NỘI DUNG 3: Tìm hiểu cách đưa dữ liệu lên cơ sở dữ liệu thông qua ESP8266.
 NỘI DUNG 4: Thiết kế và thi cơng máy đo huyết áp, có màn hình hiển thị các
thơng số huyết áp sau khi đo được để đáp ứng được các yêu cầu của đề tài.
 NỘI DUNG 5: Viết chương trình tạo giao diện web, điều khiển cho vi điều
khiển, nạp code và chạy thử nghiệm sản phẩm, chỉnh sửa và hoàn thiện hệ

thống.
 NỘI DUNG 6: Đánh giá kết quả thực hiện.

1.4

GIỚI HẠN
Với đề tài “Thiết kế và chế tạo máy huyết áp truyền dữ liệu không dây ứng dụng

công nghệ IoT” nhóm sẽ thiết kế và dừng lại ở các vấn đề sau:
 Chỉ giới hạn đo 3 thông số: Huyết áp tâm thu, huyết áp tâm trương và nhịp tim.
 Độ chính xác của huyết áp 4mmHg, nhịp tim 2 bpm.
 Server chỉ có chức năng thu nhận, lưu trữ, và hiển thị dữ liệu.
 Trang web giám sát sẽ hiển thị các thông tin về huyết áp của bệnh nhân bao
gồm các thông số đã nêu trên.
1.5

BỐ CỤC
 Chương 1: Tổng quan

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

2


Chương này đặt vấn đề dẫn nhập đến lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên
cứu, các giới hạn, thông số và bố cục của đồ án.
 Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
Nội dung chương 2 tập trung vào những lí thuyết để thực hiện đề tài bao gồm
kiến thức về: Huyết áp, các thông số về huyết áp, Module ESP8266, các Module giao
tiếp ngoại vi đáp ứng yêu cầu của đề tài. Sử dụng công nghệ không dây Wi-Fi gửi dữ

liệu và giao tiếp giữa các khối trong hệ thống với nhau. Giới thiệu các ngôn ngữ để
thiết kế một giao diện Webserver cơ bản.
 Chương 3: Tính tốn và thiết kế
Chương 3 trình bày chi tiết các bước thiết kế phần cứng cũng như phần mềm,
cùng với việc tính tốn để phụ hợp với các chức năng của đề tài. Các yêu cầu khi viết
chương trình cho ESP8266, giao diện tiếp xúc người dùng và hiển thị thông tin trên
Webserver.
Chương 4: Thi công hệ thống
Nội dung chương 4 trình bày q trình thi cơng phần cứng, thi cơng phần mềm.
Q trình thi cơng PCB, lắp ráp, kiểm tra mạch.
 Chương 5: Kết quả - Nhận xét – Đánh giá
Chương này trình bày các kết quả đạt được sau khi hoàn thành hệ thống, đưa
ra nhận xét đánh giá về kết quả đạt được.
 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Chương 6 nhóm đi đến kết luận hệ thống có đạt yêu cầu đặt ra hay không, cũng
như những giới hạn của đề tài và đưa ra hướng phát triển cho đề tài.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

3


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1

TÌM HIỂU VỀ HUYẾT ÁP
Hiện nay các bệnh về huyết áp phổ biến nhất là: huyết áp cao và huyết áp thấp.

Nếu chỉ số huyết áp tăng quá cao có thể gây ra hiện tượng đột quỵ. Nếu chỉ số này
xuống quá thấp sẽ khiến người bệnh chống váng. Hầu hết bệnh nhân khơng nhận ra

được huyết áp của mình bị bất thường. Chính vì vậy người ta nhận định về bệnh huyết
áp là “kẻ giết người thầm lặng”. Do đó, để bảo vệ sức khỏe của bản thân và gia đình
chúng ta nên sớm tìm hiểu về huyết áp để có cách phịng tránh.

2.1.1 Huyết áp là gì?
Theo định nghĩa từ các bác sĩ chuyên khoa, huyết áp chính là áp lực của máu
cần thiết tác động lên thành của động mạch giúp đưa máu đi ni dưỡng tồn bộ cơ
thể. Lực co bóp của tim kết hợp với lực cản trong động mạch tạo nên huyết áp.
Với người bình thường, chỉ số huyết áp ban ngày sẽ cao hơn ban đêm. Chỉ số
này hạ xuống mức thấp nhất vào khoảng 1 - 3 giờ sáng – lúc mà chúng ta đã ngủ rất
say. Huyết áp ở mức cao nhất vào khoảng 8 - 10 giờ sáng. Ngoài ra, mỗi khi chúng ta
vận động nhiều hay có cảm xúc mạnh thì huyết áp cũng tăng lên. Ngược lại, khi ở
trạng thái thư giãn thoải mái huyết áp sẽ hạ xuống.[1]

2.1.2 Các chỉ số về huyết áp và nhịp tim
Chỉ số huyết áp được xác định bằng 2 chỉ số là huyết áp tâm thu, huyết áp tâm
trương và chúng được thể hiện dưới dạng tỉ số. Huyết áp tâm thu là mức huyết áp cao
nhất xảy ra khi tim co bóp. Huyết áp tâm trương là mức huyết áp thấp nhất xảy ra
giữa 1 nhịp tim (co bóp và thả lỏng).
Với người trưởng thành có sức khỏe bình thường, huyết áp tâm thu sẽ nằm
dưới mức 120 mmHg, huyết áp tâm trương dưới 80 mmHg.
Để xác định chính xác một người bị huyết áp cao hay huyết áp thấp cần phải
dựa vào số liệu đo được trong nhiều ngày liên tiếp. Do đó chúng ta cần đo huyết áp

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

4


thường xuyên nhiều lần trong ngày và trong nhiều ngày. Lúc đo cần phải ở trạng thái

nghỉ ngơi ít nhất sau 5 phút ở tư thế nằm hoặc 1 phút ở tư thế đứng.

a. Huyết áp cao và những nguy hiểm khi bị cao huyết áp
Người bị coi là huyết áp cao khi mà chỉ số huyết áp tâm thu đo được lớn hơn
mức 140 mmHg, còn chỉ số huyết áp tâm trương lớn hơn 90 mmHg. Ngồi ra cịn có
hiện tượng người bệnh bị tiền cao huyết áp. Lúc này chỉ số huyết áp tâm thu sẽ vào
khoảng 120 - 139 mmHg, huyết áp tâm trương vào khoảng 80 - 89 mmHg.
Huyết áp cao là bệnh thường gặp ở người cao tuổi. Đây là nguyên nhân gây ra
tử vong hay các di chứng nặng nề như: liệt nửa người, suy tim, thiếu máu cơ tim, đột
quỵ, phình động mạch,... [2]

b. Huyết áp thấp và những nguy hiểm khi bị huyết áp thấp
Để kết luận một người có bị bệnh huyết áp thấp hay không người ta căn cứ vào
chỉ số huyết áp tâm thu dưới 90 mmHg.
Khi bị huyết áp thấp người bệnh dễ bị tổn thương các cơ quan như : não, tim,
thận,... Ngoài ra, huyết áp thấp cịn nguy hiểm tới tính mạng trong các trường hợp
người bệnh đang lái xe hay làm việc trên cao.[3]

c. Nhịp tim
Nhịp tim là số lần tim đập trên mỗi phút. Nó phụ thuộc vào từng cá nhân, tuổi
tác; trọng lượng cơ thể; trạng thái hoạt động như ngồi yên hay di chuyển; các bệnh lý
mắc phải; các thuốc đang sử dụng, thậm chí nhiệt độ khơng khí cũng có thể ảnh hưởng
tới nhịp tim. Một yếu tố gắn liền với chúng ta hàng ngày và có tác động đến nhịp tim
một cách rõ ràng, dễ nhận biết nhất đó chính là cảm xúc. Khi chúng ta bị kích thích
hay sợ hãi, vui mừng hay lo lắng đều có thể làm tăng nhịp tim.
Nhịp tim khi nghỉ của một người trưởng thành khỏe mạnh dao động trong
khoảng từ 60-100 nhịp/phút. Nằm ngoài khoảng này được gọi là rối loạn nhịp tim.
Ngoại trừ một số trường hợp như trẻ nhỏ nhịp có thể trên 100 nhịp/phút hoặc các vận
động viên, những người thường xuyên tập thể dục thể thao, nhịp có thể dưới 60
nhịp/phút nhưng tim vẫn bơm máu hiệu quả.[4]

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

5


2.1.3 Cách kiểm tra tình trạng huyết áp
Với mỗi loại máy đo huyết áp khác nhau thì sẽ có cách đo khác nhau. Hiện
nay, mặc dù có rất nhiều phương pháp đo huyết áp, tuy nhiên máy đo huyết áp cơ vẫn
là loại máy đo huyết áp cơ bản nhất và được đa số các bác sĩ khuyên dùng. Vì vậy,
nhóm xin trình bày cách đo của máy đo “huyết áp kế cơ”.

Hình 2.1: Máy đo huyết áp cơ
 Các bộ phận của máy đo huyết áp cơ:
- Tai nghe mạch đập, và có độ khuyếch đại âm thanh có lớn, để giúp ta nghe rõ

mạch đập khi đo huyết áp.
- Đồng hồ báo số đo huyết áp.
- Quả bóp bằng chất liệu cao su, và có tác dụng bơm hơi vào vịng bít, thơng qua
hệ thống ống dẫn cao su.
- Vịng bít thì được làm bằng chất liệu vải, có độ bền cao.
 Cách kiểm tra huyết áp bằng máy đo huyết áp cơ: [5]
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

6


- Cuộn dải băng nhẹ nhàng vừa đủ chặt vào cánh tay rồi cố định lại.
- Dùng máy đo huyết áp sau khi cuộn dải băng xong mắc đồng hồ vào băng cuốn
sao cho có thể nhìn thấy dễ dàng hoặc có thể đặt đồng hồ trên một mặt phẳng ở một

vị trí có thể nhìn rõ.
- Vặn van bơm khí theo chiều kim đồng hồ, vặn vừa đủ để khi mở van dễ dàng.
- Mắc ống nghe vào tai để tai ống nghe hướng về phía trước.
- Đặt loa ống nghe lên trên động mạch cánh tay. Dùng đầu ngón tay cái và ngón
trỏ để giữ loa ống nghe, để cho toàn bộ bề mặt của loa ống nghe ln ln tiếp xúc
với da bệnh nhân.
- Bóp bóng bơm khí vào túi hơi cho đến khi khơng nghe thấy tiếng đập rồi bơm
tiếp thêm 30mmHg nữa.
- Mở van từ từ để xả hơi sao cho áp lực hạ dần với tốc độ 2 - 3mmHg/giây;
đồng thời chú ý nghe tiếng đập của mạch và quan sát số đo trên mặt đồng hồ.
- Ghi trị số huyết áp tâm thu khi nghe thấy tiếng đập đầu tiên sau khoảng thời
gian im lặng. Các tiếng đập sau to dần và rõ hơn trong khi vẫn tiếp tục xả hơi.
- Ghi trị số huyết áp tâm trương khi nghe thấy tiếng đập cuối cùng.
- Trong trường hợp từ khoảng thời gian nghe thấy tiếng đập đầu tiên đến khi
nghe thấy tiếng đập sau cùng nếu nghe được tiếng đập có thay đổi rõ ràng về cường
độ thì phải ghi trị số của huyết áp vào thời điểm đó.
- Xả hết khí trong túi hơi ra sau khi đã xác định được huyết áp tâm trương. Có
thể mở van để khí xả ra nhanh.

2.2

GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO

2.2.1 Tổng quan về Arduino
Arduino là một bo mạch vi điều khiển do một nhóm giáo sư và sinh viên Ý
thiết kế và đưa ra đầu tiên vào năm 2005. Mạch Arduino được sử dụng để cảm nhận
và điều khiển nhiều đối tượng khác nhau. Nó có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ từ lấy
tín hiệu từ cảm biến đến điều khiển đèn, động cơ, và nhiều đối tượng khác. Ngồi ra
mạch cịn có khả năng liên kết với nhiều module khác nhau như module đọc thẻ từ,
ethernet shield, sim900A, ….để tăng khả ứng dụng của mạch.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

7


Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi
xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM, Atmel 32-bit,…. Hiện phần cứng của Arduino có
tất cả 6 phiên bản. Tuy nhiên phiên bản thường được sử dụng nhiều nhất là Arduino
Uno và Arduino Mega.
Phần mềm để lập trình cho mạch Arduino là phần mềm IDE. Đây là phần mềm
mã nguồn mở, và có thể được download từ trang web của Arduino: arduino.cc.
Những ưu điểm đó là: rẻ, tương thích được với nhiều hệ điều hành, chương
trình lập trình đơn giản, rõ ràng, dễ sử dụng, sử dụng mã nguồn mở và có thể kết hợp
với nhiều module khác nhau.

2.2.2 Giới thiệu Arduino UNO R3
Mạch Arduino Uno là dòng mạch Arduino phổ biến, hiện dòng mạch này đã
phát triển tới thế hệ thứ 3 nên được gọi là Mạch Arduino Uno R3.
Arduino Uno R3 là dòng cơ bản, linh hoạt, thường được sử dụng cho người mới
bắt đầu, có cấu trúc chung bao gồm:

- Sử dụng vi điều khiển dựa trên chip ATmega168 hoặc Atmega328.
- Có 14 chân dùng để đọc hoặc xuất bằng tín hiệu số. Chúng chỉ có 2 mức điện
áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA.
-

Có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 → 210-1)

để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V.

-

Sử dụng dao động thạch anh tần số dao động 16MHz.

-

Có một cổng kết nối bằng chuẩn USB để nạp chương trình vào bo mạch, một

chân cấp nguồn cho mạch và một nút RESET.

Hình 2.2: Cấu trúc phần cứng của Arduino Uno
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

8


a. Thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3:
Một vài thơng số kỹ thuật của Arduino Uno R3 được trình bày trong bảng
dưới đây:
Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3[6]
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)

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

Bộ nhớ flash

32KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi
bootloader.

SRAM

2 KB (ATmega328)

EEPROM

1 KB (ATmega328)

b. Khối xử lý trung tâm:
Arduino Uno R3 có khối xử lý trung tâm sử dụng IC AVR Atmega328

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

9


Hình 2.3: Atmega328 dạng chân dán
 Thơng số chính Atmega328P-PU:
+ Kiến trúc: AVR 8bit
+ Xung nhịp lớn nhất: 20Mhz
+ Bộ nhớ chương trình (FLASH): 32KB

+ Bộ nhớ EEPROM: 1KB
+ Bộ nhớ RAM: 2KB
+ Điện áp hoạt động rộng: 1.8V – 5.5V
+ Số timer: 3 timer gồm 2 timer 8-bit và 1 timer 16-bit
+ Số kênh xung PWM: 6 kênh (1timer 2 kênh)

2.2.3 Giới thiệu 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. Do được sử dụng chip dán
ATmega328 nên có kích thước cực kì nhỏ gọn nhưng vẫn có đầy đủ sức mạnh
của Arduino.
Arduino Nano có chức năng tương tự như Arduino Duemilanove nhưng khác
nhau về dạng mạch. Arduino Nano được tích hợp vi điều khiển ATmega328P, giống
như Arduino UNO. Sự khác biệt chính giữa chúng là bảng UNO có dạng PDIP
(Plastic Dual-In-line Package) với 30 chân cịn Nano có sẵn trong TQFP (plastic quad
flat pack) với 32 chân. Trong khi UNO có 6 cổng ADC thì Nano có 8 cổng
ADC. Bảng Nano khơng có giắc nguồn DC như các bo mạch Arduino khác, mà thay
vào đó có cổng mini-USB. Cổng này được sử dụng cho cả việc lập trình và bộ giám
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

10


sát nối tiếp. Tính năng hấp dẫn của arduino Nano là nó sẽ chọn cơng xuất lớn nhất
với hiệu điện thế của nó.

Hình 2.4: Cấu trúc phần cứng của Arduino Nano

a. Thông số kỹ thuật của Arduino Nano
Một vài thông số kỹ thuật của Arduino Nano được trình bày trong bảng dưới

đây:
Bảng 2.2: Các thông số kỹ thuật của Arduino Nano[7]
Vi điều khiển

ATmega328 (họ 8bit)

Điện áp hoạt động

5V – DC

Tần số hoạt động

16 MHz

Dòng tiêu thụ

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 PWM)

Số chân Analog

8 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O

40 mA

Dòng ra tối đa (5V)

500 mA

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

11