ĐỒ ÁN CẢM BIẾN ĐO NHỊP TIM TRÊN VÔ LĂNG VÀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH TRÊN Ô TÔ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐO NHỊP TIM
TRÊN VÔ LĂNG CẢNH BÁO VÀ GỬI GPS VỀ CHO
NGƯỜI THÂN QUA SMS KẾT HỢP VỚI HỆ THỐNG
CHIẾU SÁNG TRÊN Ô TÔ

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
Giảng viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

MSSV:

Lớp:

TP. Hồ Chí Minh,


BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giáo viên hướng dẫn

:..................................................................................

Họ và tên sinh viên

:..................................................................................

Lớp

:..................................................................................

MSSV

:..................................................................................

Tên đề tài

:..................................................................................

.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
Điểm đánh giá: ...........................Xếp loại: .....................................................

TP Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 07 năm 2021

Giáo viên hướng dẫn
(ký tên và ghi rõ họ tên)

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
1


Giáo viên phản biện

:..................................................................................

Họ và tên sinh viên

:..................................................................................

Lớp

:..................................................................................

MSSV

:..................................................................................

Tên đề tài

:..................................................................................

.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
Điểm đánh giá: ...........................Xếp loại: .....................................................

TP Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 07 năm 2021
Giáo viên phản biện
(ký tên và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC
2


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI...................................................................2
1.1 Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................2
1.1.1 Đặt vấn đề.............................................................................................2
1.1.2 Tầm quan trọng của đề tài..................................................................6
1.1.3 Ý nghĩa của đề tài................................................................................6
1.1.4 Lý do chọn đề tài..................................................................................7
1.2 Tình hình nghiên cứu..................................................................................7
1.3 Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................8
1.3.1 Mục tiêu................................................................................................8
1.3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................8
1.3.3 Các kết quả hướng đến của đề tài.......................................................8
1.4 Nhiệm vụ đề tài............................................................................................9
1.5 Phương pháp nghiên cứu............................................................................9
1.6 Kết cấu của đồ án........................................................................................9
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI..........................................................11
2.1 Tổng quan hệ thống chiếu sáng................................................................11
2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống chiếu sáng trên ô tô.......11
2.1.2 Các thông số cơ bản...........................................................................11
2.2 Tổng quan về hệ thống đo nhịp tim.........................................................13
2.2.1 Tìm hiểu về nhịp tim và Phương pháp đo nhịp tim.........................13
2.2.2 Mở đầu, khái niệm, yêu cầu, nhiệm vụ, chức năng của hệ thống.....16
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CẢM BIẾN NHỊP TIM VÀ HỆ THỐNG CHIẾU

SÁNG TRÊN Ô TÔ...................................................................................................18
3.1 Hệ thống cảm biến nhịp tim, định vị GPS và gửi SMS..........................18
3.1.1 Các phần tử trong hệ thống cảm biến nhịp tim...............................18
3.1.2 Sơ đồ thuật toán, sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động.............30
3.1.3 Khai báo thư viện, chân linh kiện, chức năng chân và các chương
trình con trong mơ hình....................................................................................33
3.2 Hệ thống chiếu sáng ô tô...........................................................................37
3.2.1 Giới thiệu các phần tử trong hệ thống...............................................37
3


3.2.2 Hệ thống đèn pha cốt..........................................................................41
3.2.3 Đèn sương mù.....................................................................................43
3.2.4 Đèn kích thước (tail)...........................................................................45
CHƯƠNG 4: Thiết kế và thi cơng mơ hình.......................................................48
4.1 Giới thiệu một số linh kiện đã chuẩn bị...................................................48
4.1.1 Chuẩn bị linh kiện trong hệ thống đo nhịp tim.................................48
4.1.2 Chuẩn bị linh kiện cho hệ thống chiếu sáng.....................................50
4.2 Thiết kế và thi cộng mơ hình....................................................................53
4.2.1 Thiết kế sơ đồ mạch điện, sơ đồ đấu dây trong autocad....................53
4.2.2 Thiết kế phần khung mơ hình............................................................55
4.2.3 Giới thiệu giao diện phần mềm lập trình...........................................56
4.2.4 Thi cơng lắp mơ hình mạch điều khiển nhịp tim...............................57
4.2.5 Thi cơng lắp mơ hình hệ thống chiếu sáng........................................63
4.2.6 Q trình tích hợp hai hệ thống vào mơ hình....................................71
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN..................................................................................75
5.1 Kết luận......................................................................................................75
5.1.1 Hệ thống cảm biến nhịp tim...........................................75
5.1.2 Hệ thống chiếu sáng...........................................................................75
5.2 Về lý thuyết................................................................................................76

5.3 Về thực hành.............................................................................................76
5.4 Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống....................................................76
5.4.1 Ưu điểm...............................................................................................76
5.4.2 Nhược điểm.........................................................................................77
5.5 Thuận lợi và khó khăn khi thực hiện đề tài............................................77
5.5.1 Thuận lợi.............................................................................................77
5.5.2 Khó khăn.............................................................................................77
5.6 Hướng phát triển đề tài............................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................79

4


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢN

5


Hình 1.1 An tồn khi lái xe.....................................................................................2
Hình 1.2 Hình minh họa hệ thống cảm biến nhịp tim..............................................3
Hình 1.3 Hình minh họa..........................................................................................4
Hình 1.4 Nam tài xế bị nhồi máu cơ tim đang điều trị tại Bệnh viện E...................4
Hình 1. 5 Hình minh họa.........................................................................................6
Hình 1.6 Hình Minh họa.........................................................................................7
Hình 2. 1 Vị trí lắp đặt của hệ thống chiếu sáng tín hiệu......................................13
Hình 2. 2 Thông số đánh giá nhịp tim người ở trạng thái nghỉ ngơi.....................14
Hình 2.3 Dạng tín hiệu nhịp tim............................................................................15
Hình 2.4 Sự hấp thụ ánh sáng của động mạch khi truyền qua ngón tay................15
Hình 2.5 Vị trí đặt cảm biến..................................................................................16
Hình 3.1 Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu MAX30102 MH-ET LIVE.............18

Hình 3. 2 Chân ra của cảm biến nhịp tim MAX30102.........................................19
Hình 3. 3 Module SIM808.....................................................................................20
Hình 3. 4 Các cụm trên module SIM808...............................................................21
Hình 3. 5 Sơ đồ chân của module SIM808............................................................22
Hình 3. 6 Arduino nano.........................................................................................23
Hình 3. 7 Thơng số kỹ thuật arduino nano............................................................24
Hình 3. 8 Sơ đồ chân arduino nano......................................................................24
Hình 3. 9 Cịi nhỏ 5v.............................................................................................25
Hình 3. 10 LCD 16x2............................................................................................25
Hình 3. 11 Thơng số kỹ thuật LCD 16x2...............................................................26
Hình 3. 12 Relay...................................................................................................27
Hình 3. 13 Cịi ơ tơ 12v.........................................................................................28
Hình 3. 14 Mạch giảm áp 12V xuống 5V..............................................................29
Hình 3. 15 Sơ đồ thuật tốn của hệ thống đo nhịp tim..........................................30
Hình 3. 16 Sơ đồ mạch điện hệ thống nhịp tim.....................................................31
6


Hình 3. 17 Khai báo thư viện................................................................................33
Hình 3. 18 Chương trình void Setup.....................................................................33
Hình 3. 19 Chương trình void loop.......................................................................34
Hình 3. 20 Chương trình void loop.......................................................................34
Hình 3. 21 Chương trình con xử lý nhịp tim.........................................................35
Hình 3. 22 Chương trình init Sim808....................................................................35
Hình 3. 23 Chương trình kiểm tra giao tiếp Sim808.............................................36
Hình 3. 24 Chương trình con của SMS và GPS....................................................36
Hình 3. 25 Các loại bóng đèn thường sử dụng trong ơ tơ.....................................37
Hình 3.26 Bóng đèn loại dây tóc...........................................................................38
Hình 3.27 Cấu tạo của đèn halogen......................................................................38
Hình 3. 28 Đèn xenon...........................................................................................39

Hình 3. 29 Chóa đèn hình chữ nhật......................................................................39
Hình 3. 30 Đường đi của tia sáng do chóa đèn phản chiếu..................................40
Hình 3. 31 Cấu tạo kính khuếch tán......................................................................40
Hình 3. 32 Cấu tạo đèn pha cốt............................................................................41
Hình 3. 33 Sơ đồ mạch điện hệ thống đèn pha cốt................................................42
Hình 3. 35 Đèn sương mù phía trước....................................................................43
Hình 3. 36 Cấu tạo đèn sương mù........................................................................44
Hình 3. 37 Sơ đồ mạch điện đèn sương mù...........................................................45
Hình 3. 38 Đèn tail...............................................................................................46
Hình 3. 39 Sơ đồ mạch điện đèn kích thước..........................................................46

Hình 4. 1 Cảm biến MAX30102............................................................................48
Hình 4. 2 Arduino nano.........................................................................................48
Hình 4. 3 Sim808..................................................................................................49
Hình 4. 4 LCD 16x2..............................................................................................49
Hình 4. 5 Adapter hạ áp 5v...................................................................................50
Hình 4. 6 Công tắc điều khiển đèn ô tô.................................................................50
7


Hình 4. 7 Cầu chì tổng, Cầu chì con.....................................................................51
Hình 4. 8 Đi đèn................................................................................................51
Hình 4. 9 Bóng đèn pha cốt...................................................................................52
Hình 4. 10 Cục chớp xi nhan................................................................................52
Hình 4. 11 Rơle.....................................................................................................53
Hình 4. 12 Thiết kế sơ đồ điện hệ thống nhịp tim..................................................53
Hình 4. 13 Thiết kế sơ đồ mạch điện hệ thồng pha...............................................54
Hình 4. 14 Thiết kế sơ đồ mạch đèn TAIL và đèn sương mù.................................54
Hình 4. 17 Miếng lắp............................................................................................55
Hình 4. 15 Lắp khung mơ hình..............................................................................55

Hình 4. 16 Bu lơng đầu trịn.................................................................................55
Hình 4. 18 Giao diện arduino...............................................................................56
Hình 4. 19 Lắp mạch thử nghiệm..........................................................................57
Hình 4. 20 Lắp cảm biến Max30102 vào ardunio nano........................................57
Hình 4. 21 Lắp LCD, MAX30102 vào Ardunio.....................................................58
Hình 4. 22 Đấu nối relay và kèn nhỏ....................................................................58
Hình 4. 23 lắp Mudule SIM808 vào mạch cơ bản.................................................59
Hình 4. 24 Hồn thành và chạy thử mạch nhịp tim...............................................59
Hình 4. 25 Đấu nguồn cho các linh kiện...............................................................60
Hình 4. 26 Dấu các linh kiện vào hộp...................................................................60
Hình 4. 27 Hàn chì các mối nối............................................................................61
Hình 4. 28 Mạch đấu vào hợp hồn chỉnh............................................................61
Hình 4. 29 Cấp nguồn và chạy thử........................................................................62
Hình 4. 30 Khoang lổ và cố định linh kiện............................................................62
Hình 4. 31 Quá trình khoan lỗ..............................................................................63
Hình 4. 32 Thiết kế mơ hình tích hợp....................................................................64
Hình 4. 33 Đấu nối mạch chiếu sáng....................................................................65
Hình 4. 34 Đấu nối hồn thành mạch...................................................................66
Hình 4. 35 kiểm tra mạch.....................................................................................67
Hình 4. 36 Cấp nguồn cho hệ thống chiếu sáng....................................................68
8


Hình 4. 37 Quá trình hàn chì mối nối...................................................................68
Hình 4. 38 Quá trình dán băng keo đen.................................................................69
Hình 4. 39 Quá trình ký hiệu dây..........................................................................69
Hình 4. 40 Quá trình cố định các linh kiện...........................................................70
Hình 4. 41 Quá trình rút dây và cố định dây.........................................................70
Hình 4. 42 Lắp hộp điều khiển nhịp tim vào mơ hình...........................................71
Hình 4. 43 Lắp vơ lăng lên mơ hình......................................................................71

Hình 4. 44 Lắp cảm biến nhịp tim vào vơ lăng và LCD vào mơ hình....................72
Hình 4. 45 Lắp kèn 12v vào mơ hình.....................................................................72
Hình 4. 46 Mơ hình hồn chỉnh............................................................................73
Hình 4. 47 Text hoạt động của mơ hình.................................................................73
Hình 4. 48 Hoạt động định vị GPS.......................................................................74
Hình 4. 49 Hoạt động của SMS.............................................................................74

9


LỜI MỞ ĐẦU
Trong những thập niên vừa qua ngành công nghiệp ơ tơ thế giới nói chung và
ngành cơng nghiệp ô tô nước ta nói riêng cụ thể là Vinfast đã không ngừng nâng cao
và phát triển. Tuy nhiên, trong thời kỳ cơng nghiệp hóa hiện đại hóa, ngành cơng
nghiệp ô tô là ngành giữ vị trí rất quan trọng và không thể thiếu với bất kỳ một
doanh nghiệp hay cá nhân nào. Đáp ứng nhu cầu giao thông vận tải góp phần phát
triển to lớn trên mọi phương diện.
Đồng thời với sự phát triển của công nghệ nên việc tiếp cận với các linh kiện
điện tử, thiết bị cảm biến hay board mạch xử lý một cách dễ dàng và kết hợp tất cả
vào chiếc ơ tơ do đó các tính năng tiện ích, an tồn được năng cao.
Trong thời gian gần đây cũng có nhiều trường hợp tài xế trong lúc lái xe bị
các trường hợp về tim mạch mà không được cảnh báo trước nên đã dẫn đến các
trường hợp đau buồn là đột quỵ, nhồi máu cơ tim… rất là nguy hiểm cho phương
tiện và những người trong xe.
Trong xu thế đó, con người khơng xem ô tô là đơn thuần là một phương tiện
duy chuyển nửa mà thêm vào đó là sự an tồn, do đó nhóm lựa chọn làm về “thiết
kế mơ hình hệ thống đo nhịp tim trên vô lăng cảnh báo và gửi GPS về cho người
thân qua SMS kết hợp với hệ thống chiếu sáng tín hiệu trên ơ tơ” với ý tưởng này
sẽ cải thiện rất nhiều về độ an tồn nói chung của một chiếc xe, tạo ra tầm nhìn tốt
cho tài xế và đo được nhịp tim của tài xế trong lúc lái xe hệ thống sẽ đưa ra cảnh

báo kịp thời để giảm thiểu rủi lo. Nếu không may tài xế bị lên cơn đau tim hệ
thống sẽ gửi SMS về cho người thân kèm theo GPS để can thiệp kịp thời.
Với mong muốn được đóng góp sức mình cho sự phát triển chung về tính
năng an tồn, chúng em đã khơng ngừng cố gắng tìm tịi, học hỏi và trao dồi kiến
thức để cùng nhau thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống hồn thiện hơn. Chúng em
cũng mong muốn mơ hình này sẽ được sử dụng cho mục đích thương mại hóa
trong một thời gian không xa.

1


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1.1.1 Đặt vấn đề
Ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở nước ta đang là một ngành vô cùng tiềm năng
và ngày càng phát triển , sẽ là một ngành quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Đi
cùng với sự phát triển về kinh tế ấy bản thân ngành công nghiệp này cũng phải liên tục
đổi mới ứng dụng kỹ thuật khoa học để có thể đáp ứng được nhu cầu của người tiêu
dùng. Từ lúc ngành công nghiệp này vừa mới ở mức khởi đầu thì vấn đề về đảm bảo
an toàn cho người điều khiển phương tiện là vấn đề cần phải nghiên cứu và phát triển
đặt lên hàng đầu.

Hình 1.1 An

tồn khi lái xe

Với sự phát triển kinh tế của nước ta hiện nay , cùng với công nghệ 4.0 việc tiếp
cận ô tô một cách dễ dàng hơn, nên yêu cầu về sự tiên tiến của trang thiết bị , tính năng
của một chiếc ô tô ngày càng được đòi hỏi. Nhất là yêu cầu về sự an toàn cho người
điều khiển. Sau khi tìm hiểu kỹ về những trường hợp nguy hiểm mà người điều khiển

ơ tơ gặp phải . Nhóm chúng em sẽ đề cập đến một chiếc xe sử dụng hệ thống cảm biến
nhịp tim báo động cho người điều khiển và gửi tin nhắn cho người thân để hỗ trợ . Với
hệ thống này nhóm chúng em tin rằng sẽ là một hệ thống theo dõi nhịp tim và giúp đỡ
2


cho người bị bệnh tim rất hữu ích .Cùng với hệ thống chiếu sáng sẽ giúp trải nghiệm
tham gia giao thơng của mọi người trở nên an tồn và hồn hảo hơn.

Hình 1.2 Hình minh họa hệ thống cảm biến nhịp tim

Hiện nay số người mắc bệnh tim ngày càng tăng cao, nhưng vẫn chưa có nhiều hệ
thống để bảo vệ những người bị bệnh tim có trên xe ơ tô . Người bị bệnh tim khi điều
khiển xe ô tô phải đối mặt với sự nguy hiểm luôn chập chờn nếu lỡ như bệnh tim của
họ đột ngột chuyển biến xấu. Khi bị rối loạn nhịp tim hoặc đau tim người điều khiển sẽ
không làm chủ được tay lái gây nguy hiểm cho chính bản thân, những người có trên xe
và những người cùng tham gia giao thông trên đường. Vì vậy nhóm chúng em làm hệ
thống cảm biến nhịp tim kèm với chiếu sáng để theo dõi nhịp tim của người lái thường
xuyên ,cảnh báo họ khi có trường hợp xấu xảy ra và một điều quan trọng ở hệ thống
chúng em đó chính là hệ thống GPS gửi tin nhắn cho người nhà để hỗ trợ người gặp
nạn cực kỳ hữu ích.

3


Hình 1.3 Hình minh họa

Có nhiều trường hợp người điều khiển ô tô lên cơn đau tim nhưng không được hỗ
trợ kịp thời nên đã xảy ra những chuyện đáng tiếc . Có một trường hợp đau lịng đã
xảy ra vào sáng ngày 3/11/2020, khi đang lái xe chở học sinh tới trường, người tài

xế 46 tuổi bất ngờ bị đau ngực vì lên cơn nhồi máu cơ tim.

Hình 1.4 Nam tài xế bị nhồi máu cơ tim đang điều trị tại Bệnh viện E

Qua trường hợp của tài xế trên cho ta thấy sẽ rất nguy hiểm nếu như người bị
bệnh tim khơng có một hệ thống theo dõi và hỗ trợ kịp thời. Vì vậy hệ thống

4


cảm biến nhịp là một hệ thống rất cần thiết có trên ơ tơ.Cụ thể việc có một hệ thống
cảm biến nhịp tim sẽ có những lợi ích như sau:
-

Thứ nhất: hệ thống sẽ giúp người lái có thể theo dõi trực tiếp nhịp tim của
mình khi đang lái xe

-

Thứ hai: hệ thống giúp cho người bị bệnh tim an tâm hơn khi điều khiển xe

-

Thứ ba: hệ thống là công cụ gọi trợ giúp hiểu quả khi người điều khiển chuyển
biến xấu về tim mạch

-

Thứ tư: việc tích hợp thêm hệ thống chiếu sáng vào giúp cho việc hỗ trợ người
điều khiển của hệ thống cảm biến nhịp tim thêm hiệu quả hơn

a. Các chỉ số nhịp tim ở người

b. Các bệnh lý liên quan đến nhịp tim nhanh
-

Đột quỵ

-

Nhồi máu cơ tim

-

Tai biến mạch máu não

-

Tăng huyết áp.

-

Tim bẩm sinh

-

Tiểu đường…
5


1.1.2 Tầm quan trọng của đề tài

Bệnh tim được coi là “kẻ giết người thầm lặng” vì thường khó phát hiện các
triệu chứng hoặc dấu hiệu sớm. Tại Việt Nam, các bệnh tim mạch là nguyên
nhân gây ra 31% tổng số ca tử vong trong năm 2016. Tỷ lệ tăng huyết áp ở
người trưởng thành từ 18-69 tuổi là 18,9%.Sự nguy hiểm ấy càng tăng cao nếu
như người mắc bệnh tim mạch lên cơn đau tim hoặc đột quỵ lúc đang điều khiển
ô tô. Như vậy sẽ rất nguy hiểm cho người đó và những người xung quanh. Việc
có một hệ thống cảm biến nhịp tim theo dõi sức khỏe một cách trực tiếp giúp
cho người điều khiển an tâm . Kèm theo đó việc tích hợp thêm hệ thống chiếu
sáng sẽ giúp cho người điều khiển phương tiện thêm dễ dàng và hồn hảo hơn.
Thêm nhiều tiện ích và và nâng cao khả năng an toàn cho người lái cũng như
người tham gia giao thông khác. Đề tài nghiên cứu,chế tạo hệ thống cảm biến
nhịp tim trên ô tô tuy cịn mới lạ, nhưng sự quan trọng của nó trong nền cơng
nghiệp ơ tơ là rất lớn.

Hình 1. 5 Hình minh họa

1.1.3 Ý nghĩa của đề tài
-

Theo dõi nhịp tim của người điều khiển ô tô

-

Hỗ trợ người bị bệnh tim khi nhịp tim rối loạn hoặc tăng cao

-

Tăng khả năng an tồn khi tham gia giao thơng trong đêm tối

-

Giúp người điều khiển có một trải nghiệm lái xe an toàn nhất
6


-

Tránh nguy hiểm cho những người cùng tham gia giao thơng với người bị bệnh
tim

Hình 1.6 Hình Minh họa

1.1.4 Lý do chọn đề tài
Hiện nay hệ thống cảm biến nhịp tim hỗ trợ người lái chưa được phát triển nhiều .
Vẫn cịn nhiều bất cập.Nhưng đó là một hệ thống cực kỳ hữu ích và giúp bảo vệ cho
người điều khiển ơ tơ an tồn. Đó cũng chính là động lực thúc đẩy chúng em quyết
định thực hiện đồ án nghiên cứu, chế tạo mơ hình cảm biến nhịp tim hỗ trợ người lái
cộng với hệ thống chiếu sáng trên ô tô với các chức hỗ trợ người lái khiến người điều
khiển an tồn hơn .

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
Với sự phát triển vũ bão như hiện nay thì kỹ thuật điện tử, kỹ thuật lập
trình, kỹ thuật điều khiển đang xâm nhập vào tất cả các ngành khoa học – kỹ thuật
khác và đã đáp ứng được mọi nhu cầu của người dùng. Sự ra đời của các hệ thống hỗ
trợ sức khỏe với sự tiện ích, khả năng lập trình ngày càng cao đã mang lại những thay
đổi sâu sắc trong ngành kỹ thuật ô tô.
Hiện nay những nghiên cứu về hệ thống cảm biến nhịp tim trên xe ô tô chỉ được
đạt ở mức ý tưởng. Hệ thống cảm biến nhịp tim chưa được nghiên cứu nhiều trên ô tô .
Nhưng với sự quan tâm về sức khỏe của người tiêu dùng hiện nay hệ thống này trong

7


tương lai sẽ là một hệ thống hữu ích ở trên xe ô tô hoặc các phương tiện giao thông
khác.
Hệ thống cảm biến nhịp tim có khả năng theo dõi, báo động và gọi hỗ trợ để cho
người điều khiển có thể lái xe an tồn. Hiện tại các hãng xe ô tô lớn đang tiến hành
nghiên cứu hệ thống cảm biến nhịp tim này.

1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
1.3.1 Mục tiêu
Từ ý tưởng ban đầu, dựa vào những kiến thức đã được học, nhóm bắt đầu tiến
hành tìm hiểu những lý thuyết liên quan và sau đó bắt tay vào thiết kế và thi cơng mơ
hình hệ thống theo dõi, giám sát nhịp tim, huyết áp đảm bảo tính chính xác, nhỏ gọn,
tức thời và có thể hoạt động liên tục đồng thời gửi các thông số kỹ thuật thông qua tin
nhắn, mạng Internet, mạng di động để nâng cao khả năng giám sát và theo dõi.
1.3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu về phần mềm là các giải thuật đề đo được nhịp tim, huyết
áp chính xác, tức thời, đảm bảo hệ thống hoạt động đúng chức năng và thông tin tới
người dùng qua cách thức lập trình. Cịn phần cứng là các linh kiện điện tử, module
chức năng, cảm biến nhịp tim, GPS, và board mạch.
Phạm vi nghiên cứu trong khn khổ mơ hình nhỏ áp dụng cho 1 người dùng.
Tuy nhiên có khả năng mở rộng thành hệ thống lớn. Ngoài ra, do kiến thức về lập trình
cịn rất nhiều hạn chế nên không tạo được cơ sở dữ liệu, lưu trữ, truy xuất dữ liệu,…
để theo dõi thời gian dài.
1.3.3 Các kết quả hướng đến của đề tài
a. Tín hiệu nhịp tim
Sau khi chúng ta đặt tay vào cảm biến MAX30102 bằng các thuật tốn đã được
tích hợp sẵn trong mạch IC cảm biến sẽ cho ra tín hiệu nhịp tim trên LCD.

b. Cảnh báo SMS
Khi nhịp tim tài xế vượt ngưỡng mức 2 (trên 100 prm) thì arduino sẽ kích tín hiệu
cho SIM808, SIM808 sẽ gửi tín nhấn cảnh cáo về cho người thân
c. Cảnh báo định vị GPS
8


Cũng giống như là cảnh báo tin nhắn, arduino cấp tín hiệu SIM808 định vị GPS và gửi
về cho người thân thông qua tin nhắn cảnh báo.

1.4 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
Nhiệm vụ của đề tài được thực hiện với các nhiệm vụ sau:
• Nghiên cứu tổng quan hệ thống đo nhịp tim và hệ thống chiếu sáng tín hiệu trên
ơ tơ.
• Tính tốn, thiết kế mạch điện, chế tạo mơ hình
• Lắp đặt hệ thống
• Kiểm tra chạy thử và hồn thiện mơ hình
• Hồn thành cuốn word

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Với mục tiêu thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống chiếu sáng kết hợp với hệ
thống đo nhịp tim trên vô lăng để cảnh báo và gửi GPS về cho người thân nên phương
pháp nghiên cứu của đề tài được thực hiện dựa trên các phương pháp nghiên cứu sau:
-

Phương pháp thu thập thông tin từ nguồn tài liệu có liên quan như: Sách, báo,
tạp chí, internet, các diễn đàn về ô tô

-

Phương pháp kế thừa các công thức thực nghiệm đã có

-

Tham khảo các đề tài nghiên cứu về nhịp tim

-

Phương pháp đo đạc

-

Phương pháp tính tốn lựa chọn linh kiện

- Phương pháp so sánh và đánh giá dựa trên các số liệu thu thập, tính tốn từ thực
nghiệm để chọn ra những phương án khả thi nhất cho đồ án để có thể hồn thành sản
phẩm đáp ứng được mục tiêu đề ra ban đầu và phù hợp với nhiệm vụ nghiên cứu của
đề tài

1.6 KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN
Nội dung biên soạn gồm các phần chính như sau:
Chương 1: Giới thiệu đề tài
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
9


1.2 Tình hình nghiên cứu
1.3 Mục tiêu đề tài
1.4 Nhiệm vụ đề tài
1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.6 Kết cấu đồ án
Chương 2: Tổng quan đề tài
Chương 3: Hệ thống đo nhịp tim và hệ thống chiếu sáng
Chương 4: Thiết kế và thi cơng mơ hình
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển
5.1 Kết luận
5.2 Khả năng và hướng phát triển của đề tài
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

10


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
2.1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống chiếu sáng trên ô tô
a. Nhiệm vụ
Hệ thống chiếu sáng nhằm cung cấp ánh sáng cho tài xế và những người trong xe
trong những trường hợp không đủ ánh sáng cụ thể như:
- Chiếu sáng phần đường khi xe chuyển động trong đêm tối.
- Báo hiệu bằng ánh sáng về sự có mặt của xe trên đường.
- Báo kích thước, khn khổ của xe và biển số xe.
- Báo hiệu khi xe quay vòng, rẽ trái hoặc rẽ phải khi phanh và khi dừng.
- Chiếu sáng các bộ phận trong xe khi cần thiết (chiếu sáng động cơ, buồng lái,
khoang hành khách, khoang hành lý...).
b. Yêu cầu
Đèn pha có khả năng chiếu xa ít nhất là 100 m, cường độ chiếu sáng cao, có tuổi
thọ và độ tin cậy cao, tiết kiệm điện, bảo dưỡng dễ dàng, chi phí thấp.
Nhưng chủ yếu là đáp ứng được 2 yêu cầu:
- Có cường độ sáng lớn.

- Khơng làm lóa mắt tài xế chạy ngược chiều.
c. Phân loại
Phân loại theo vị trí chiếu sáng ta có: Đèn pha cố, đèn hậu, đèn phanh, đèn xi
nhan, đèn báo nguy hiểm, đèn lùi, đèn kích thước, đèn báo biển số, đèn sương mù. Các
đèn chiếu sáng bên trong xe: đèn chiếu bảng đồng hồ táp lơ, đèn trần, đèn soi ổ khố.
Phân loại theo đặc điểm của phân bố chùm sáng người ta phân làm 2 loại:
- Hệ thống chiếu sáng theo Châu Âu.
- Hệ thống chiếu sáng theo Châu Mỹ.
2.1.2 Các thông số cơ bản
a. Thông số cơ bản
Khoảng chiếu sáng:
- Khoảng chiếu sáng xa từ 180 – 250m.
- Khoảng chiếu gần từ 50 – 75m.
11


Cơng suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn:
- Ở chế độ chiếu xa là 45 – 70w.
- Ở chế độ chiếu gần là 35 – 40w.
b. Chức năng của từng đèn trong hệ thống
Hệ thống chiếu sáng là một tổ hợp gồm nhiều loại đèn, mỗi loại đều có chức năng
riêng.
Đèn kích thước(side and rear lamps): dùng để báo kích thước của xe khi chạy vào
ban đêm, để cho các tài xế khác biết về kích thước của xe, tránh những rủi ro không
mong muốn.
Đèn đầu (head lamps): Dùng để chiếu sáng khơng gian phía trước xe giúp tài xế
có thể nhìn thấy trong đêm, hay trong điều kiện xe có tầm nhìn hạn chế. Gồm 3 chế độ
pha, cốt, flast.
Đèn sương mù phía trước: Trong điều kiện sương mù, khói bụi, hoặc tầm nhìn
hạn chế nếu sử dụng đèn pha sẽ gây chói phía trước ảnh hưởng các tài xế ngược chiều.

Đèn thường được cấp nguồn từ sau relay đèn kích thước.
Đèn sương mù phía sau: Đèn này dùng để báo hiệu cho các xe phía sau nhận biết
trong điều kiện có sương mù, hoặc tầm nhìn hạn chế có thể do thời tiết, đèn này
thường được lấy nguồn sau đèn cốt nếu bật đèn sương mù thì đèn báo hiệu đèn sương
mù sẽ sáng.
Đèn chớp pha: Đèn chớp pha được sử dụng vào ban ngày để báo hiệu cho các tài
xế khác mà không sử dụng công tắc đèn chính.
Đèn lùi: Đèn lùi sáng khi tài xế gài số lùi, nhằm báo hiệu cho các xe khác và người
đi đường, để đảm bảo an toàn.
Đèn báo trên táp lơ: Dùng để hiển thị các thơng số, tình trạng hoạt động của các hệ
thống như đèn pha, đèn sương mù, accu, xi nhan...và còn báo lỗi khi khi các hệ thống
hoạt động khơng bình thường.
Đèn phanh (brake lights): Dùng để báo hiệu cho các tài xế phía sau biết để giữ
khoảng cách an toàn khi đạp phanh.
Đèn biển số: Đèn này phải có ánh sáng trắng nhằm soi rõ bảng số xe, đèn này phải
được bật sáng cùng lúc với đèn pha hay cốt và đèn đậu xe.
Đèn trần: Gồm nhiều đèn có cơng suất nhỏ, dùng để soi sáng bên trong xe khi
12


trong xe khơng đủ ánh sáng, nó cũng được thiết kế cho chế độ tự động để báo hiệu xe
chưa đóng kín, ở các vị trí khác nhau trong xe với mục đích tăng tính tiện nghi và thẩm
mỹ cho nội thất xe hơi.
Vị trí lắp đặt của hệ thống chiếu sáng tín hiệu

Hình 2. 1 Vị trí lắp đặt của hệ thống chiếu sáng tín hiệu

2.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐO NHỊP TIM
2.2.1 Tìm hiểu về nhịp tim và Phương pháp đo nhịp tim
a. Tìm hiểu về nhịp tim:

- Khái niệm: Nhịp tim là số nhịp đập của tim trên một đơn vị thời gian, thường
được tính và nhịp/phút. Nhịp tim có thể thay đổi theo nhu cầu hấp thụ Oxy và bài tiết
CO2 của cơ thể, ví dụ như lúc tập thể dục và lúc ngủ.
b. Nhịp tim bình thường:
Đối với người từ 18 tuổi trở lên, nhịp tim bình thường khi nghỉ ngơi từ 60 đến 100
nhịp mỗi phút. Thông thường người càng khỏe mạnh, nhịp tim càng thấp.
Theo cơ quan y tế tiêu chuẩn nhịp tim lý tưởng theo từng lứa tuổi:
- Bé sơ sinh: 120 – 60 nhịp một phút.
13


- Bé tuổi từ 1 tháng – 12 tháng: 80 – 140 nhịp một phút.
- Từ 2 đến 6 tuổi: 75 – 120 nhịp một phút.
- Trẻ từ 7 đến 12 tuổi: 75 – 110 nhịp một phút.
- Người lớn từ 18 tuổi trở lên: 60 – 100 nhịp một phút.
- Thông số đánh giá nhịp tim ở trạng thái nghỉ ngơi:

Hình 2. 2 Thơng số đánh giá nhịp tim người ở trạng thái nghỉ ngơi

c. Đo nhịp tim bằng phương pháp hấp thụ quang học:
- Khi tim đập, máu sẽ được dồn đi khắp cơ thể qua động mạch, tạo ra sự thay đổi
về áp suất trên thành động mạch và lượng máu chảy qua động mạch. Vì vậy, ta có thể
đo nhịp tim bằng cách đo những sự thay đổi đó.

Hình 2.3 Dạng tín hiệu nhịp tim

14


- Khi lượng máu trong thành động mạch thay đổi sẽ làm thay đổi mức độ hấp thụ

ánh sáng của động mạch, do đó khi một tia sáng được truyền qua động mạch thì cường
độ ánh sáng sau khi truyền qua sẽ biến thiên đồng bộ với nhịp tim.
- Khi tim giãn ra, lượng máu qua động mạch nhỏ nên hấp thụ ít ánh sáng, ánh sáng
sau khi truyền qua động mạch có cường độ lớn, ngược lại khi tim co vào, lượng máu
qua động mạch lớn hơn, ánh sáng sau khi truyền qua động mạch sẽ có cường độ nhỏ
hơn.

Hình 2.4 Sự hấp thụ ánh sáng của động mạch khi truyền qua ngón tay.

- Ánh sáng sau khi truyền qua ngón tay gồm 2 thành phần AC và DC:
+ Thành phần DC đặc trưng cho cường độ ánh sáng cố định truyền qua mô, xương
và tĩnh mạch.
+ Thành phần AC đặc trưng cho cường độ ánh sáng thay đổi khi lượng máu thay
đổi truyền qua động mạch, tần số của tín hiệu này đồng bộ với tần số nhịp tim.
=>Nếu ta lọc bỏ thành phần DC sẽ thu được tín hiệu AC đồng bộ với tín hiệu nhịp
tim.
d. Vị trí đặt cảm biến:
Yêu cầu:
- Phải đặt nguồn phát và nguồn thu để thu được kết quả tốt nhất.
- Vị trí dễ dàng đặt cảm biến, khoảng cách thu phát khơng q gần cũng khơng q xa.
=> Chọn ngón tay là nơi đặt cảm biến.

15