TIỂU LUẬN THIẾT kế và THI CÔNG THIẾT bị THEO dõi sức KHỎE

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM
Khoa Điện tử - Viễn thông Hàng không
_____________________

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI:
“ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ THEO DÕI
SỨC KHỎE”

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS LÊ NHẬT BÌNH
SINH VIÊN: TRẦN THANH QUÂN
MÃ SỐ SV: 1653020002
LỚP: DV1 – K10

Thành phố Hồ Chí Minh –2020


LỜI CẢM ƠN

Là một sinh viên học tập tại Học viện Hàng Không Việt Nam, được sự dạy dỗ tận tình
của các thầy cơ giáo bộ mơn, nhờ đó mà tơi có được kiến thức để có thể hồn thành
tiểu luận tốt nghiệp này.
Hồn thành khóa tiểu luận này, cho phép tôi được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo
trong khoa điện tử viễn thông của Học viện hàng không Việt Nam. Đặc biệt tôi xin gửi
lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy Lê Nhật Bình, thầy đã tận tình chỉ dạy tơi trong suốt
q trình làm tiểu luận.
Tuy nhiên, trong quá trình làm báo cáo này nhất định sẽ khơng tránh khỏi những thiếu
sót, hạn chế. Vì vậy, tơi rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy
cơ cùng tồn thể các bạn để tơi có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mình,
phục vụ tốt hơn cho cơng tác thực tế sau này.

Tôi xin chân thành cảm ơn.!


LỜI MỞ ĐẦU
Để cho tiểu luận tốt nghiệp này đạt kết quả tốt đẹp, tôi đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ
nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn, các anh chị khóa trước và các bạn sinh viên trong
học viện. Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép tơi được bày tỏ lịng biết ơn sâu
sắc đến thầy cô và các bạn đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình học tập và nghiên
cứu đề tài.
Trước hết tôi xin gửi tới các thầy cô khoa Điện tử - Viễn thông Hàng Không lời chào
trân trọng, lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn sâu sắc. Với sự quan tâm, dạy dỗ, chỉ bảo
tận tình chu đáo của thầy cô trong các môn học trên lớp nên tôi đã có thể vận dụng
được kiến thức của các học phần đã học để hoàn thành tốt đề tiểu luận tốt nghiệp:
“THIẾT BỊ THEO DÕI SỨC KHỎE”
Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới giáo viên hướng dẫn của mình là
thầy giáo – TS Lê Nhật Bình đã nhiệt tình quan tâm, giúp đỡ, hướng dẫn tơi hồn
thành tốt đề tài này trong thời gian qua.
Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm trong thực hiện tiểu luận tốt nghiệp còn
hạn chế của một học viên, báo cáo đề tài tiểu luận tốt nghiệp này khơng thể tránh được
những thiếu sót. Tơi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo của các thầy
cơ để tơi có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mình, phục vụ tốt hơn cho học
tập và thực hiện các dự án sau này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan rằng báo cáo thực tập này là do chính tơi thực hiện, các số liệu
thu thập và kết quả phân tích trong báo cáo là trung thực, không sao chép từ bất cứ đề
tài nghiên cứu khoa học nào.
Ngày …. tháng …. năm …

Sinh viên thực hiện
(ký và ghi họ tên)


HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HK

NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: TRẦN THANH QUÂN MSSV: 1653020002
Lớp: DV1 – K10
1.

Tên đồ án môn học: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ THEO
DÕI SỨC KHỎE”

2.

Nhiệm vụ của đồ án: Thiết kế và thi công thiết bị theo dõi sức khỏe
nhằm đo được nhịp tim, độ bão hòa oxy, nhiệt độ cơ thể,… từ đó
né tránh được các rủi ro tai nạn ngồi ý muốn.

3.

Ngày giao đồ án mơn học: 18/3/2020

4.

Ngày hồn thành đồ án mơn học: 06/05/2020

5.

Họ tên người hướng dẫn: TS Lê Nhật Bình
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

Năm

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
........................................................................................................................
.......................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................

........................................................................................................................
Phần đánh giá:
1.

Ý thức thực hiện:

2.

Nội dụng thực hiện:

3.

Hình thức trình bày:

4.

Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số:

Điểm bằng chữ:

(Quy định về thang điểm và lấy điểm trịn theo quy định của trường)
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng
năm
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN


.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

Ngày …. tháng …. năm …
Giáo viên phản biện
(ký và ghi họ tên)


HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HK

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KẾ HOẠCH TỐT NGHIỆP TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN: TRẦN THANH QUÂN

MSSV: 1653020002

LỚP: DV1-K10
1. Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ THEO DÕI SỨC KHỎE
2. Họ và tên giáo viên hướng dẫn: TS LÊ NHẬT BÌNH
3. Kế hoạch tiến độ:
Tuần
18-24/3/20
Tuần 1
25-31/3/20
Tuần 2
01-04/4/20

Xác nhận
GVHD

Công việc thực hiện
Giao đề tài
Nguyên cứu đề tài và đọc các tài liệu liên
quan
Tính tốn giá trị của các linh kiện điện tử sử
dụng trong đề tài

Tuần 3
04-09/4/20

Đọc datasheet và mua linh kiện điện tử

Tuần 4
10-15/4/20

Báo cáo và chạy thử mạch bằng testboard

Tuần 5
16-20/4/20
Tuần 6
21-25/4/20
Tuần 7
25-28/4/20

Thi công bằng phần mềm Arduino

Tuần 8
28-30/4/20

Ghi chú

BÁO CÁO
GIỮA KỲ
VỚI GVHD

Làm báo cáo và bài thuyết trình
Thực hiện
tiểu luận

Thi cơng
Nộp báo cáo và thiết bị cho GVHD kiểm
duyệt

Nộp và bảo

vệ tiểu luận
01-15/5/20

TP.HCM,

ngày

tháng

Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

năm 2020


MỤC LỤC
PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ TIỂU LUẬN .....................................................................1
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ..........................................................................................1
1.1.

Lý do chọn đề tài .............................................................................................1

1.2.

Mục tiêu nghiên cứu........................................................................................1

1.3.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................1

1.4.

Phương pháp nghiên cứu.................................................................................2

1.5.

Kết cấu của đề tài ............................................................................................2

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................3
2.1.

Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài ..........................................................3

2.2.

Các linh kiện sử dụng trong đề tài ..................................................................3

2.2.1 . Module wifi ESP8266 V3 CH-340 ..............................................................3
2.2.2 . Cảm biến nhiệt độ DS18B20 dây ................................................................7
2.2.3 . Cảm biến nhịp tim và Oxy trong máu MAX30100 .....................................9
PHẦN II. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ ..........................................................................11
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ ..............................................................11
3.1.

Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của thiết bị ............................................11

3.1.1.

Sơ đồ khối toàn thiết bị ..............................................................................11

3.1.2.

Nguyên lý hoạt động của thiết bị ...............................................................11

3.2.

Sơ đồ nguyên lý ............................................................................................12

3.3.

Lưu đồ thuật toán ..........................................................................................12

CHƯƠNG 4. THI CƠNG VÀ KẾT QUẢ..................................................................14
4.1.

Thi cơng phần cứng .......................................................................................14

4.2.

Thi cộng phần mềm.......................................................................................14

4.3.

Mơ hình thực tế .............................................................................................23

4.4.

Kết quả kiểm tra sản phẩm ............................................................................23

PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ KIẾN GHỊ ...........................................................................24

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..............................................................24
5.1.

Kết luận .........................................................................................................24

5.1.1.

Kết quả hoạt động của thiết bị so với mục tiêu đề ra ................................24

5.1.2.

Ưu điểm .....................................................................................................24


5.1.3.
5.2.

Nhược điểm ...............................................................................................24
Kiến nghị .......................................................................................................24


MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Module WiFi ESP8266 ............................................................................................................. 4
Hình 2.2: Chức năng chân Module WiFi ESP 8266 ................................................................................ 6
Hình 2.3: Sơ đồ KIT ESP 8266 ................................................................................................................ 6
Hình 2.4: Cảm biến nhiệt độ DS18B20 dây ............................................................................................. 8
Hình 2.5: Cảm biến nhiệt độ DHT11 ....................................................................................................... 9
Hình 2.6: Cảm biến nhịp tim và Oxy trong máu MAX30100 ................................................................. 10

Hình 3.1: Sơ đồ khối tồn thiết bị .......................................................................................................... 11
Hình 3.2: Sơ đồ ngun lý ...................................................................................................................... 12
Hình 3.3: Lưu đồ thuật tốn ................................................................................................................... 13

Hình 4.1: Icon phần mêm EAGLE .......................................................................................................... 15
Hình 4.2:................................................................................................................................................. 15
Hình 4.3:................................................................................................................................................. 16
Hình 4.4:................................................................................................................................................. 17
Hình 4.5:................................................................................................................................................. 18
Hình 4.6:................................................................................................................................................. 18
Hình 4.7:................................................................................................................................................. 19
Hình 4.8:................................................................................................................................................. 19
Hình 4.9:................................................................................................................................................. 20
Hình 4.10:............................................................................................................................................... 20
Hình 4.11:............................................................................................................................................... 21
Hình 4.12:............................................................................................................................................... 21


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ TIỂU LUẬN
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1.

Lý do chọn đề tài

Với tình trạng hiện nay, ở nước ta ngày càng nhiều bệnh tật mà một trong những
nguyên nhân chủ yếu là do sự chủ quan coi thường tính mạng. Từ nhiều nguyên nhân,

nhiều gia đình phải gồng gánh một khoản chi phí rất lớn để khám và chứa bệnh khi đã
nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng.
Một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng đột quỵ, tai biến mạch máu não là do
con người chủ quan không khám sức khỏe định kì 3 tháng 1 lần và khơng theo dõi sức
khỏe hàng ngày theo lời khuyên của bác sĩ. Hậu quả dẫn đến nhiều lo lắng cho gia đình
và xã hội.
Cùng với ngành công nghệ mới khởi nghiệp IoT đang nhanh chóng cách mạng hóa
ngành cơng nghiệp chăm sóc sức khỏe. Theo dõi tình trạng sức khỏe của bệnh nhân tại
nhà là một nhiệu vụ khó khăn vì lịch trình bận rộn và cơng việc hàng ngày của chúng
ta. Bệnh nhân tuổi già đặc biệt nên được theo dõi định kỳ. Vì vậy, em có đề xuất một
hệ thống sáng tạo tự động hóa nhiệm vụ này một cách dễ dàng. Thiết bị đưa ra một hệ
thống theo dõi sức khỏe bệnh nhân thông minh bằng máy chủ Web để có thể theo dõi
các thống số sức khỏe của bệnh nhân như nhịp tim, mức Oxy trong máu cùng với nhiệt
độ cơ thể người.
Nhận thức được tầm quan trọng của sức khỏe. Em đã chọn đề tài “ Thiết kế và thi công
thiết bị theo dõi sức khỏe”.
1.2.

Mục tiêu nghiên cứu

Thiết kế một mơ hình theo dõi sức khỏe bệnh nhân. Cụ thể mơ hình ở đây là những
module, cảm biến tạo nên thiết bị theo dõi sức khỏe, Thiết bị có thể đo được nhiệt độ,
độ ẩm phịng, nhiệt độ cơ thể người, nhịp tim, nồng độ Oxy trong máu. Việc theo dõi
được thực hiện trên các module có sẵn trên thị trường, lập trình trên vi điều khiển và
theo dõi website.
1.3.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Module wifi ESP8266 V3 CH-340

 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 dây
 Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22
SVTH: Trần Thanh Quân

1


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

 Cảm biến nhịp tim và Oxy trong máu MAX30100
1.4.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tham khảo qua giáo viên hướng dẫn, tham khảo qua sách vở, internet các
trang linh kiện điện tử. Từ đó nắm rõ các nguyên lý hoạt động từng linh kiện sử dụng
trong đề tài.
1.5.

Kết cấu của đề tài

Với đề tài “Thiết bị theo dõi sức khỏe”, báo cáo đề tài tôi gồm 5 chương sau đây:
Chương 1: Giới thiệu
Giới thiệu sơ lược về đề tài, đưa ra mục tiêu, đối tượng và phương pháp nghiên cứu
liên quan đến đề tài tiểu luận tốt nghiệp
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Tìm hiểu một số nghiên cứu liên quan đến đề tài của các anh chị khóa trước đây. Đưa
ra các khái niệm lý thuyết liên quan đến vấn đề nghiên cứu và các linh kiện chính được

sử dụng trong đề tài.
Chương 3: Nội dung
Gồm nguyên lý hoạt động và các sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý và lưu đồ thuật tốn
Chương 4:Thi cơng và kết quả
Thi cơng phần cứng, phần mềm, mơ hình thực tế, kết quả kiểm thử nghiệm thiết bị
Chương 5: Kết luận và kiến nghị
Đưa ra nhận xét ưu, khuyết điểm từ kết quả thi công thiết bị và hướng phát triển của đề
tài

SVTH: Trần Thanh Quân

2


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.

Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài

Với mục tiêu là theo dõi sức khỏe nên đã cho ra đời nhiều nghiên cứu áp dụng trong
thực tiễn như: trong công cuộc cứu chữa người, theo dõi sức khỏe con người thì thiết
bị theo dõi sức khỏe là cơng cụ hữu ích nhất cho việc tìm ra nguồn bệnh trong cơ thể
con người để tìm cách cứu chữa kịp thời. Tạo ra các thiết bị theo dõi cầm tay để đảm
bảo cho tính mạng con người, các nơi vùng sâu, vùng xa, vùng hẻo lãnh đang thiếu
hoặc các y bác sĩ không thể tới được,….
Nhờ dựa trên những nguyên lý theo dõi sức khỏe đấy mà con người đã nghiên cứu và

tạo ra những máy kiểm tra sức khỏe, dị tìm những bệnh tiềm ẩn nguy cơn đột quỷ cao,
phân tích dữ liệu sức khỏe từ con người hàng năm từ đó có nhiều phát minh mới hơn,
hiện đại hơn, tiên tiến hơn,….
2.2.

Các linh kiện sử dụng trong đề tài

2.2.1 . Module wifi ESP8266 V3 CH-340
Chip ESP8266 được phát triển bởi Espressif để cung cấp giải pháp giao tiếp Wifi cho
các thiết bị IoT. Điểm đặc biệt của dịng ESP8266 là nó được tích hợp các mạch RF
như balun, antenna switches, TX power amplifier và RX filter ngay bên trong chip với
kích thước rất nhỏ chỉ 5x5mm nên các board sử dụng ESP8266 khơng cần kích thước
board lớn cũng như không cần nhiều linh kiện xung quanh.
Kit thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU là kit phát triển dựa trên nền chip Wifi SoC
ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng vì bên trong ESP8266 có sẵn một lõi vi xử lý vì thế
bạn có thể trực tiếp lập trình cho ESP8266 mà khơng cần thêm bất kì con vi xử lý nào
nữa và đặc biệt là có thể sử dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino để lập trình và
nạp code, điều này khiến việc sử dụng và lập trình các ứng dụng trên ESP8266 trở nên
rất đơn giản.
Kit thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU sử dụng chip nạp và giao tiếp UART mới và ổn
định nhất là CP2102 có khả năng tự nhận Driver trên tất cả các hệ điều hành Window
và Linux. Ưu điểm khi sử dụng bộ nạp này là không cần điều khiển qua một con vi xử
lý khác.
Thơng số kĩ thuật:
 Có IC chính ESP8266 WIFI SoC
SVTH: Trần Thanh Quân

3

Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

 Nguồn 5VDC MicroUSB hoặc Vin
 Nạp chip và giao tiếp UART CH340
 Wifi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n
 Bộ nhớ Flash 4MB
 Hỗ trợ bảo mật WPA/WPA2
 Ngôn ngữ lập trình C/C++, Micropython,…
 Số chân I/O: 11 chân trừ D0
 Số chân Analog Input 1 điện áp 3.3v
 Cổng giao tiếp Micro USB

Hình 2.1: Module WiFi ESP8266
Sơ đồ chân:
Chúng ta biết rằng ở mỗi chân trên vi điều khiển có thể thực hiện nhiều chức năng
khác nhau, NodeMCU có tổng cộng 13 chân GPIO tuy nhiên một số chân được dùng
cho những mục đích quan trọng khác vì vậy chúng ta phải lưu ý khi sử dụng như sau:
Các chân GPI0 - GPI16: ngõ ra output, có điện áp 3.3 V, có thể lập trình cho từng
chân.


Tất cả các GPIO đều có trở kéo lên nguồn bên trong (ngoại trừ GPIO16 có trở
kéo xuống GND). Người dùng có thể cấu hình kích hoạt hoặc khơng kích hoạt
trở kéo này.



GPIO1 và GPIO3: hai GPIO này được nối với TX và RX của bộ UART0,

NodeMCU nạp code thông qua bộ UART này nên tránh sử dụng 2 chân GPIO
này.



GPIO0, GPIO2, GPIO15: đây là các chân có nhiệm vụ cấu hình mode cho
ESP8266 điều khiển quá trình nạp code nên bên trong NodeMCU (có tên gọi là
strapping pins) có các trở kéo để định sẵn mức logic cho chúng như sau:

SVTH: Trần Thanh Quân

4


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

GPIO0: HIGH, GPIO2: HIGH, GPIO15: LOW. Vì vậy khi muốn sử dụng các
chân này ở vai trò GPIO cần phải thiết kế một nguyên lý riêng để tránh xung đột
đến quá trình nạp code. Các bạn có thể tham khảo nguyên lý thiết kế mạch nạp
ở bài viết này


GPIO9, GPIO10: hai chân này được dùng để giao tiếp với External Flash của
ESP8266 vì vậy cũng không thể dùng được (đã test thực nghiệm).



Như vậy, các GPIO còn lại: GPIO 4, 5, 12, 13, 14, 16 có thể sử dụng bình

thường.

 VCC/GND: cấp nguồn 5 V/ nối đất.
 LED L: được nối với port digital số 13 và nhằm hiển thị trạng thái hoạt động
của Arduino(tắt/ mở)
 LED TX, RX: Dùng để hiển thị trạng thái truyền(TX) và nhận dữ liệu (RX) nối
tiếp TTL. Chúng ta có thể sử dụng nó để giao tiếp với cổng COM của một số
thiết bị hoặc các linh kiện có chuẩn giao tiếp nối tiếp.
 Cổng USB: Dùng để nạp code lập trình cho board mạch đồng thời cung cấp
nguồn điện cho board mạch hoạt động.
 Port nguồn Có các port GND và port cấp điện áp vcc có 2 mức là 3.3V và 5V
nhằm cung cấp điện áp cho các phần tử linh kiện, cảm biến, module… được kết
nối với ESP 8266.
 Nút RESET màu đỏ: Để khởi động lại ESP 8266 đồng thời khởi chạy lại
chương trình được upload từ đầu.
 Port analog in A0: Để đưa các tín hiệu điện áp tương tự (Analog Signal) từ các
loại cảm biến, module vào để từ đó có thể thực hiện các biến đổi ADC chuyển
đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ( Digital Signal).

SVTH: Trần Thanh Quân

5


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

Hình 2.2: Chức năng chân Module WiFi ESP 8266

Hình 2.3: Sơ đồ KIT ESP 8266
ESP-12-CORE:
KEY:
SVTH: Trần Thanh Quân

6


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

USB TO UART:
ADC:
POWER
IO:
2.2.2 . Cảm biến nhiệt độ DS18B20 dây
Đây là phiên bản có dây và chống nước của cảm biến DS18B20. Tiện dụng khi bạn
cần đo một thứ gì đó ở xa, hoặc trong điều kiện ẩm ướt. Cảm biến có thể đo nhiệt độ
trong khoảng từ -55 đến 125 ° C (-67 ° F đến + 257 ° F). Cáp được bọc bằng PVC.
Bởi vì khơng có sự suy giảm tín hiệu ngay cả trong khoảng cách dài. Cảm biến nhiệt
độ dây này khá chính xác, tức là ±0,5 C trong phần lớn phạm vi. Nó có thể cung cấp
tới 12 bit độ chính xác từ bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự trên bo mạch.
Chúng hoạt động tuyệt vời với bất kỳ vi điều khiển nào sử dụng một pin duy nhất.
Nhược điểm duy nhất là nó sử dụng giao thức Dallas 1-Wire, hơi phức tạp và đòi hỏi
một loạt mã để phân tích liên lạc. Phải dùng một điện trở 4,7k, được yêu cầu như là
một pullup từ DATA đến đường VCC khi sử dụng cảm biến.
Thông số kỹ thuật:
 Điện áp sử dụng: 3 tới 5.5VDC
 Dịng tiêu thụ: 1 tới 1.5mA

 Khoảng nhiệt độ có thể đo: -55 °C tới 125 °C sai số ±0.5 °C trong khoảng -10°C
tới 85 °C
 Chuẩn giao tiếp: Digital TTL 1-Wire (chỉ 1 chân Data duy nhất, lưu ý cần nối
chân Data của cảm biến lên mức cao VCC qua điện trở kéo 4k7 Ohm hoặc 10k
Ohm trước khi kết nối với Vi điều khiển)
 Đầu ra VCC red, DATA Blue, GND Black

SVTH: Trần Thanh Quân

7


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

Hình 2.4: Cảm biến nhiệt độ DS18B20 dây
2.3.

Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22

DHT11 là một cảm biến nhiệt độ và độ ẩm kỹ thuật số cơ bản, chi phí cực thấp. Nó sử
dụng cảm biến độ ẩm điện dung và nhiệt điện trở để đo khơng khí xung quanh và phát
ra tín hiệu số trên chân dữ liệu.
Nó khá đơn giản để sử dụng, nhưng đòi hỏi thời gian cẩn thận để lấy dữ liệu. Nhược
điểm thực sự duy nhất của cảm biến này là bạn chỉ có thể nhận dữ liệu mới từ nó cứ
sau 2 giây, vì vậy khi sử dụng thư viện, số đọc cảm biến có thể lên đến 2 giây.
Thông số kỹ thuật:
 Sử dụng nguồn 3 đến 5VDC
 Đo tốt độ ẩm ở 0 tới 100%RH với sao số 2 tới 5 %

 Đọ tốt nhiệt độ -40 tới 80 độ sai số 0.5 độ C
 Tần số lấy mẫu 0.5Hz 2s 1 lần
 Chân 1 VCC 5v
 Chân 2 DATA
 Chân 3 NC (GND)
 Chân 4 GND

SVTH: Trần Thanh Quân

8


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

Hình 2.5: Cảm biến nhiệt độ DHT11
2.2.3 . Cảm biến nhịp tim và Oxy trong máu MAX30100
Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu MAX30100 được sử dụng để đo nhịp tim và
nồng độ Oxy trong máu, thích hợp cho nhiều ứng dụng liên quan đến y sinh, cảm biến
nhịp tim và oxy trong máu sử dụng phương pháp đo quang phổ biến hiện nay với thiết
kế và chất liệu mắt đo chuyên biệt từ chính hãng Maxim cho độ chính xác và độ bền
cao, cảm biến sử dụng giao tiếp I2C với bộ thư viện sẵn có trên Arduino rất dễ sử
dụng.
Nó kết hợp hai đèn LED, bộ tách sóng quang, quang học được tối ưu hóa và xử lý tín
hiệu tương tự nhiễu thấp để phát hiện tín hiệu xung và nhịp tim. Nó hoạt động từ các
nguồn cung cấp điện 1,8V và 3,3V và có thể được cấp nguồn thơng qua phần mềm với
dịng điện chờ khơng đáng kể, cho phép nguồn điện luôn được kết nối mọi lúc.
Thiết bị có hai đèn LED, một phát ra ánh sáng đỏ, một đèn hồng ngoại khác phát ra.
Đối với tốc độ xung, chỉ cần đèn hồng ngoại. Cả ánh sáng đỏ và ánh sáng hồng ngoại

đều được sử dụng để đo nồng độ oxy trong máu. Khi tim bơm máu, có sự gia tăng
lượng máu bị oxy hóa do có nhiều máu. Khi tim thư giãn, thể tích máu được oxy hóa
cũng giảm. Bằng cách biết thời gian giữa tăng và giảm oxy máu, nhịp tim được xác
định.
Máu oxy hấp thụ nhiều ánh sáng hồng ngoại hơn và truyền nhiều ánh sáng đỏ hơn
trong khi máu khử oxy hấp thụ ánh sáng đỏ và truyền nhiều ánh sáng hồng ngoại hơn.
Đây là chức năng chính của MAX30100: nó đọc mức độ hấp thụ cho cả hai nguồn
sáng và được lưu trữ trong bộ đệm có thể đọc qua I2C.
Thơng số kỹ thuật:
 IC chính: MAX30100
SVTH: Trần Thanh Quân

9


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

 Chức năng do được nhịp tim và nồng độ Oxy trong máu
 Điện áp từ 1.8 tới 5.5VDC
 Kích thước: 1.9 cm x 1.4 cm x 0.3 cm
 Giao tiếp: I2C với chân INT, mức tín hiệu TTL
 Tốc độ đọc dữ liệu 50Hz tới 1kHz
 Cảm biến quang: IR, led hồng ngoại & bộ tách sóng quang
 Nhiệt độ hoạt động -40°𝐶 tới +85 °𝐶

Hình 2.6: Cảm biến nhịp tim và Oxy trong máu MAX30100
 Chân 1 VIN Power cấp nguồn
 Chân 2 SCL Input I2C SCL

 Chân 3 SDA I/O I2C SDA
 Chân 4 INT Out INT của MAX30100
 Chân 5 IRD Out IR_DRV của MAX30100
 Chân 6 RD Out R_DRV của MAX30100
 Chân 7 GND

SVTH: Trần Thanh Quân

10


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

PHẦN II. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ
3.1.

Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của thiết bị

3.1.1. Sơ đồ khối toàn thiết bị

Khối nguồn

Khối dữ liệu

Khối xử lý
trung tâm

Khối hiển thị

WEBPAGE

Mobie
Hình 3.1: Sơ đồ khối tồn thiết bị

 Khối nguồn: Có chức năng cung cấp năng lượng cho tồn bộ hệ thống.
 Module: Có chức năng đọc và đo
 Khối xử lý: Xử lý các tín hiệu đo được đống thời xác định tình trạng sức khỏe
từ đó đẩy dữ liệu lên lên Web.
 Khối hiện thị: Sẽ hiển thị nhiệt độ, độ ẩm, nhiệt độ cơ thể người, nhịp tim, độ
bão hòa Oxy đo được lên màn hình thiết bị và cảnh báo tình trạng sức khỏe phụ
thuộc vào số liệu đo được từ cảm biến.
3.1.2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị
Tất cả các cảm biến có thể hoạt động ở 3,3V VCC. Vì vậy, kết nối VCC của nó với

SVTH: Trần Thanh Quân

11


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

nguồn điện 3,3V. Kết nối GND với GND. MAX30100 là một cảm biến I2C, vì vậy
chúng ta kết nối chân SDA & SCL của nó với GPIO4 & GPIO5. Kết nối chân INT của
nó với GPIO13 của ESP8266. Chân đầu ra của DHT22 được kết nối với GPIO14 của
ESP8266. Tương tự, chân đầu ra của DS18B20 được kết nối với GPIO12 của

ESP8266. Một điện trở kéo lên 4,7K được kết nối giữa chân đầu ra & chân VCC của
DS18B20.
3.2.

Sơ đồ nguyên lý

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý
3.3.

Lưu đồ thuật toán
Bắt đầu
Đọc nhiệt
độ cơ thể.

SVTH: Trần Thanh Quân

12


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

Khởi tạo module

Đọc nhiệt
độ, độ ẩm.

Đọc nhịp tim,
Oxy trong máu..

Khởi tạo giá trị và hiện thị lên
Website

Xử lý thông tin, dữ liệu
được đọc
Truyền dữ liệu lên String

Kết thúc

Hình 3.3: Lưu đồ thuật tốn

SVTH: Trần Thanh Quân

13


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD: TS Lê Nhật Bình

CHƯƠNG 4. THI CƠNG VÀ KẾT QUẢ
4.1.

Thi cơng phần cứng

Hệ thống mạch được thi công phần cứng và thực hiện bằng phương pháp thủ cơng. Và
quy trình thực hiện bao gồm các bước sau đây:
Bước 1: Vẽ PCB (Printed Circuit Board) bằng phầm mềm vẽ mạch Eagle 8.6.2.
Mạch nguyên lý được vẽ và layout ra mạch in qua phần mềm vẽ mạch Eagle 8.6.2.

Bước 2: Ủi mạch in.
Khi đã có layout mạch in thì mạch được in bằng giấy chuyên dụng.
Khi board đồng được cắt đúng tỷ lệ so với mạch thì tiến hành ủi mạch.
Bước 3: Ngâm mạch bằng dung dịch ăn mòn.
Khi ủi xong tiến hành đem mạch đi ngâm dung dịch ăn mịn để loại bỏ đi lớp đồng
khơng có mực in. Một lúc sau lớp đồng được ăn mòn hết thì ta được mạch in.
Bước 4: Bảo vệ mạch in khơng bị oxi hóa.
Trong mơi trường khơng khí thì đồng sẽ bị oxi hóa. Khi đó chúng ta phải phủ một lớp
bảo vệ mạch in bằng lớp silicon hoặc dung dịch nhựa thông pha xăng thơm.
Bước 5: Khoan mạch, gắn linh kiện và hàn các linh kiện điện tử.
Đây là những cơng đoạn cuối cùng của q trình làm mạch in.Về vấn đề khoan mạch
thì phải lựa chọn mũi khoan cho chính xác và phù hợp với tiết diện của chân linh kiện.
Sau đó gắn và hàn linh kiện.
4.2.

Thi cộng phần mềm

Đầu tiên muốn thi công hay thiết kế thì chúng ta phải có phần mềm chun vẽ mạch ở
đây chúng ta sẽ dùng phần mềm Eagle 8.6.2.

SVTH: Trần Thanh Quân

14