Thiết kế và hiện thực giải pháp thiết bị đeo nhỏ gọn dùng chip nordic và điện thoại android

TĨM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT Cơng nghiệp sản xuất ngày phát triển với công nghệ thông minh Các doanh nghiệp nỗ lực để người lao động dễ dàng kết nối liệu thông tin cho hệ thống thời gian thực giúp nâng cao hiệu sản xuất Ví dụ cung cấp hình lớn kết nối với tất wearable người lao động để giúp truyền, phân tích liệu, người nhìn vào để hiểu rõ trình làm việc Wearable Device ngày trở nên tuyệt vời lợi ích mạng lại to lớn lĩnh vực đặc biệt lĩnh vực sức khỏe người ln quan tâm nhiều Nhận thấy tầm ảnh hưởng nên em định lựa chọn đề tài có liên quan đến Wearable Technology với mong muốn tạo thiết bị đeo thông minh đọc liệu bước chân khoảng cách Để phần hiểu rõ bước thực để tạo thiết bị thông minh nào? Từ giai đoạn làm phần cứng đến giai đoạn viết ứng dụng thực liệu lên ứng dụng điện thoại thơng minh TĨM TẮT BẰNG TIẾNG ANH The manufacturing industry is growing with smart technology Businesses are working hard so that workers can easily connect data and information to each other on real-time systems to help improve production efficiency For example, providing a large screen connected to all wearable of workers to help transmit and analyze data, everyone can look into to understand the work process Wearable devices are becoming more and more amazing because the benefits are too great in every field, especially in the field of human health, so much attention is paid to them Recognizing that influence, I decided to choose a topic related to Wearable Technology with the desire to create a smart wearable device that reads step and distance data To partly understand what the basic steps are to create a smart device? From the hardware making stage to the writing phase of data realization applications on smartphone applications MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT TÓM TẮT BẰNG TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lịch sử xuất phát triển công nghệ Wearable Devices 2.1.1 Lịch sử xuất 2.1.2 Sự phát triển công nghệ 11 2.2 Nhu cầu thực tiễn công nghệ Wearable Devices 12 2.3 Khái niệm công nghệ Wearable 13 2.4 Một số ví dụ thiết thực lợi ích cơng nghê Wearable 15 2.4.1 Một số ví dụ thiết thực 15 2.4.2 Lợi ích cơng nghệ 15 2.4.2.1 Quan tâm đến sức khỏe thân người dùng 15 2.4.2.2 Internet of Things (IoT) 16 2.4.2.3 Tăng tính an tồn làm việc 16 2.4.2.4 Nâng cao hiệu công việc 16 2.4.2.5 Bảo vệ mạng sống người 16 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 18 3.1 Ý tưởng thiết kế 18 3.1.1 Thiết bị điều khiển 18 3.1.1.1 Chương trình lấy xử lý liệu thơ Arduino IDE 18 3.1.1.2 Ứng dụng điện thoại Android 25 3.1.2 Thiết bị phần cứng 25 3.2 Tổng quan hệ thống 27 3.2.1 Sơ đồ khái quát hệ thống 27 3.2.2 Đặc điểm mơ tả lợi ích hoạt động thành phần hệ thống 27 3.2.2.1 Đặc điểm 27 3.2.2.2 Mơ tả lợi ích hoạt động thành phần 34 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ SO SÁNH, THỰC NGHIỆM, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP 38 4.1 Kết so sánh 38 4.2 Phân tích 40 4.3 Tổng hợp 42 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 44 5.1 Kết luận 44 5.2 Hướng phát triển 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 Kết thu cảm biến 38 Bảng 4.2 So sánh khác ứng dụng 39 Bảng 4.3 Giá trị trung bình sai số 39 Bảng 4.4 Bảng tính tốn giá trị gia tốc 40 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Đồng hồ đeo làm dây chuyền .5 Hình 2.2 Đồng hồ đeo tay Alberto Santos Hình 2.3 Đồng hồ máy tính Hình 2.4 Máy trợ thính .7 Hình 2.5 Mũ bảo hiểm máy tính đeo Hình 2.6 Micrô Bluetooth ẩn vào đôi tai Hình 2.7 Chiếc cà vạt cổ sành điệu với máy ảnh màu ẩn Hình 2.8 Thiết bị kiểm tra hoạt động đeo Hình 2.9 Apple Watch 10 Hình 2.10 Smartwatch 10 Hình 2.11 Kính thực tế ảo Rift 10 Hình 2.12 Máy chơi game thực tế ảo .11 Hình 2.13 Khái niệm Wearable gì? 14 Hình 3.1 Khai báo thư viện 18 Hình 3.2 Các chân 18 Hình 3.3 Tạo ngoại lệ 19 Hình 3.4 Khởi tạo dịch vụ Accelerometer .19 Hình 3.5 Tính Notify .19 Hình 3.6 Tạo BLE Descriptor .19 Hình 3.7 Khai báo biến 20 Hình 3.8 Hàm setup() .20 Hình 3.9 Hàm loop() 21 Hình 3.10 Hàm khởi tạo nhiệt độ .21 Hình 3.11 Hàm đọc, xử lý liệu 22 Hình 3.12 Hàm chuyển đổi liệu 23 Hình 3.13 Hàm chuyển đổi liệu 23 Hình 3.14 Xử lý kiện kết nối 23 Hình 3.15 Dữ liệu thơ từ cảm biến 24 Hình 3.16 Dữ liệu xử lý 24 Hình 3.17 Dữ liệu xử lý 25 Hình 3.18 Phần cứng 26 Hình 3.19 Tổng quan hệ thống 27 Hình 3.20 Cảm biến GY-9250 9DOF IMU MPU9250 27 Hình 3.21 Đế Kit phát triển Mạch thu phát BLE Bluetooth 4.0 SoC nRF51822 chân cắm 29 Hình 3.22 Mạch thu phát BLE Bluetooth 4.0 nRF51822 chân cắm 30 Hình 3.23 Segger J-link EDU 31 Hình 3.24 Arduino IDE 32 Hình 3.25 Logo Android 33 Hình 3.26 Android TV .33 Hình 3.27 Android Studio 34 Hình 3.28 Bluetooth Low Energy 36 Hình 4.1 Biểu đồ sóng 41 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài Với xã hội phát triển bước hướng tới tiện nghi, tiện lợi thông minh thực công việc người cách nhanh chóng ngày cần trọng vào sống trọng vào nghiên cứu công nghệ Đặc biệt với đất nước giai đoạn phát triển việc học tập, ứng dụng tiến công nghệ đại điều hoàn toàn dễ hiểu Những ứng dụng sử dụng vào ngành nghề khác nhau, lĩnh vực đời sống xã hội Từ hệ thống máy tính đến thiết bị cá nhân cầm tay Smartphone, để điều khiển máy công nghiệp đến thiết bị phục vụ cho đời sống ngày người Sự phát triển vượt bậc, công nghệ với thiết bị thông minh trở nên quen thuộc mang đến nhiều trải nghiệm mẻ tiện ích giải trí phong phú, đa dạng cơng nghệ mang đến cho Từ điều trên, với mong muốn tìm hiểu quy trình thực hiện, kỹ thuật thực hệ thống điều khiển từ bước đầu Tuy khơng lập trình mà nhóm chúng em muốn thử sức chút điện-điện tử để phần hiểu rõ chất cách thức thực chúng Được hướng dẫn thầy Phạm Cơng Thiện nhóm chọn đề tài “Thiết kế thực giải pháp thiết bị đeo nhỏ gọn dùng chip Nordic điện thoại Android” 1.2 Mục đích đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài nghiên cứu chip Nordic, cụ thể sử dụng “mạch thu phát BLE Bluetooth 4.0 SoC NRF51822 Chân Cắm” điện thoại Android tương tác với Dùng “cảm biến GY-9250 9DOF IMU MPU9250” giao tiếp với cổng I2C board với mong muốn thu thông số cần thiết Sử dụng Segger J-link EDU để nạp code vào board “Đế Kit Phát Triển Mạch Thu Phát BLE Bluetooth 4.0 SoC NRF51822 Chân Cắm” Code để nạp vào board sử dụng Arduino IDE để viết, phương pháp lập trình cho Arduino ngơn ngữ Arduino (được xây dựng ngôn ngữ C) Ứng dụng Android sử dụng Android Studio để lập trình (ngơn ngữ sử dụng Java) 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu - Đế Kit Phát Triển Mạch Thu Phát BLE Bluetooth 4.0 SoC NRF51822 Chân Cắm: Nắm cấu trúc phần cứng, cách lập trình phần mềm biết ứng dụng vào mơ hình thực tế - Mạch thu phát BLE Bluetooth 4.0 SoC NRF51822 Chân Cắm: Nắm thông lượng liệu, khoảng cách, cách giao tiếp với mobile app - Segger J-link EDU - Arduino IDE code C Arduino - Cảm biến GY-9250 9DOF IMU MPU9250: Nắm thơng số cần thiết trục Góc quay (Gyro), trục gia tốc hướng (Accelemeter) 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu Với mong muốn tạo thiết bị mang chức thiết bị đeo thơng minh (Wearable Device) thơng qua hiểu cách cấu thành thiết bị gồm công việc nào? Thiết bị để đáp ứng mục đích thực hiện? Cách cấu thành phần cứng gồm thành phần nào? Tìm đọc hiểu tài liệu datasheet board mạch, cảm biến, phát triển chương trình để thu thông số đáp ứng mục tiêu đề tài Trong giai đoạn Đồ án này, tiếp tục phần việc làm giai đoạn Tiểu luận chuyên ngành với kết đạt cơng việc phát triển đề tài bao gồm: - Chuẩn bị đầy đủ thiết bị - Nghiên cứu datasheet sensor MPU9250 - Phát triển chương trình để thu thơng số gia tốc - Hiểu thông số Accelerometer trục X, Y, Z gia tốc thay đổi - Nghiên cứu cách đưa liệu lên ứng dụng điện thoại Android - Cách thức hoạt động thiết bị đeo điện thoại ghi lại số bước chân dựa gia tốc - So sánh số bước chân (step detection) android app thực android app có sẵn thiết bị di động android 8.0 - Thực công việc kiểm tra bước chân thân với hoạt động bình thường thu lấy số liệu - Từ hoạt động liệu thu chuyển đổi chúng thành dạng sóng biểu đồ để xem chúng tạo sóng để so sánh thay đổi - Tính tốn mức độ sai số app thân app có sẵn điện thoại Android 8.0 để xem sai số chúng có thay đổi lớn hay không? 1.4 Phương pháp nghiên cứu Trong đồ án em tạo thiết bị để đo khoảng cách bước chân theo dõi ứng dụng Android Thiết bị thiết kế phép người dùng theo dõi bước chân cách sử dụng cảm biến để đo gia tốc thân không gian ba chiều Khi Bluetooth kết nối, cảm biến đọc liệu bước chân Dữ liệu nhận từ cảm biến giá trị gia tốc hướng Accelerometers bao gồm ba trục X, Y, Z Trong thiết bị này, lấy giá trị gia tốc hướng dùng để phát bước chân ước tính khoảng cách cơng thức sau: Khoảng cách bước chân phụ thuộc vào tốc độ chiều cao người dùng Độ dài bước dài người dùng cao với tốc độ nhanh Lưu ý việc thực mang tính gần khơng thực xác nhiều yếu tố khác tác động Về việc tính tốn tham số gia tốc cho độ trễ mặt thời gian sau giây thực xác em sử dụng hàm millis() – đảm bảo vịng lặp chạy thường xuyên mong muốn, thời gian thực thời gian thực khoảng thời gian mong muốn Khác với ta dùng delay(), điều khơng thể khơng biết thời gian thực vịng lặp Lấy millis() trừ cho thời gian thực lớn giây lấy giá trị gia tốc hướng để xác định bước chân Nếu giá trị - J-link mà nhóm chọn J-link với chi phí thấp đầy đủ chức để đáp ứng nhu cầu học tập, làm việc sinh viên sở giáo dục người có sở thích tìm tịi học hỏi J-link cho phép: • Hỗ trợ đa phần microcontrollers • Hỗ trợ nhiều CPUs – 8051, PIC32, RX, ARM7/9/11, Cortex-M/R/A, RISC-V • Tốc độ tải xuống lên tới 1Mbyte/s • Hỗ trợ điểm dừng không giới hạn (unlimited breakpoints) nhớ flash Phần mềm J-Link kèm với tính bổ sung, gọi Điểm dừng Flash không giới hạn Điểm dừng Flash không giới hạn cho phép người dùng đặt số lượng điểm dừng không giới hạn gỡ lỗi nhớ flash • Chức VCOM tích hợp ➢ Arduino IDE code C thư viện có sẵn Arduino Hình 3.24 Arduino IDE 32 - Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế Arduino cố gắng mang đến phương thức dễ dàng, khơng tốn cho người u thích, sinh viên giới chuyên nghiệp để tạo thiết bị có khả tương tác với mơi trường thơng qua cảm biến cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến cho người yêu thích bắt đầu bao gồm robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ phát chuyển động Đi với mơi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy máy tính cá nhân thơng thường cho phép người dùng viết chương trình cho Aduino ngôn ngữ C C++ ➢ Giới thiệu chung Android - Android mã nguồn mở dựa hệ điều hành Linux, chạy thiết bị di động điện thoại thông minh máy tính bảng Ban đầu, Android phát triển Android, Inc với hỗ trợ tài từ Google sau Google mua lại vào năm 2005 Hiện nay, chạy điện thoại thường thấy mà Android phát triển cho nhiều thiết bị khác Android TV Sony, Sharp hay TCL ứng dụng lên sản phẩm vào năm 2005 Hình 3.25 Logo Android Hình 3.26 Android TV 33 - Có nhiều công cụ để phát triển Android đến công cụ thức mạnh mẽ Android Studio Đây IDE (Mơi trường phát triển tích hợp) thức cho tảng Android, phát triển Google sử dụng để tạo phần lớn ứng dụng mà bạn sử dụng hàng ngày - Chức Android Studio cung cấp giao diện để tạo ứng dụng xử lý phần lớn công cụ quản lý file phức tạp đằng sau hậu trường Ngơn ngữ lập trình sử dụng Java cài đặt riêng thiết bị bạn Android Studio đơn giản, bạn cần viết, chỉnh sửa lưu dự án file dự án Đồng thời, Android Studio cấp quyền truy cập vào Android SDK Hình 3.27 Android Studio 3.2.2.2 Mơ tả lợi ích hoạt động thành phần ➢ Cảm biến GY-9250 9DOF IMU MPU9250 - Do cảm biến MPU9250 IMU – Inertial Measurement Unit chip để đo chuyển động Một IMU thường gồm có hai loại cảm biến: cảm biến gia tốc (Accelerometer) cảm biến quay (Gyroscope) • Accelerometer (gọi tắt accel): tên gọi nó, accel đơn giản cảm biến đo gia tốc thân module thường có trục xyz ứng với chiều không gian Lưu ý accel đo gia tốc trọng lực nên giá trị thực đo bao gồm trọng lực 34 • Gyroscope (gọi tắt gyro): loại cảm biến đo tốc độ quay quanh trục Tương tự với accel, gyro thường có trục xyz - Module IMU cảm biến ta 9-DOF (9 Degrees Of Freedom) tức có trụ đọc lập bao gồm trục accel, trục gyro trục magnetometer – hoạt động gần giống la bàn để định hướng - Đối với lựa chọn chip cho đồ án thiết bị em thực công việc đơn giản với mong muốn đọc số bước chân thông qua thơng số gia tốc dễ dàng có cảm biến MPU9250 sử dụng giao thức I2C Arduino IDE có sẵn thư viện Wire Song thơng số gia tốc Accelerometer ln có offset trục cho giá trị đo thường lệch so với thực tế chút Ngoài ra, giá trị có theo Accel thường nhiễu khiến cho việc đọc trở nên khó khăn ➢ Đế Kit Phát Triển Mạch Thu Phát BLE Bluetooth 4.0 SoC NRF51822 Chân Cắm - nRF51822 dịng IC cơng nghệ Bluetooth Low Energy 4.0 – công nghệ mạng khu vực cá nhân không dây thiết kế tiếp thị Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) nhắm vào ứng dụng lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, thể dục, beacon, an ninh, ngành công nghiệp giải trí gia đình So với Classic Bluetooth, Bluetooth Low Energy nhằm giảm mức tiêu thụ lượng chi phí đáng kể trì phạm vi giao tiếp tương tự Các hệ điều hành di động hỗ trợ sẵn cho Bluetooth Low Energy gồm iOS, Android, Windows Phone BlackBerry, macOS, Linux, Windows Windows 10 35 Hình 3.28 Bluetooth Low Energy - Việc lựa chọn board mạch đồ án gồm điều sau đây: • Siêu tiết kiệm lượng, cho phép thiết bị hoạt động vài tháng vài năm với viên pin đồng xu (coin-cell battery); • Khoảng cách ngắn, hoạt động ổn định phạm vi 10m • Dữ liệu truyền tải khơng lớn, thích hợp cho ứng dụng điều khiển không liên tục, cảm biến • Các ứng dụng điển hình sử dụng BLE thiết bị theo dõi sức khỏe, beacons, nhà thông minh, an ninh, giải trí, cảm biến tiệm cận, tô Trung tâm hệ thống ứng dụng BLE thường Smart phones, tablets PCs - BLE tích hợp hầu hết điện thoại thơng minh, giá thành thấp, cần truyền nhận lượng nhỏ liệu cho chu kỳ kết nối cần tiết kiệm lựa chọn board mạch tốt ➢ Mạch Thu Phát BLE Bluetooth 4.0 SoC nRF51822 Chân Cắm - Core51822 module khơng dây dựa nRF51822 - Multiprotocol Bluetooth® 4.0 thấp / 2,4 GHz RF SoC thiết kế cho ứng dụng không dây ULP (Dùng lượng thấp) 36 - Là module nhỏ gọn, giá thành rẻ Chúng ta dễ dàng tích hợp trực tiếp vào board ứng dụng để thực chức BLE kết nối với smartphone cho ứng dụng - Sử dụng module nRF51822 để thơng qua đọc liệu bước chân khoảng cách gửi đến smartphone ➢ Segger J-link EDU - J-link có giá thành thấp chủ yếu phục vụ cho mục đích giáo dục Nó thiết kế phép sinh viên sở giáo dục người có sở thích đam mê muốn tìm hiểu công nghệ - Sử dụng J-link để nạp/ debug code từ Arduino IDE vào board mạch ➢ Arduino IDE code C thư viện có sẵn Arduino - Để lập trình Arduino bước phải cài đặt Arduino IDE để phục vụ cho việc viết code - Sử dụng thư viện có sẵn , < BLEPeripheral.h>, 37 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ SO SÁNH, THỰC NGHIỆM, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP 4.1 Kết so sánh Kết thu sau kiểm tra thân với hoạt động bình thường với ngưỡng tối đa tối thiểu từ 200 -200 Kiểm tra kết thu cảm biến là: Hoạt động Đi bình thường Số bước chân (đơn vị: bước) Khoảng cách (m) 2.84 5.68 10 7.1 15 10.65 20 14.2 Bảng 4.1 Kết thu cảm biến So sánh với ứng dụng có điện thoại Huawei Nova 2i, chạy hệ điều hành Android 8.0 Ứng dụng “StepApp Pro” ứng dụng với lượt tải lớn đáng tin cậy sử dụng để theo dõi sức khỏe hàng ngày Việc kiểm tra thực cách đếm số bước chân bình thường Các kiểm tra thực người thân em Dựa kết tính tốn từ cảm biến so với kết tính tốn từ ứng dụng điện thoại di động liệu bước chân theo đơn vị bước khoảng cách bước chân tính mét Tính tốn chênh lệch hai thiết bị sau tính tỷ lệ phần trăm error 38 Dữ liệu bước chân từ cảm biến Dữ liệu bước chân từ ứng dụng điện thoại Sự khác 10 12 15 16 20 22 Bảng 4.2 So sánh khác ứng dụng Từ kết kiểm tra dễ dàng nhìn thấy khác biệt số bước chân đo bước chân cảm biến đo bước chân ứng dụng điện thoại Sai số lớn từ cảm biến ta dễ dàng hiểu Accelerometer ln có offset trục làm cho giá trị đo thường bị lệch so với thực tế vị trí cảm biến khơng phù hợp,…Nhưng nhìn chung sai số khơng đáng kể đo qua nhiều bước Kết thu từ cảm biến chấp nhận Và sau tỷ lệ phần trăm sai sót lỗi tính tốn: Tính tốn số bước chân Dữ liệu bước chân từ Dữ liệu bước chân từ ứng dụng cảm biến điện thoại 4 Error (đơn vị %) 12.5 10 12 20 15 16 6.67 20 22 10 Lỗi phần trăm trung bình = 9.834% Bảng 4.3 Giá trị trung bình sai số 39 4.2 Phân tích Từ hoạt động bình thường thơng qua thân tự kiểm tra bao gồm 4, 8, 10, 15, 20 Tại thời điểm chạy cảm biến để đọc bước chân Kết sóng hiển thị hình Để hiểu rõ cách trực quan việc đếm số bước cảm biến đem lại cho Chúng ta thực vẽ biểu đồ sóng để xem xét thay đổi : Số bước chân từ cảm biến Lấy bình phương ba giá trị Căn bậc hai AcX AcY AcZ 1.27 1.05 -0.07 1.6129 1.1025 0.0049 1.649333199 0.98 1.03 -0.01 0.9604 1.0609 0.0001 1.421759473 10 1.03 1.08 -0.05 1.0609 1.1664 0.0025 1.493251486 15 1.12 1.01 -0.04 1.2544 1.0201 0.0016 1.508674915 20 1.07 1.02 -0.04 1.1449 1.0404 0.0016 1.478817095 Bảng 4.4 Bảng tính tốn giá trị gia tốc *Chú thích: Căn bậc hai = tổng bình phương ba giá trị AcX, AcY, AcZ – Norm giá trị gia tốc hướng mà cảm biến cung cấp cho Thơng qua số liệu cách tính toán giá trị cần thiết ta dựng biểu đồ sóng để trực quan nhìn qua số liệu 40 Chart Title 1.7 1.65 1.6 1.55 1.5 1.45 1.4 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10 Hình 4.1 Biểu đồ sóng Nhìn chung, biểu đồ phần thể thay đổi chuyển động bước chân đo thông qua hoạt động bình thường nên khơng thể nhiều lên xuống rõ rệt để ta dễ dàng nhận khác biệt Trục đứng giá trị bậc hai giá trị Accelerometer bình phương lên trục nằm khoảng thời gian t xét 10 phút để thực hoạt động Do trình kiểm thử ban đầu bước chân đếm 4, 8, 10, 15, 20 ta đặt ngưỡng để nhìn thấy thay đổi chuyển động Nhận thấy, nhìn vào biểu đồ sóng với khởi điểm bước sau 0.5 phút tức khoảng 30 giây người tầm bước; tiếp 0.5 phút thêm thêm bước tới kết thúc trình kiểm thử Kết bước chân tính tốn thay đổi cách dễ dàng Do đó, kết bước tính tốn hiển thị ứng dụng lấy liệu từ cảm biến đồ án thường thu kết đo không ổn định sai số nhiều đo lại với giá trị lớn hơn, rộng hay thay đổi ngưỡng thu nhiều kết khác không giống với kết đo lúc Những thứ nói xảy nhiều yếu tố tác động bên lẫn bên ngồi như: - Vị trí thiết bị khơng phù hợp 41 - Thời gian phản hồi bị chậm cảm biến bắt hoạt động không kịp hay bắt xung nhịp nhanh làm biến đổi liệu không theo ý muốn - Khoảng cách kết nối bluetooth xa gây ổn định nhận tín hiệu - Nguồn khơng ổn định xảy trình thực 4.3 Tổng hợp Dựa kết so sánh, phân tích thực thử nghiệm để kiểm tra rút kết luận sau: - Phát đếm số bước chân tính tốn khoảng cách cách sử dụng cảm biến gia tốc hướng Accelerometer thông qua bước kiểm thử vẽ biểu đồ sóng phần nhận thấy thay đổi cách mà cảm biến đếm bước chân chênh lệch bước chân so với bước chân đo thời gian thực lẫn ứng dụng có sẵn điện thoại Android Nếu giá trị đạt ngưỡng sau 0.5 phút bước chân Bước chân kết có đem nhân với chiều rộng trung bình bàn chân Chiều rộng trung bình bước khoảng 71 cm Bằng cách nhân kết bước chân chiều rộng trung bình bàn chân, ta thu khoảng cách người - Ứng dụng theo dõi bước chân khoảng cách với cảm biến hướng thiết kế sử dụng Android Studio để hiển thị kết bước chân khoảng cách Ứng dụng có chức Start, Stop Reset Nút Start sử dụng để bắt đầu bước đếm khoảng cách, Nút Stop sử dụng để dừng việc tính tốn bước chân khoảng cách Nút Reset sử dụng để tính tốn bước chân khoảng cách quay trở ban đầu - Kết theo dõi bước chân phụ thuộc nhiều vào vị trí dụng cụ vị trí chuyển động thể ảnh hưởng nhiều sai số lớn nhỏ tùy thuộc vào Vị trí cơng cụ không phù hợp kiểu dáng bước ảnh hưởng đến chiều rộng, chiều cao sóng thấp - Kết theo dõi bước chân phụ thuộc vào nguồn sử dụng Nếu nguồn khơng đủ sức kết nối Bluetooth bị ngắt kết nối để làm gián đoạn q trình tính tốn bước chân khoảng cách 42 - Từ kết kiểm thử thực để phát bước sau nhiều lần, giá trị sai số trung bình tầm 9.834% - đồng nghĩa hoạt động đếm bước chân khơng q sai số Nhưng nhìn tổng quan giá trị chọn lựa để kiểm thử nhỏ sai khác nhiều nên kết đạt đẹp Nếu chọn giá trị cao với số bước chân lên đến 500 bước chắn giá trị trung bình sai số không nhỏ 50% 43 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5.1 Kết luận Ở giai đoạn đồ án này, em làm công việc sau: - Chuẩn bị đầy đủ thiết bị - Nghiên cứu datasheet sensor MPU9250 - Phát triển chương trình để thu thông số gia tốc - Hiểu thông số Accelerometer trục X, Y, Z gia tốc thay đổi - Nghiên cứu cách đưa liệu lên ứng dụng điện thoại Android - Cách thức hoạt động thiết bị đeo điện thoại ghi lại số bước chân dựa gia tốc - So sánh số bước chân (step detection) android app thực android app có sẵn thiết bị di động android 8.0 - Thực công việc kiểm tra bước chân thân với hoạt động bình thường thu lấy số liệu - Từ hoạt động liệu thu chuyển đổi chúng thành dạng sóng biểu đồ để xem chúng tạo sóng để so sánh thay đổi - Tính tốn mức độ sai số app thân app có sẵn điện thoại Android 8.0 để xem sai số chúng có thay đổi lớn hay không? Những điều học nghiên cứu đề tài: - Về kiến thức: nắm bắt thông số mà cảm biến đem lại thông qua việc nghiên cứu datasheet sensor MPU9250, tìm hiểu thư viện có sẵn Arduino IDE để thực mục đích đề tài, cách xử lý liệu thơ khử nhiễu cảm biến - Về kĩ năng: sử dụng thành thạo Arduino IDE, giao tiếp trao đổi với giảng viên tự tin trước,… - Về kinh nghiệm: Biết cách tự giải vấn đề khó khăn gặp phải, biết cách tổ chức Weekly meeting, cải thiện kĩ mềm thân Sản phẩm thực được: 44 Sản phẩm thu thiết bị đếm số bước chân thân với sai số không chênh lệch với số liệu thực Và thông báo cho người sử dụng số bước, nhiệt độ, quãng đường thông qua android app 5.2 Hướng phát triển Nhóm dự định thực nhiều mục tiêu lên kế hoạch để cải tiến sản phẩm thiết bị Nhưng số cố nên khơng hồn thành nhiều thứ dự tính – thân em cố gắng để thực phần công việc đề Nếu tiếp tục thực phát triển sản phẩm thiết bị cho mắt phiên sản phẩm với cải tiến phiên cịn thiếu sót chưa hồn thiện - Có hình hiển thị - Pin rời - Khả sạc pin - Ngoài chức đo bước chân, cịn có chức đo nhịp tim - Khả nhắc nhở người dùng để cải thiện sức khỏe - Tích hợp AI đưa liệu xác hơn… Và điều mà thân mong muốn tiếp tục phát triển sản phẩm thiết bị Nếu may mắn có sản phẩm người ủng hộ phổ biến rộng rãi khắp nơi thật thành cơng Một lần nữa, công việc làm đồ án đến kết thúc mong muốn phát triển tiếp tục Cảm ơn thầy, cô cho em hội thực đề tài để hiểu quy trình làm nên thiết bị thơng minh nào? Và thứ cần thiết để tạo nên 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu hardware 1.1 Tiếng anh [1]https://www.waveshare.com/w/upload/b/b7/NRF51822-Eval-KitUserManual-EN.pdf [2] PROFESSIONAL Android™ Sensor Programming Author: Greg Milette, Adam Stroud [3] Computer as Components, Principles of Embedded, Computing System Design, Third Edition Author: Marilyn Wolf 1.2 Tiếng việt [1] EBOOKS TỰ HỌC LẬP TRÌNH ARDUINO DÀNH CHO NGƯỜI MỚI BẮT ĐẦU TỪ A ĐẾN Z Tác giả: Phi Nguyen [2] Giáo trình điện tử Bản quyền phi mậu dịch (www.) Xuất tháng 07/2012 HSV Co.,Ltd [3] Internet Of Things (IoT): cho người bắt đầu IoT Maker Việt Nam Tài liệu lập trình Nordic, Android [1] https://github.com/NordicSemiconductor/Android-nRFConnect/releases/tag/v4.23.0 [2] https://github.com/sandeepmistry/arduino-nRF5 [3] https://devzone.nordicsemi.com/cfs-file/ key/communityserver-discussionscomponents files/4/BLE_5F00_on_5F00_Android_5F00_v1.0.1.pdf [4] https://developer.android.com/guide/topics/connectivity/bluetoothle#java [5] Datasheet MPU9250 Một số trang tham khảo [1] https://developer.android.com/guide/topics/sensors/sensors_motion 46 ... Thiện nhóm chọn đề tài ? ?Thiết kế thực giải pháp thiết bị đeo nhỏ gọn dùng chip Nordic điện thoại Android? ?? 1.2 Mục đích đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài nghiên cứu chip Nordic, cụ thể sử dụng... dụng điện thoại Android - Cách thức hoạt động thiết bị đeo điện thoại ghi lại số bước chân dựa gia tốc - So sánh số bước chân (step detection) android app thực android app có sẵn thiết bị di... dụng điện thoại Android - Cách thức hoạt động thiết bị đeo điện thoại ghi lại số bước chân dựa gia tốc - So sánh số bước chân (step detection) android app thực android app có sẵn thiết bị di