Hệ thống theo dõi sức khỏe

Phần cứng có nhiệm vụ là Arduino Uno thu thập dữ liệu từ các dữ liệu đo được từcác cảm biến điện tim ECG AD8232 và cảm biến nhiệt độ GY-906 MLX90614, thôngqua giao tiếp I2C g

Đà Nẵng, 12/2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ – MÁY TÍNH

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG THEO DÕI

SỨC KHỎE

Người hướng dẫn : TS Trần Hoàng Vũ

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Sỹ Cường

Đà Nẵng, 12/2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ – MÁY TÍNH

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG THEO DÕI

SỨC KHỎE

Người hướng dẫn : TS Trần Hoàng Vũ

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Sỹ Cường

(Trang để dán hoặc thay bằng nhận xét của giảng viên hướng dẫn)

(Trang để dán hoặc thay bằng nhận xét của giảng viên phản biện)

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống theo dõi sức khỏe.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường

Đồ án này tập trung vào việc xây dựng một hệ thống theo dõi sức khỏe cho conngười Mục tiêu chính là thu thập dữ liệu từ cảm biến và hiển thị chúng trên màn hìnhLCD, sau đó dữ liệu sẽ truyền dữ liệu lên một Web Server của ThingSpeak thông quamạng không dây Wifi để lưu trữ App Inventor trên điện thoại thông minh sẽ lấy dữliệu từ Server đó và hiển thị chúng dưới dạng đồ thị trực quan, từ đó phân tích và cungcấp cảnh báo cho người sử dụng

Cấu trúc của hệ thống: gồm 2 phần

 Phần Cứng:

- Arduino Uno làm bộ điều khiển chính, tích hợp mạch cảm biến điện tim ECGAD8232 và cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc GY-906 MLX90614

- Giao tiếp Analog để thu thập dữ liệu điện tim và I2C để thu thập dữ liệu nhiệt độ

- Sử dụng LCD để hiển thị dữ liệu trực tiếp qua giao tiếp I2C và Esp8266 để truyền

dữ liệu lên Thingspeak thông qua mạng không dây Wifi qua giao tiếp UART

 Phần Mềm:

- Web Server của ThingSpeak đóng vai trò là một Cloud để lưu trữ dữ liệu

- Website Mit.Inventor được sử dụng để thiết kế App Inventor và triển khai ứngdụng di động

- App Inventor sẽ nhận dữ liệu từ Thingspeak và hiển thị dưới dạng đồ thị trựcquan

- Tích hợp cảnh báo thông qua phân tích dữ liệu, cung cấp thông báo cho người sửdụng khi phát hiện các biểu hiện không bình thường

Kết quả đạt được:

- Hệ thống đạt được việc thu thập, truyền và hiển thị dữ liệu một cách hiệu quả

- Khả năng theo dõi sức khỏe qua thời gian, giúp người sử dụng theo dõi và quản lýtình trạng sức khỏe cá nhân

- Cung cấp cảnh báo sớm dựa trên phân tích dữ liệu, nâng cao khả năng phòng tránh

và quản lý sức khỏe

Hướng phát triển trong tương lai:

- Mở rộng số lượng cảm biến để cung cấp thông tin đa chiều hơn về sức khỏe

- Tối ưu hóa ứng dụng di động và thêm các tính năng tương tác nâng cao

- Nghiên cứu và tích hợp các thuật toán thông minh để cung cấp đánh giá chi tiếthơn

còn mở ra tiềm năng phát triển trong lĩnh vực quản lý và chăm sóc sức khỏe thông quaứng dụng công nghệ.

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn : TS TRẦN HOÀNG VŨ

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN SỸ CƯỜNG Mã SV: 1911505410105

1 Tên đề tài:

Đề tài “ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THEO DÕI SỨC KHỎE”

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Tài liệu về Arduino Uno R3 ATmega328 SMD CH340

- Tài liệu về ESP8266 NodeMcu CH340 WIFI

- Tài liệu về màn hình LCD kèm Module I2C

- Tài liệu về cách hoạt động của các cảm biến: Mạch cảm biến điện tim ECGAD8232 và Cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc GY-906 MLX90614

- Tài liệu về Thingspeak và Thiết kế ứng dụng trên Mit.inventor

- Tài liệu về thiết kế mạch điện tử trên ứng dụng Altium Designer và lập trìnhArduino, Esp8266 trên ứng dụng Arduino IDE

3 Nội dung chính của đồ án:

PHẦN MỞ ĐẦU

I Mục đích thực hiện đề tài

II Mục tiêu đề tài

III Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

IV Phương pháp nghiên cứu

V Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1 Giới thiệu về IoT

1.2 Giới thiệu về Thingspeak

1.3 Giới thiệu về MIT App Inventor

1.4 Giới thiệu về phần mềm Altium Designer và Arduino IDE

1.5 Giới thiệu về giao tiếp I2C, UART và Tín hiệu Analog

2.1 Tổng quan của hệ thống.

2.2 Thiết kế hệ thống

2.3 Lưu đồ thuật toán của hệ thống

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ

Thiết kế thành công “ Hệ thống theo dõi sức khỏe ” để theo dõi sức khỏe cho con

người Sản phẩm bao gồm phần cứng và phần mềm

Phần cứng có nhiệm vụ là Arduino Uno thu thập dữ liệu từ các dữ liệu đo được từcác cảm biến điện tim ECG AD8232 và cảm biến nhiệt độ GY-906 MLX90614, thôngqua giao tiếp I2C gửi lên màn hình hiển thị LCD, thông qua giao tiếp UART vớiEsp8266 truyền dữ liệu lên một Web Server của Thingspeak qua mạng không dâyWifi

Phần mềm là một Web Server của Thingspeak đóng vai trò là một Cloud để lưu dữliệu và một App Inventor cài đặt trên Smartphone lấy những dữ liệu từ Sever xuốnghiển thị dữ liệu đo được trên điện thoại thông minh dưới dạng biểu đồ trực quan, từnhững dữ liệu sẽ được phân tích đưa ra những cảnh báo cần thiết cho người sử dụng

5 Ngày giao đồ án:

6 Ngày nộp đồ án:

Đà Nẵng, Ngày Tháng Năm 2023

Trong thời đại hiện đại, cuộc sống con người trở thành một bức tranh đầy màu sắc,với sự phát triển nhanh chóng của nền công nghiệp hóa và hiện đại hóa Đối mặt vớinhững thách thức và cơ hội mở ra như những cánh cửa rộng lớn, sự bùng nổ của côngnghệ và sự phổ cập của thiết bị điện tử tiên tiến đã đưa chúng ta vào một thế giới sốhóa, nơi công nghệ và thiết bị điện tử tiên tiến thay đổi không chỉ cách chúng ta tươngtác với thế giới mà còn cách chúng ta quản lý và chăm sóc sức khỏe cá nhân.

Trong bối cảnh này, sức khỏe cá nhân nổi lên như một ưu tiên hàng đầu, không chỉ

vì an toàn mà còn vì chất lượng sống Đây là động lực mạnh mẽ để kết hợp sức mạnhcủa công nghệ thông minh và quan tâm đến sức khỏe cá nhân Với niềm tin mãnh liệt

vào khả năng thúc đẩy cuộc sống khỏe mạnh và ý nghĩa, em đã chọn đề tài "Thiết Kế

Hệ Thống Theo dõi Sức Khỏe".

Đồ án này không chỉ là sản phẩm của Đồ Án Tốt Nghiệp, mà là một hành trình,hứa hẹn những khám phá sáng tạo và đóng góp tích cực vào lĩnh vực sức khỏe và ýnghĩa cuộc sống Nó không chỉ giới hạn theo dõi dữ liệu y tế, nó còn tạo ra trải nghiệmthân thiện, khuyến khích mọi người chủ động hơn trong việc duy trì một cuộc sốnglành mạnh "Sống khỏe mạnh, sống ý nghĩa" không chỉ là khẩu hiệu, mà là tinh thầnchung của hành trình này

Trong hành trình này, chúng ta không chỉ là những người nghiên cứu và phát triểnmột hệ thống, mà còn là những người đồng hành, hướng dẫn tới một tương lai khỏemạnh và ý nghĩa hơn Đồ án này sẽ là một bước khởi đầu, mở ra những cánh cửa chonhững hành trình sáng tạo và những đóng góp mới trong lĩnh vực sức khỏe và ý nghĩacuộc sống

Trong hành trình đầy thách thức và triển vọng của đề tài "Thiết Kế Hệ Thống Theo Dõi Sức Khỏe," em xin dành khoảnh khắc này để bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc

đến những người đã hỗ trợ và chia sẻ niềm tin trong quá trình này

Đầu tiên và trên hết, em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên hướngdẫn là Thầy TS Trần Hoàng Vũ, người đã truyền đạt sự sáng tạo và kiến thức, mangđến hướng đi cho đề tài Sự hỗ trợ và tâm huyết của Thầy đã là động lực quan trọnggiúp em vượt qua những thách thức và hoàn thiện đề tài Với sự các định hướng,phương pháp nghiên cứu cũng như thực nghiệm hệ thống, Thầy TS Trần Hoàng Vũ đãgiúp em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này với các mục tiêu đã đề ra Em cũng đãtìm hiểu được các loại cảm biến như cảm biến điện tim, cảm biến nhiệt độ, cách vẽ sơ

đồ mạch nguyên lý, mạch layout trên Altium Designer và thi công hoàn thiện sảnphẩm Qua đó, em có thêm rất nhiều kiến thức hữu ích trong học tập và cơ hội việclàm cho tương lai

Bên cạnh đó em cũng xin gửi lời cảm ơn đến cá giảng viên đã giảng dạy em trongsuốt những tháng ngày ở trường học Em không thể không nhắc đến sự đóng góp củagia đình và bạn bè, những người đã luôn ở bên cạnh, cung cấp sự động viên và hỗ trợtinh thần Niềm tin và khích lệ từ những người thân yêu đã giúp em vượt qua nhữnggiai đoạn khó khăn nhất

Lời cảm ơn cũng được gửi đến cộng đồng nghiên cứu, những người đã chia sẻkiến thức, góp ý và tạo nên một môi trường hỗ trợ tích cực Đó là sự hợp tác và sự chia

sẻ mà em tin rằng sẽ là nguồn động viên vững chắc cho sự tiếp tục phát triển Em hyvọng rằng nó sẽ là một đóng góp nhỏ, nhưng ý nghĩa vào lĩnh vực sức khỏe và côngnghệ

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả những người đã dành thời gian vàcông sức để đánh giá, đóng góp ý kiến và hỗ trợ trong quá trình làm việc

Trong quá trình thực hiện đề tài này, em biết rằng mình vẫn còn khá nhiều thiếusót, nhưng với kiến thức và khả năng của em vẫn chưa thể phát hiện ra được Thôngqua đồ án này, em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giảng viên để em cóthể ngày một hoàn thiện đề tài của mình

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của giảng viên đã hướng dẫn

em trong quá trình làm đồ án của Thầy TS Trần Hoàng Vũ, cảm ơn những giảng viênđã giảng dạy em trong quá trình học ở trường học, cảm ơn gia đình và bạn bè, cảm ơncộng đồng đã chia sẽ những kiến thức hữu ích để em có thể hoàn thành tốt đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn tất cả !

Em tên là Nguyễn Sỹ Cường, Sinh viên lớp 19DT1, Mã sinh viên 1911505410105.

Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp mang tên "Thiết Kế Hệ Thống Theo Dõi Sức Khỏe" là thành quả của việc nghiên cứu của chính mình trong suốt thời gian thực hiện

nghiên cứu đồ án dưới sự hướng dẫn của Thầy TS Trần Hoàng Vũ Em cam đoannhững nội dung bao gồm hình ảnh, số liệu được cung cấp trong đề tài đồ án là sảnphẩm do chính em nghiên cứu trực tiếp và trung thực Dựa trên cơ sở đã tìm hiểu, chọclọc thông tin từ các nguồn tài liệu khác nhau đều được ghi nguồn rõ ràng và không viphạm bản quyền Kết quả này chưa từng được công bố trước đây và đồ án không saochép từ các đồ án đã có từ trước đây

Nếu trong trường hợp phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào em xin hoàn toàn chịutrách nhiệm về nội dung đề tài của mình và sẵn sàng chấp nhận mọi hình phạt hoặc kỷluật từ phía khoa và nhà trường

Lời cam đoan này được viết bằng tâm huyết và chân thành nhất để khẳng định sựchính trực và trung thực trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp

Đã thực hiện chỉnh sửa, bổ sung theo đúng yêu cầu của Giáo Viên phản biện vàHội đồng chấm

Sinh viên thực hiện.

Nguyễn Sỹ Cường

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU i

LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ vi

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii

PHẦN MỞ ĐẦU 1

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

1.1 Giới thiệu về IoT 4

1.1.1 IoT là gì? 4

1.1.2 Iot hoạt động như thế nào? [2] 4

1.1.3 Ứng dụng của Iot trong đời sống? [5] 5

1.1.4 IoT có thể cải thiện cuộc sống của chúng ta như thế nào? [2] 7

1.1.5 IoT mang đến những lợi ích gì? [2] 7

1.2 Giới thiệu về Thingspeak 8

1.2.1 Thingspeak là gì? 8

1.2.2 Các tính năng quan trọng của Thinkspeak [10] 9

1.2.3 Thingspeak hoạt động như thế nào? [10] 9

1.3 Giới Thiệu về MIT App Inventor 10

1.3.1 MIT App Inventor là gì? [12][13] 10

1.3.2 Mục đích của MIT App Inventor là gì? [13] 11

1.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của MIT App Inventor.[15] 11

1.4 Giới thiệu phần mềm Altium Designer và Arduino IDE 12

1.4.1 Giới thiệu về phần mềm Altium Designer [16][17] 12

1.4.2 Giới thiệu về phần mềm Arduino IDE [19] 13

1.5 Giới thiệu về giao tiếp I2C, UART và Tín hiệu Analog 15

1.5.1 Giao tiếp I2C [19][20] 15

1.5.2 Giao tiếp UART [21] 17

1.5.3 Giao tiếp tín hiệu Analog [22] 20

1.6 Các linh kiện được sử dụng trong đề tài 22

1.6.2 ESP8266 NodeMcu CH340 WIFI [25] 23

1.6.3 Mạch Cảm Biến Điện Tim (ECG AD8232) [26] 24

1.6.4 Cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc GY-906 [27][28] 26

1.6.5 Màn hình hiển thị LCD 1602 kèm Module I2C [29] 27

1.6.6 Nguồn cấp Adapter 9V 2A [30] 29

Chương 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 30

2.1 Tổng quan của hệ thống 30

2.2 Thiết kế hệ thống 31

2.2.1 Thiết kế phần cứng 32

2.2.2 Thiết kế phần mềm 35

2.3 Lưu đồ thuật toán của hệ thống 40

2.3.1 Thiết kế chương trình hệ thống 40

2.3.2 Thiết kế giao diện ứng dụng hiển thị số liệu và cảnh báo 43

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 45

3.1 Kết quả và kiểm thử 45

3.1.1 Kết quả 45

3.1.2 Kiểm thử hệ thống 46

3.2 Đánh giá hệ thống 50

3.2.1 Kết quả đạt kỳ vọng 50

3.2.2 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống 50

3.2.3 Hướng phát triển của đề tài trong tương lai 51

KẾT LUẬN CHUNG 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

PHỤ LỤC 56

Bảng 2.1 Cách nối dây cảm biến điện tim AD8232 32

Bảng 2.2 Cách nối dây cảm biến nhiệt độ GY-906 MLX90614 32

Bảng 2.3 Cách nối dây màn hình LCD 1602 kèm module I2C 33

Bảng 2.4 Cách nối dây Esp8266 33

Bảng 2.5 Kết nối LCD 1602 kèm module I2C với Arduino Uno qua P14 33

Bảng 3.1 Kiểm thử cảm biến điện tim 46

Bảng 3.2 Kiểm thử cảm biến nhiệt độ 47

HÌNH VẼ Hình 1.1 Internet Of Thing [4] 4

Hình 1.2 Giao diện người dùng 5

Hình 1.3 IoT trong nông nghiệp [6] 5

Hình 1 4 IoT trong nhà thông minh [7] 6

Hình 1.5 Iot trong công nghiệp 6

Hình 1.6 IoT trong y tế và chăm sóc sức khỏe [8] 7

Hình 1.7 Thingspeak 8

Hình 1.8 MIT App Inventor 10

Hình 1.9 Altium Designer 12

Hình 1.10 Arduino IDE 14

Hình 1.11 Giao tiếp I2C 15

Hình 1.12 Cách hoạt động của I2C 16

Hình 1.13 Giao tiếp UART 18

Hình 1.14 Tín hiệu Analog 21

Hình 1.15 Arduino Uno R3 Atmega328 SMD CH340 22

Hình 1.16 ESP8266 NodeMCU CH340 23

Hình 1.17 Cảm biến điện tim ECG AD8232 24

Hình 1.18 Vị trí dán miếng điện cực 25

Hình 1.19 Cảm biến nhiệt độ GY-906 MLX90614 26

Hình 1.20 Màn hình LCD 1602 kèm module I2C 28

Hình 1.21 Nguồn Adapter 9V 2A 29

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý 32

Hình 2.3 Mặt bottom ở chế độ 2D và 3D 34

Hình 2.4 Mặt Top ở chế độ 2D và 3D 34

Hình 2.5 Mạch in 34

Hình 2.6 Giao diện Thingspeak 35

Hình 2.7 Tạo tài khoản Thingspeak 35

Hình 2.8 Điền thông tin tạo tài khoản Thingspeak 35

Hình 2.9 Tạo kênh Thingspeak mới 36

Hình 2.10 Lưu kênh Thingspeak 36

Hình 2.11 Lấy Channel ID, Write API Key và Read API keys của Server 37

Hình 2.12 Giao diện chính của App 37

Hình 2.13 Truy cập vào Website của MIT 38

Hình 2.14 Giao diện màn hình chính vừa tạo project 38

Hình 2.15 Các lệnh được dùng trong MIT App Inventor 39

Hình 2.16 Xuất file (.apk) 39

Hình 2.17 Lưu đồ thuật toán của mạch chính 40

Hình 2.18 Lưu đồ thuật toán của Esp8266 Wifi 42

Hình 2.19 Giao diện hiển thị số liệu và cảnh báo 43

Hình 2.20 Lưu đồ thuật toán của MIT App Inventor 44

Hình 3.1 Mạch sau khi hoàn thiện và hàn mạch dưới 45

Hình 3.2 Mạch sau khi hoàn hiện ở mặt trên 45

Hình 3.3 Cách kiểm thử cảm biến điện tim 46

Hình 3.4 Biểu đồ điện tim 47

Hình 3.5 Biểu đồ nhiệt độ 48

Hình 3.6 Kiểm thử chức năng cảnh báo 49

Hình 3.7.Kiểm thử hiển thị trên LCD 49

Hình 3.8 Code giao diện chính 61

Hình 3.9 Giao diện Web chính 61

Hình 3.10 Code giao diện chức năng BIỂU ĐỒ ĐIỆN TIM 62

Hình 3.11 Giao diện Web chức năng BIỂU ĐỒ ĐIỆN TIM 62

Hình 3.12 Code giao diện chức năng BIỂU ĐỒ NHIỆT ĐỘ 63

Hình 3.13 Giao diện Web chức năng BIỂU ĐỒ NHIỆT ĐỘ 63

Hình 3.14 Code giao diện chức năng CẢNH BÁO 64

Hình 3.15 Giao diện Web chức năng CẢNH BÁO 64

KÝ HIỆU

CHỮ VIẾT TẮT

UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter

PHẦN MỞ ĐẦU

I Mục đích thực hiện đề tài.

Công nghiệp hoá hiện đại hoá đang phát triển với một tốc độ chóng mặt Các hệthống thông minh ngày nay đang được triển khai và mở rộng trong rất nhiều các lĩnhvực khác nhau Một trong số đó là hệ thống mạng lưới vạn vật – Internet of Things(IoT) đang thu hút rất nhiều sự quan tâm, nghiên cứu từ chuyên gia cũng như các sinhviên Trong sự rộng lớn của mạng lưới IoT thì các hệ thống theo dõi cũng là một phầnquan trọng và không thể tách rời Chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy rằng, các hệthống theo dõi đang được ứng dụng khá rộng rãi với mục đích như: nhà thông minh,nông nghiệp thông minh, bãi đỗ xe thông minh,…

Với mong muốn tạo ra một sản phẩm để theo dõi sức khỏe y tế của con người,nhằm giúp phát hiện ngăn chặn kịp thời những sự cố đáng tiếc về sức khoẻ có thể xảy

ra Đồng thời để giúp các nhân viên y tế cũng như người bệnh nắm bắt được tình trạng,chỉ số sức khoẻ một cách đơn giãn nhanh chóng nhất, để rồi từ đó xây dựng cơ sở dữliệu sức khoẻ để theo dõi các chuyển biến về tình trạng sức khoẻ

Áp dụng các công nghệ mới hiện đại ngày nay, nhằm tạo ra một sản phẩm mà bất

cứ người dùng nào cũng có thể sử dụng

Em đã được sự hỗ trợ, định hướng lên ý tưởng xây dựng đề tài “Thiết kế hệ thốngtheo dõi sức khoẻ”

Hệ thống là sản phẩm nhằm giúp đo đạt các số liệu về điện tim và nhiệt độ của cơthể người Kết quả của sản phẩm sẽ được hiển thị lên màn hình LCD và đưa lên mộtWeb Server của Thingspeak, Server đóng vai trò là một Cloud để lưu trữ dữ liệu đã đo.Ứng dụng trên điện thoại thông minh sẽ lấy dữ liệu từ trên Server này về ứng dụngtrên điện thoại thông minh đã được thiết kế và cài đặt sẵn, cùng với những dữ liệu đó

sẽ đưa ra những cảnh báo để giúp phát hiện tình trạng của con người một cách kịp thời

và nhanh chóng Nhờ vào đó chúng ta có sự đánh giá tình trạng cơ thể mọi lúc mọinơi Đây là một sản phẩm rất tiện lợi vì tính linh động cũng như rất dễ sử dụng

Từ hệ thống này, mọi người có thể nắm bắt các dữ liệu sức khoẻ của bản thân đểđưa ra phương án phòng bệnh cũng như cung cấp các thông số đo được cho bác sĩ đểcó thể được tư vấn khi cơ thể gặp vấn đề

II Mục tiêu đề tài.

Thiết kế mạch điện có khả năng thu nhận dữ liệu từ các cảm biến đo điện tim vànhiệt độ ở người

Xây dựng một Web Server trên Thingspeak để lưu trữ dữ liệu đo được từ các cảmbiến truyền lên thông qua mạng không dây Wifi của ESP8266 NodeMcu CH340 WIFI.Xây dựng giao diện phần mềm theo dõi sức khỏe trên điện thoại thông minh từWebsite Mit.inventor, giao diện này đảm bảo các dữ liệu gửi đến từ mạch sẽ được biểudiễn dưới dạng biểu đồ trực quan và dễ dàng sử dụng đối với người dùng

Đánh giá hệ thống, xây dựng các kịch bản demo để kiểm thử khả năng hoạt độngcủa hệ thống

III Phạm vi và đối tượng nghiên cứu.

a Phạm vi nghiên cứu.

- Thiết kế mạch điện tử trên phần mềm Altium Designer

- Lập trình Arduino và Esp8266 trên phần mềm Arduino IDE

- Mạch cảm biến điện tim ECG AD8232

- Mạch cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc GY-906 MLX90614

- Module Arduino Uno R3 ATmega328 SMD CH340

- ESP8266 NodeMcu CH340 WIFI

- Xây dựng Web Server trên Website Thingspeak.com để lưu trữ dữ liệu đo được từcảm biến được truyền tải lên

- Thiết kế App Inventor trên Website Mit.inventor để theo dõi sức khỏe

b Đối tượng nghiên cứu.

- Nghiên cứu cách vẽ sơ đồ nguyên lý và PCB layout trên phần mềm AltiumDesigner

- Tìm hiểu và Nghiên cứu lập trình Esp8266 trên phần mềm Arduino IDE

- Tìm hiểu, nghiên cứu cách sử dụng và lập trình cho Arduino Uno R3 ATmega328SMD CH340

- Nghiên cứu cách kết nối, đọc dữ liệu và nguyên lý hoạt động của các cảm biếnnhư cảm biến nhip tim AD8232, cảm biến nhiệt độ GY-906 MLX90614

- Xây dựng lưu đồ thuật toán cho hệ thống

- Nghiên cứu giao tiếp mạng không dây Wifi để truyền tải dữ liệu đo được lên severthông qua module ESP8266 NodeMCU CH340 WIFI

- Nghiên cứu cách xây dựng một Web Server của ThingSpeak thông qua WebsiteThingSpeak.com

- Nghiên cứu cách tạo giao diện App Inventor để theo dõi sức khỏe trên điện thoạithông minh thông qua Website Mit.inventor

IV Phương pháp nghiên cứu.

Dựa vào các vấn đề đã được nêu ra ta có những phương pháp nghiên cứu để hoànthành tốt đề tài như sau:

- Sử dụng nguồn kiến thức đã được học tập trên lớp, các tài liệu nghiên cứu củanhững môn học có liên quan

- Nghiên cứu, tìm hiều các vấn đề về thiết kế mạch điện tử trên Altium Designer

- Nghiên cứu và tìm hiểu cách lập trình cho Arduino và Esp8266 trên Arduino IDE

- Xây dựng sơ đồ khối hoạt động cho hệ thống

- Tìm hiểu về các linh kiện có trong đề tài như cách thức hoạt động, cách mắc nối,

cơ sở lý thuyết liên quan đến linh kiện

- Nghiên cứu cách thức giao tiếp của UART và I2C, Tín hiệu Analog

- Tìm hiểu về điều kiện thực tế như yếu tố địa lý, con người, điều kiện thời tiết, linhkiện thiết bị sẵn có ảnh hưởng đến quá trình tiến hành thử nghiệm

- Đưa ra các tình huống thử nghiệm của hệ thống sản phẩm đã hoàn chỉnh

- Xây dựng kịch bản demo với các trường hợp kiểm thử phù hợp với đặc tính củalinh kiện

- Tiến hành thử nghiệm và đánh giá kết quả

V Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp.

Bìa chính, bìa phụ

Nhận xét của giảng viên hướng dẫn

Nhận xét của giảng viên phản biện

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Lời nói đầu

Lời cam đoan

Mục lục

Danh sách các hình vẽ, bảng vẽ

Danh mục các ký tự, chữ viết tắt

Nội dung chính của đồ án:

Phần mở đầu

Chương 1: Cơ sở lý thuyết

Chương 2: Thiết kế và thi công hệ thống

Chương 3 Kết quả và thử nghiệm

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1 Giới thiệu về IoT.

1.1.1 IoT là gì?

Thuật ngữ IoT (Internet Of Things) hay Internet vạn vật ngày nay đã không còn xa

lạ, nó là từ khoá phổ biến mà bất kì người dùng nào cũng đã từng một lần nghe qua.Thuật ngữ Internet of Things được đặt ra bởi Kevin Ashton, Giám đốc điều hành củaTrung tâm Auto-ID tại Viện Công nghệ Massachute (MIT) vào năm 1999 [1] Thuậtngữ IoT hay Internet vạn vật đề cập đến mạng lưới gồm tập hợp các thiết bị thôngminh và công nghệ để tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động giao tiếp giữa thiết bị vớiđám mây và cũng như giữa các thiết bị với nhau [2]

Các thiết bị IoT có thể là các đồ vật được gắn thêm các cảm biến để thu thập dữ liệucủa môi trường xung quanh nó (tương tự như các giác quan), các máy tính hay bộ điềukhiển tiếp nhận dữ liệu và ra lệnh cho các thiết bị khác, hoặc cũng có thể là các đồ vậtđược tích hợp cả hai tính năng ở trên [3] Iot cho phép các thiết bị vừa thu thập đượcnhững dữ liệu đồng thời có thể dễ dàng được kết nối qua mạng máy tính để truyền đi dữliệu đó

Tiềm năng và ứng dụng của Internet of things (IoT) là một chìa khoá vạn năng mở

ra sự cải tiến vượt bật cho tương lại của con người chúng được trải rộng trên khắp cáclĩnh vực trong cuộc sống như công nghiệp, nông nghiệp và đặc biệt là trong lĩnh vực y

tế Tuy nhiên, mọi hệ thống IoT hoàn chỉnh đều cần phải có đủ những bước sau thuthập dữ liệu, chia sẻ dữ liệu, xử lý dữ liệu, và đưa ra quyết định

Hình 1.1 Internet Of Thing [4]

1.1.2 Iot hoạt động như thế nào? [2]

Một hệ thống IoT thông thường hoạt động thông qua việc thu thập và trao đổi các

dữ liệu trong thời gian thực Một hệ thống IoT hoạt động có ba thành phần:

Thiết bị thông minh: Đây là một thiết bị có khả năng thu thập dữ liệu và thông

tin từ môi trường xung quanh, các thông số nhập liệu của người sử dụng hay mô thức

sử dụng và truyền cũng như nhận dữ liệu qua Internet từ ứng dụng IoT của nó

Ứng dụng IoT: Ứng dụng IoT là một tập hợp gồm các dịch vụ và phần mềm có

chức năng tích hợp dữ liệu nhận được từ các thiết bị IoT khác nhau Ứng dụng này sửdụng công nghệ máy học hoặc trí tuệ nhân tạo (AI) nhằm phân tích dữ liệu và đưa ranhững quyết định đúng đắn Những quyết định này sẽ được truyền trở lại về thiết bịIoT sau đó, thiết bị IoT đó sẽ phản hồi lại dữ liệu đầu vào một cách thông minh, chuẩnxác

Giao diện đồ họa người dùng: Một hoặc một nhóm các thiết bị IoT có thể được

quản lý thông qua giao diện người dùng Các ví dụ phổ biến bao gồm một ứng dụng diđộng hoặc trang Web có thể được dùng để đăng ký và kiểm soát các thiết bị thôngminh

Hình 1.2 Giao diện người dùng

1.1.3 Ứng dụng của Iot trong đời sống? [5]

Internet of Things (IoT) là một xu hướng công nghệ mạnh mẽ đã và đang thay đổicách chúng ta sống và làm việc Dưới đây là một số ứng dụng của IoT nổi bật trongđời sống hàng ngày:

Ứng dụng IoT trong nông nghiệp.

Hình 1.3 IoT trong nông nghiệp [6].

Với IoT, những người nông dân sử dụng những công nghệ mới, giúp việc canh tác

và nuôi trồng dễ dàng hơn Các ứng dụng tiêu biểu của IoT đem lại nhiều lợi ích trongdoanh nghiệp, có thể kể đến là: Theo dõi liên tục điều kiện thời tiết, tự động hóa cácquy trình trong nhà kính, quản lý và giám sát vật nuôi, nông nghiệp chính xác, máybay nông nghiệp không người lái, các hệ thống quản lý trang trại,…

Ứng Dụng IoT Trong Nhà Thông Minh.

Hình 1 4 IoT trong nhà thông minh [7]

Khi nhắc đến ứng dụng của IoT trong đời sống thì không thể không nhắc đến nhàthông minh, hay còn gọi là Smart Home Ứng dụng IoT này giúp người dùng có mộtcuộc sống tiện lợi và tiện nghi hơn Một vài ứng dụng IoT phổ biến trong một ngôi nhàthông minh gồm: Hệ thống đèn, hệ thống đồ điện tử gia dụng khác, hệ thống giải trí

âm thanh đa vùng,…

Ứng Dụng IoT Trong Công Nghiệp.

Hình 1.5 Iot trong công nghiệp.

Ứng dụng của IoT được sử dụng trong công nghiệp, một vài ứng dụng trong côngnghiệp là: Giám sát và điều khiển thiết bị từ xa tự động, tối ưu hóa chuỗi cung ứng,giám sát tài sản vật lý, dự đoán bảo trì, đảm bảo an toàn cho nhân viên,…

Ứng dụng của IoT trong Y tế và chăm sóc sức khỏe.

Hình 1.6 IoT trong y tế và chăm sóc sức khỏe [8]

Một trong những Ứng Dụng Của IoT quan trọng nhất là đối với lĩnh vực y tế:Chăm sóc sức từ xa, phòng chống dịch bệnh, quản lý chăm sọc sức khỏe tốt hơn,

1.1.4 IoT có thể cải thiện cuộc sống của chúng ta như thế nào? [2]

Internet vạn vật có tác động sâu rộng tới cuộc sống cũng như công việc của mọingười IoT cho phép máy móc xử lý những việc nặng nhọc, đảm nhiệm những nhiệm

vụ nhàm chán, hơn nữa còn giúp cuộc sống trở nên lành mạnh và thoải mái hơn

Ví dụ: Các thiết bị thông minh có thể thay đổi hoàn toàn thói quen vào mỗi sángcủa ta Khi ta nhấn nút, chiếc đồng hồ báo thức của ta sẽ tự động bật máy pha cà phê

và kéo mở rèm cửa sổ Tủ lạnh của sẽ tự động phát hiện những thực phẩm sắp hết vàđặt mua hàng mới Lò nướng thông minh sẽ cho biết thực đơn trong ngày và thậm chícó thể nấu những nguyên liệu đã được chuẩn bị sẵn để đảm bảo rằng bữa trưa của ta đãsẵn sàng phục vụ Chiếc đồng hồ thông minh sẽ lên lịch họp cho ta; trong khi đó, chiếc

ô tô thông minh của ta sẽ tự động đặt vị trí GPS dừng xe để nạp nhiên liệu Tiềm năngcủa IoT là vô hạn trong thế giới của nó

1.1.5 IoT mang đến những lợi ích gì? [2]

Thúc đẩy tốc độ đổi mới: Internet vạn vật cung cấp cho doanh nghiệp khả năng

tiếp cận phân tích tiên tiến để khám phá cơ hội mới Ví dụ như: doanh nghiệp có thểtạo ra chiến dịch tiếp thị được đặc trưng bằng cách thu thập dữ liệu về hành vi củakhách hàng

Chuyển đổi dữ liệu thành thông tin chuyên sâu và hành động thông qua AI và ML: Dữ liệu và xu hướng quá khứ có thể được sử dụng để dự đoán tương lai Chẳng

hạn, thông tin bảo hành có thể kết hợp với dữ liệu từ IoT để dự đoán sự cố bảo trì Ưuđiểm này có thể được tận dụng để cung cấp dịch vụ khách hàng tự động và xây dựnglòng trung thành của khách hàng

Nâng cao tính bảo mật: Việc theo dõi liên tục cơ sở hạ tầng kỹ thuật số và cũng

như vật lý có thể tối ưu hóa hiệu suất, tăng cường mức độ hiệu quả và giảm đi rủi ro antoàn Ví dụ, dữ liệu thu thập được từ thiết bị giám sát có thể kết hợp với thông tin dữliệu phần cứng và phiên bản firmware để tự động lên lịch cập nhật hệ thống

Thay đổi quy mô các giải pháp khác biệt: Công nghệ IoT có thể được triển khai

theo hướng tập trung vào khách hàng để cải thiện sự hài lòng Ví dụ, sản phẩm phổbiến có thể được bổ sung kịp thời để tránh tình trạng thiếu hụt hàng hóa

1.2 Giới thiệu về Thingspeak.

1.2.1 Thingspeak là gì?

ThingSpeak là một nền tảng đám mây Internet Of Thing (IoT), nơi cho phép bạncó thể gửi dữ liệu cảm biến (sensor) tới đám mây (cloud), Nền tảng ThingSpeak IoTcung cấp các ứng dụng cho phép phân tích dữ liệu và trực quan hóa dữ liệu trongMATLAB Có thể viết và thực thi mã MATLAB bên trong ThingSpeak để thực hiệnquá trình tiền xử lý, trực quan hóa, lọc, phân tích dữ liệu và cho các ứng dụng mô hìnhhóa đối tượng [9] Chúng ta cũng có thể phân tích và trực quan hóa dữ liệu sử dụngcông cụ MATLAB hoặc các phần mềm khác Nó là một sản phẩm của Matlab và ta cóthể xử lý dữ liệu, phân tích dữ liệu trực tiếp từ đám mây Chủ yếu nó được sử dụng

trong các dự án của IoT cần phân tích để theo dõi những thay đổi về giá trị cảm biến ởtrên đám mây [10].

Hình 1.7 Thingspeak

Dịch vụ ThingSpeak được vận hành bởi MathWorks Để sử dụng ThingSpeak, để

sử dụng cần phải tạo tài khoản MathWorks Hiện tại ThingSpeak đang miễn phí sửdụng ở các dự án nhỏ không mang tính chất thương mại [11]

ThingSpeak bao gồm một Web Service (REST API) giúp ta có thể thu thập, lưu trữ dữliệu cảm biến trên Cloud và phát triển các ứng dụng liên quan đến IoT ThingSpeak làmviệc được với Arduino, Raspberry Pi, và MATLAB, Tuy nhiên, nó cũng có thể ghép nốivới nhiều phần mềm khác nào bằng cách sử dụng REST API và HTTP của ThingSpeak[11]

Để làm việc với ThingSpeak, chúng ta cần phải đăng nhập vào nó thông qua tàikhoản Matlab, nó chỉ miễn phí cho những người dùng phi thương mại Phiên bản miễnphí có một số giới hạn nhưng nếu bạn là sinh viên hoặc thuộc bất kỳ cơ sở giáo dụcnào thì ta đều có thể có toàn quyền truy cập bằng cách sử dụng địa chỉ email bất kỳ[10]

1.2.2 Các tính năng quan trọng của Thinkspeak [10]

Thingspeak cung cấp các khả năng khác nhau để chúng ta có thể thu thập, trựcquan hóa dữ liệu và phân tích dữ liệu trên đám mây Sau đây là một số tính năngchính:

- Các thiết bị có thể dễ dàng thiết lập cấu hình và gửi dữ liệu của nó tới Thingspeakbằng cách sử dụng các giao thức truyền thông

- Có thể theo dõi được các dữ liệu trong thời gian thực

- ThingSpeak có thể nhận dữ liệu từ phần mềm của bên thứ ba

- Nó có thể sử dụng với Matlab để phân tích dữ liệu

- Tự động thực hiện được các hành động, giao tiếp bằng phần mềm bên thứ ba nhưTwitter.

1.2.3 Thingspeak hoạt động như thế nào? [10]

Ba bước chính mà Thingspeak yêu cầu để hoàn thành công việc là: thu thập dữliệu, phân tích dữ liệu và thực hiện một hành động

Thingspeak hoạt động với điện toán đám mây, tất cả những thiết bị mà chúng tamuốn lấy dữ liệu đều phải nằm trong cùng một mạng với cơ sở dữ liệu đám mây.Thingspeak cũng kết nối với cơ sở dữ liệu của đám mây và hiển thị theo luồng dữ liệu

Ví dụ: chúng ta muốn theo dõi nhiệt độ và độ ẩm của phòng làm việc, chúng taphải đặt một bộ điều khiển và các cảm biến được thiết lập trong văn phòng làm việccủa mình và kết nối chúng thông qua các API REST Bộ điều khiển sẽ thu thập những

dữ liệu của cảm biến nhiệt độ và độ ẩm đo được, sau đó sẽ gửi dữ liệu này lên đámmây để hiển thị trực quan trên Thingspeak

ThingSpeak rất dễ sử dụng vì cho dù chúng ta đang ở bất cứ chỗ nào, chúng ta đềucó thể kiểm tra tình trạng phòng của mình thông qua điện thoại thông minh hoặc Webchỉ bằng cách đăng nhập vào tài khoản Thingspeak là chúng ta đều có thể theo dõi.Thingspeak hoạt động tốt với những thiết bị sau: Arduino, Raspberry Pi, Matlab,Module ESP32, Module ESP8266, LoRaWAN,… và nhiều thiết bị khác

Kết luận: Về cơ bản Thinkspeak có các ứng dụng quan trọng trong tự động hóa

IoT Nó thu thập dữ liệu lên đám mây sau đó phân tích và trực quan hóa dữ liệu trênmàn hình Sau đó, ThingSpeak sẽ thực hiện hành động theo dữ liệu nhận được

1.3 Giới Thiệu về MIT App Inventor.

1.3.1 MIT App Inventor là gì? [12][13]

MIT App Inventor là một trang Web mã nguồn mở dành cho thiêt bị di động chạyhệ điều hành Android Ban đầu nó được tạo ra bởi Google từ tháng 7 năm 2020 nhưngbây giờ được duy trì hoạt động bởi Học viện công nghệ Massachusetts MIT(Massachusetts Institute of Technology), đây cũng chính là lý do tại sao nó hay đượcgọi là MIT App Inventor Ngay cả một người mới lần đầu sử dụng MIT App Inventorcũng có thể dễ dàng tạo ra cho mình một ứng dụng cho Android MIT App Inventorđang sử dụng giao diện đồ họa GUI (Graphical User Interface) để cho phép ngườidùng có thể thao tác kéo và thả các đối tượng để tạo nên các ứng dụng một cách dễdàng chạy trên các thiết bị dùng hệ điều hành Android

Hình 1.8 MIT App Inventor.

Về cơ bản, MIT App Inventor sẽ hoạt động dựa trên nền tảng di động Android.Tức là các thành phẩm được tạo ra từ MIT App Inventor sẽ chỉ hoạt động được trênAndroid Giao diện của MIT App Inventor bao gồm các khối hộp, bên trong là cácđoạn mã Mục tiêu của MIT App Inventor là giúp cho người dùng dễ dàng tạo ra cácứng dụng android mà không cần kiến thức lập trình Bằng cách kéo thả các khối mã vàsắp xếp chúng lại với nhau để tạo thành một ứng dụng

Để bắt đầu sử dụng ứng dụng này, chúng ta có thể truy cập vào Website chínhthức của MIT rồi đăng nhập bằng tài khoản Google của mình MIT sẽ tiến hành xácnhận và cung cấp cho chúng ta một tài khoản để tạo ra các Project của riêng mình.Hiện tại MIT đã phát triển đến phiên bản MIT App Inventor 2 hoàn thiện hơn vànhiều tính năng để sử dụng hơn Tuy nhiên người dùng vẫn có thể chọn dùng phiênbản trước cũ hơn nếu chỉ cần sử dụng các chức năng cơ bản

1.3.2 Mục đích của MIT App Inventor là gì? [13]

Mục tiêu cốt lõi mà MIT App Inventor muốn mang đến là giúp đỡ những newbietrong ngành lập trình có thể làm quen dễ dàng với các thao tác tạo ra một phần mềm.Như đã giới thiệu ở trên, cách sử dụng MIT App Inventor rất đơn giản Những gìchúng ta cần làm khi sử dụng ứng dụng này là kéo và thả Người dùng có thể vận dụngsự sáng tạo và trí tưởng tượng của bản thân để sắp xếp các đoạn mã theo ý muốn củabản thân

Vì thế, không có giới hạn nào khi sử dụng MIT App Inventor Đây cũng là ý nghĩakhá tương đồng với ngành lập trình chuyên nghiệp Bằng cách luyện tập với MIT AppInventor, chúng ta có thể nhanh chóng học hỏi khi tiếp xúc với lĩnh vực lập trình

chuyên nghiệp Những khái niệm trừu tượng khó nhằn đều được MIT App Inventortruyền tải một cách trực quan và vô cùng dễ hiểu.

Chính bởi sự đơn giản của nó, MIT App Inventor còn được dùng như một phầnmềm dạy lập trình cho trẻ MIT App Inventor thậm chí dễ dàng để sử dụng đến mứctrẻ em cũng có thể làm được Hiện nay, rất nhiều khóa học MIT App Inventor được tổchức để cho trẻ em trong mọi độ tuổi tham gia và học về lập trình MIT App Inventornhanh chóng trở thành một hiện tượng chưa từng có trong lĩnh vực phần mềm di độngbởi sự quan tâm từ đông đảo đối tượng khác nhau

1.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của MIT App Inventor.[15]

 Ưu điểm

- Sức mạnh của ứng dụng gốc với giao diện người dùng khá đơn giản

- Dùng rất ổn định và không lo bị chết Server

- Sử dụng nhanh, nhẹ vì có ít component nên không gây lag trình duyệt

- Các ứng dụng có thể được tạo thông qua các khối một cách trực quan và đồ họa

mà không cần biết nhiều về mã lập trình

- Giúp cho người dùng dễ dàng tạo ra các ứng dụng hệ điều hành Android

- Nó có thể truy cập mọi lúc và bất cứ nơi nào miễn là nơi đó có kết nối với Internet

- Nó cung cấp cho chúng ta một số cách để kết nối: Kết nối trực tiếp, kết nối quaWifi hoặc thông qua trình giả lập

- Nó cho phép tải ứng dụng apk về máy tính

 Nhược điểm

- Các phần tử đều dựa từ những phiên bản Android thấp nên nhìn không đẹp mắt

- Nó không có thêm tạo mã Java để phát triển sâu hơn

- Vì có ít componen nên khó tạo ra những App chuyên nghiệp

- Không thể thay đổi được API cho App nên việc đưa App từ App Inventor lên chợứng dụng của Google Play là rất khó

- Không hỗ trợ đặt quảng cáo trong App, muốn đặt quảng cáo vào App thì ta cầnphải sử dụng Extension bên ngoài

- Không thích hợp cho thiết kế các ứng dụng lớn và phức tạp:

- Nó chỉ có thể phát triển cho hệ điều hành Android

Tóm lại, MIT App Inventor là một công cụ mạnh mẽ cho việc tạo ứng dụngAndroid mà không cần kiến thức lập trình sâu rộng, nhưng cũng có nhược điểm của nóđối với các dự án phức tạp và chuyên sâu

1.4 Giới thiệu phần mềm Altium Designer và Arduino IDE.

1.4.1 Giới thiệu về phần mềm Altium Designer [16][17]

Altium Designer là một phần mềm thiết kế mạch điện tử được phát triển bởi công

ty Altium Limited có trụ sở tại Úc Altium với nhiều năm nghiên cứu và phát triển liêntục trong thiết kế PCB Hiện nay, Altium là một trong những phần mềm thiết kế mạchđiện tử và thiết kế PCB rất được ưa chuộng tại Việt Nam Phần mềm Altium Designerthiết kế mạch điện tử của Altium giúp một loạt các công ty thành công trong việc thiết

kế các sản phẩm và hệ thống điện tử thế hệ mới

Hình 1.9 Altium Designer

Như chúng ta cũng đã biết, hiện nay trên thị trường có rất nhiều phần mềm thiết kếmạch điện tử như: Proteus, OrCad, Easy EDA, Altium Designer,… Trong đó phầnmềm Altium Designer là phần mềm dễ tiếp cận hơn những phần mềm còn lại, giaodiện đẹp mắt, cộng đồng sử dụng đông đảo cũng là điểm thu hút các kỹ sư điện tửchọn đó để phát triển các sản phẩm

Altium Designer trước kia có tên gọi khác là Protel DXP, được phát triển bởi công

ty Altium Limited có trụ sở đặt tại Úc Hiện nay, Altium là một trong những phầnmềm vẽ mạch điện tử rất được ưa được sự chuộng ở Việt Nam Nó là một phần mềmchuyên ngành được sử dụng trong thiết kế mạch điện tử và là một phần mềm mạnh vớinhiều tính năng nổi bật chẳng hạn như:

- Giao diện thiết kế, quản lý và chỉnh sửa rất thân thiện

- Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động và đi dây tự động theo thuật toán tối ưunhất

- Hệ thống thư viện vô cùng phong phú và đa dạng

Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm Altium Designer.

 Ưu Điểm

- Altium Designer có giao diện sử dụng dễ hiểu và thân thiện với người dùng, giúpngười thiết kế dễ dàng làm quen và sử dụng

- Hỗ trợ đa nhiệm và tích hợp tốt với các công cụ khác nhau trong quy trình thiết kế,

1.4.2 Giới thiệu về phần mềm Arduino IDE [19]

Phần mềm Arduino IDE, với "IDE" có nghĩa là Môi trường Phát triển Tích hợp, làmột ứng dụng mã nguồn mở Điều này có nghĩa là nó là miễn phí cả về việc tải xuống

và sử dụng, và người dùng có quyền tự do sửa đổi, cải tiến, phát triển, và nâng cấp theocác nguyên tắc mà nhà phát hành đã cho phép, mà không cần xin phép từ bất kỳ đơn vịnào, điều này làm nổi bật tính đặc quyền của nó so với các phần mềm nguồn đóng

Dù là phần mềm mã nguồn mở, Arduino IDE vẫn đảm bảo an toàn với khả năng bảomật xuất sắc Khi phát hiện lỗi, nhà phát hành sẽ thực hiện các bản vá và cập nhật rấtnhanh, điều này khiến cho thông tin của người dùng không bị mất đi hay rò rỉ ra bênngoài

Hình 1.10 Arduino IDE

Arduino IDE sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++ rất phổ biến trong giới lập trình.Bất kỳ đoạn code nào của C/C++ thì Arduino IDE đều có thể nhận dạng, giúp các lậptrình viên thuận tiện trong việc thiết kế chương trình lập cho các bo mạch Arduino.Arduino cung cấp một module quản lý bo mạch, nơi người dùng có thể chọn bomạch mà họ muôn làm việc và có thể thay đổi bo mạch thông qua Menu của nó Quátrình chỉnh sửa lựa chọn này sẽ liên tục tự động cập nhật để dữ liệu trong bo mạch và

dữ liệu chỉnh sửa luôn được đồng nhất Ngoài ra, Arduino IDE hỗ trợ tìm lỗi trong mãnguồn, giúp người dùng sửa lỗi kịp thời tránh tình trạng làm việc với mã nguồn lỗi dẫnđến hư hỏng hoặc tốc độ xử lý bị giảm hiệu suất

Arduino IDE tích hợp hơn 700 thư viện, được viết và chia sẻ thư viện bởi nhà pháthành Arduino Software và những thành viên của cộng đồng Arduino Mọi người cóthể sử dụng chúng cho dự án của mình mà không mất bất kỳ một chi phí nào

Arduino IDE có một giao diện vô cùng đơn giản, dễ sử dụng giúp người dùng thuậntiện hơn trong thao tác sử dụng Dưới đây là một số tính năng mà chúng ta thường sửdụng:

- Nút kiểm tra chương trình (Verify): nó giúp ta dò lỗi phần code trước khi truyềnxuống bo mạch sử dụng

- Nút nạp đoạn code vào bo mạch sử dụng (Upload): giúp ta nạp đoạn code vào bomạch sử dụng

- Vùng lập trình: người sử dụng sẽ tiến hành viết chương trình tại vùng này này

- Thanh Menu: gồm các thẻ chức năng nằm trên thanh công cụ trên cùng (File, Edit,Sketch, Tools, Help)

Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm Arduino IDE.

 Ưu Điểm

- Là một phần mềm lập trình mã nguồn mở được sử dụng miễn phí

- Sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++ thân thiện với các lập trình viên

- Hỗ trợ lập trình tốt cho bo mạch Arduino, Esp8266,…

- Thư viện hỗ trợ phong phú

- Giao diện đơn giản, dễ sử dụng, kích thước nhẹ

- Hỗ trợ được nhiều nền tảng như Windows, MacOS, Linux

 Nhược Điểm

- Cho các dự án nhỏ đơn giản, Arduino IDE là lựa chọn tốt, nhưng nó có thể khôngphù hợp cho các dự án lớn và phức tạp hơn

- Việc cập nhật và phát triển của Arduino IDE có thể không nhanh chóng như một

số công cụ khác trong lĩnh vực lập trình nhúng

1.5 Giới thiệu về giao tiếp I2C, UART và Tín hiệu Analog.

I2C và UART: Linh hoạt trong việc kết nối các thiết bị số trong hệ thống, Tốc độtruyền có thể được đặt cố định

Tín hiệu analog: Linh hoạt trong việc biểu diễn dữ liệu liên tục, Tốc độ truyền phụthuộc vào tần số của tín hiệu

1.5.1 Giao tiếp I2C [19][20]

 Giới thiệu về giao tiếp I2C.

I2C là tên viết tắt của cụm từ sau tiếng anh “Inter-Integrated Circuit” Nó là giaothức giao tiếp được phát triển bởi Philips Semiconductors dùng để truyền dữ liệu giữamột bộ xử lý trung tâm với nhiều IC trên cùng một board mạch chỉ sử dụng hai dâylàm đường truyền tín hiệu giữa các thiết bị:

Hình 1.11 Giao tiếp I2C

- SDA (Serial Data) - đường truyền cho master và slave để gửi và nhận dữliệu

- SCL (Serial Clock) - đường mang tín hiệu xung nhịp

I2C là một giao thức truyền thông nối tiếp, vì vậy dữ liệu được truyền từng bit dọctheo một đường duy nhất (đường SDA)

Do tính đơn giản của nó nên loại giao thức này được sử dụng rộng rãi cho giaotiếp giữa vi điều khiển và mảng cảm biến, các thiết bị hiển thị, thiết bị IoT,EEPROMs,

Đây là một loại giao thức giao tiếp nối tiếp đồng bộ Nó có nghĩa là các bit dữ liệuđược truyền từng bit một theo các khoảng thời gian đều đặn được thiết lập bởi một tínhiệu đồng hồ tham chiếu

 Cách hoạt động của giao tiếp I2C.

Giao tiếp I2C bao gồm quá trình truyền nhận dữ liệu giữa các thiết bị chủ tớ, hayMaster - Slave

Thiết bị Master là 1 vi điều khiển, nó có nhiệm vụ điều khiển đường tín hiệu SCL

và gửi nhận dữ liệu hay lệnh thông qua đường SDA đến các thiết bị khác

Các thiết bị nhận các dữ liệu lệnh và tín hiệu từ thiết bị Master được gọi là cácthiết bị Slave Các thiết bị Slave thường là các IC, hoặc thậm chí là vi điều khiển.Master và Slave được kết nối với nhau bằng hai đường bus SCL và SDA đều hoạtđộng ở chế độ Open Drain, nghĩa là bất cứ thiết bị nào kết nối với mạng I2C này cũngchỉ có thể kéo 2 đường bus này xuống mức thấp (LOW), nhưng lại không thể kéo đượclên mức cao Vì để tránh trường hợp bus vừa bị 1 thiết bị kéo lên mức cao vừa bị 1thiết bị khác kéo xuống mức thấp gây hiện tượng ngắn mạch Do đó cần có 1 điện trờ (

từ 1 – 4,7 kΩ) để giữ mặc định ở mức cao

Hình 1.12 Cách hoạt động của I2C

Với I2C, dữ liệu được truyền trong các tin nhắn Tin nhắn được chia thành cáckhung dữ liệu Mỗi tin nhắn có một khung địa chỉ chứa địa chỉ nhị phân của địa chỉslave và một hoặc nhiều khung dữ liệu chứa dữ liệu đang được truyền Thông điệpcũng bao gồm điều kiện khởi động và điều kiện dừng, các bit đọc / ghi và các bit ACK/ NACK giữa mỗi khung dữ liệu:

Điều kiện khởi động: Đường SDA chuyển từ mức điện áp cao xuống mức điện ápthấp trước khi đường SCL chuyển từ mức cao xuống mức thấp

Điều kiện dừng: Đường SDA chuyển từ mức điện áp thấp sang mức điện áp caosau khi đường SCL chuyển từ mức thấp lên mức cao

Bit địa chỉ: Thông thường quá trình truyền nhận sẽ diễn ra với rất nhiều thiết bị, ICvới nhau Do đó để phân biệt các thiết bị này, chúng sẽ được gắn 1 địa chỉ vật lý 7 bit

cố định

Bit đọc / ghi: Bit này dùng để xác định quá trình là truyền hay nhận dữ liệu từ thiết

bị Master Nếu Master gửi dữ liệu đi thì ứng với bit này bằng ‘0’, và ngược lại, nhận

dữ liệu khi bit này bằng ‘1’

Bit ACK / NACK: Viết tắt của Acknowledged / Not Acknowledged Dùng để sosánh bit địa chỉ vật lý của thiết bị so với địa chỉ được gửi tới Nếu trùng thì Slave sẽđược đặt bằng ‘0’ và ngược lại, nếu không thì mặc định bằng ‘1’

Bit dữ liệu: Gồm 8 bit và được thiết lập bởi thiết bị gửi truyền đến thiết bị nhân.Sau khi các bit này được gửi đi, lập tức 1 bit ACK/NACK được gửi ngay theo sau đểxác nhận rằng thiết bị nhận đã nhận được dữ liệu thành công hay chưa Nếu nhậnthành công thì bit ACK/NACK được set bằng ‘0’ và ngược lại.

 Ưu điểm và nhược điểm của giao tiếp I2C.

 Ưu điểm

- Chỉ sử dụng hai dây

- Hỗ trợ nhiều master và nhiều slave

- Bit ACK / NACK xác nhận mỗi khung được chuyển thành công

- Phần cứng ít phức tạp hơn so với UART

- I2C cho phép nhiều thiết bị được kết nối trên cùng một bus, giúp tiết kiệm số chânkết nối trên vi điều khiển hoặc vi xử lý

- Mỗi thiết bị trên bus có một địa chỉ riêng biệt, cho phép dễ dàng chọn lựa vàtruyền dữ liệu với các thiết bị cụ thể

- Giao thức nổi tiếng và được sử dụng rộng rãi

 Nhược điểm

- So với các giao thức như SPI, tốc độ truyền dữ liệu của I2C thường thấp hơn

- Do sử dụng mức điện áp để biểu diễn dữ liệu, I2C có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễuđiện từ và nhiễu từ các nguồn khác

- Kích thước của khung dữ liệu bị giới hạn ở 8 bit

- Cần phần cứng phức tạp hơn để triển khai so với SPI

Tóm lại, I2C là một giao thức linh hoạt và phổ biến, nhưng cũng có nhược điểmcần xem xét khi thiết kế hệ thống Sự lựa chọn giữa I2C và các giao thức khác thườngphụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và điều kiện hoạt động

1.5.2 Giao tiếp UART [21]

 Giới thiệu về giao tiếp UART.

UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter – Bộ truyền nhận dữ liệukhông đồng bộ) là một giao thức truyền thông phần cứng dùng giao tiếp nối tiếp khôngđồng bộ và có thể cấu hình được tốc độ

Giao thức UART là một giao thức đơn giản và phổ biến, bao gồm hai đườngtruyền dữ liệu độc lập là TX (truyền) và RX (nhận) Dữ liệu được truyền và nhận quacác đường truyền này dưới dạng các khung dữ liệu (data frame) có cấu trúc chuẩn, vớimột bit bắt đầu (start bit), một số bit dữ liệu (data bits), một bit kiểm tra chẵn lẻ (paritybit) và một hoặc nhiều bit dừng (stop bit)

Thông thường, tốc độ truyền của UART được đặt ở một số chuẩn, chẳng hạn như

9600, 19200, 38400, 57600, 115200 baud và các tốc độ khác Tốc độ truyền này địnhnghĩa số lượng bit được truyền qua mỗi giây Các tốc độ truyền khác nhau thườngđược sử dụng tùy thuộc vào ứng dụng và hệ thống sử dụng

Hình 1.13 Giao tiếp UART

Chân Tx (truyền) của một chip kết nối trực tiếp với chân Rx (nhận) của chip kia vàngược lại Thông thường, quá trình truyền sẽ diễn ra ở 3.3V hoặc 5V UART là mộtgiao thức một master, một slave, trong đó một thiết bị được thiết lập để giao tiếp vớiduy nhất một thiết bị khác

Dữ liệu truyền đến và đi từ UART song song với thiết bị điều khiển (ví dụ: CPU).Khi gửi trên chân Tx, UART đầu tiên sẽ dịch thông tin song song này thành nốitiếp và truyền đến thiết bị nhận

UART thứ hai nhận dữ liệu này trên chân Rx của nó và biến đổi nó trở lại thànhsong song để giao tiếp với thiết bị điều khiển của nó

 Cách hoạt động của giao tiếp UART.

Uart truyền dữ liệu nối tiếp, theo 1 trong 3 chế độ:

- Simplex: Chỉ tiến hành giao tiếp một chiều

- Half duplex: Dữ liệu sẽ đi theo một hướng tại 1 thời điểm

- Full duplex: Thực hiện giao tiếp đồng thời đến và đi từ mỗi master và slave

Chân Tx (truyền) của một chip sẽ kết nối trực tiếp với chân Rx (nhận) của chipkhác và ngược lại Quá trình truyền dữ liệu thường sẽ diễn ra ở 3.3V hoặc 5V Uart làmột giao thức giao tiếp giữa một master và một slave Trong đó 1 thiết bị được thiếtlập để tiến hành giao tiếp với chỉ duy nhất 1 thiết bị khác

Dữ liệu truyền đến và đi từ Uart song song với thiết bị điều khiển Khi tín hiệu gửitrên chân Tx (truyền), bộ giao tiếp Uart đầu tiên sẽ dịch thông tin song song này thành

dạng nối tiếp và sau đó truyền tới thiết bị nhận Chân Rx (nhận) của Uart thứ 2 sẽ biếnđổi nó trở lại thành dạng song song để giao tiếp với các thiết bị điều khiển.

Dữ liệu truyền qua Uart sẽ đóng thành các gói (packet) Mỗi gói dữ liệu chứa 1 bit bắtđầu, 5 – 9 bit dữ liệu (tùy thuộc vào bộ Uart), 1 bit chẵn lẻ tùy chọn và 1 bit hoặc 2 bitdừng

Quá trình truyền dữ liệu Uart sẽ diễn ra dưới dạng các gói dữ liệu này, bắt đầubằng 1 bit bắt đầu, đường mức cao được kéo dần xuống thấp Sau bit bắt đầu là 5 – 9bit dữ liệu truyền trong khung dữ liệu của gói, theo sau là bit chẵn lẻ tùy chọn để nhằmxác minh việc truyền dữ liệu thích hợp Sau cùng, 1 hoặc nhiều bit dừng sẽ đượctruyền ở nơi đường đặt tại mức cao Vậy là sẽ kết thúc việc truyền đi một gói dữ liệu

 Ưu điểm và nhược điểm của giao tiếp UART.

 Ưu điểm

- Chỉ cần dùng 2 dây truyền dữ liệu

- Không cần đến tín hiệu clock

- Có 2 bit chẵn lẻ nên có thể kiểm tra lỗi dễ dàng

- Cấu trúc gói dữ liệu có thể thay đổi được miễn là cả 2 bên đều được thiết lập đểgiao tiếp với nhau

- Không cần một tín hiệu đồng hồ chung giữa các thiết bị, giảm phức tạp và chi phí

- Phương pháp giao tiếp Uart có nhiều tài liệu hướng dẫn và cũng là bộ truyền dữliệu đang được sử dụng rộng rãi hiện nay

- UART có khả năng đạt được tốc độ truyền dữ liệu cao, tùy thuộc vào cấu hình vàyêu cầu cụ thể

 Nhược điểm

- Kích thước của khung dữ liệu giới hạn tối đa là 9 bit, khá nhỏ so với nhu cầu sửdụng

- Không được hỗ trợ nhiều hệ thống master và slave

- Tốc độ truyền của mỗi giao tiếp Uart phải nằm trong khoảng 10% của nhau

- UART chỉ hỗ trợ kết nối điểm-điểm, nghĩa là chỉ có thể kết nối giữa hai thiết bị.Điều này làm giảm khả năng mở rộng trong các môi trường mà nhiều thiết bị cầngiao tiếp với nhau

Tóm lại, Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng, lựa chọn giữa UART và cácphương tiện truyền thông khác sẽ phụ thuộc vào các yếu tố như độ tin cậy, tốc độ, vàcấu trúc hệ thống tổng thể

 Ứng dụng của giao tiếp UART.

Ta có thể kể đến một số ứng dụng cơ bản như:

Kết nối thiết bị điện tử với máy tính: chẳng hạn như vi điều khiển, cảm biến,

màn hình hiển thị, máy in và các thiết bị khác Khi được kết nối với máy tính, các thiết

bị này có thể gửi và nhận dữ liệu thông qua cổng giao tiếp UART

Giao tiếp giữa các vi điều khiển: Các vi điều khiển này có thể truyền và nhận dữ

liệu để thực hiện các tác vụ như điều khiển động cơ, đo lường và kiểm soát các thông

số, và điều khiển các thiết bị khác

Giao tiếp không dây: Giao thức UART có thể được sử dụng để giao tiếp không

dây giữa các thiết bị, chẳng hạn như các thiết bị Bluetooth hoặc Wi-Fi Trong trườnghợp này, các dữ liệu được truyền qua sóng radio hoặc sóng vô tuyến

Điều khiển robot: Các thiết bị như bộ điều khiển và các mô-đun điều khiển robot

có thể sử dụng giao thức UART để gửi và nhận dữ liệu từ nhau

Hệ thống đo lường: Giao thức UART có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị

đo lường với các thiết bị khác, chẳng hạn như máy tính hoặc các thiết bị nhúng Cácthiết bị đo lường có thể gửi dữ liệu về các thông số đo được thông qua cổng UART, vàthiết bị nhận có thể hiển thị hoặc xử lý dữ liệu này

1.5.3 Giao tiếp tín hiệu Analog [22]

 Giới thiệu về giao tiếp tín hiệu Analog.

Tín hiệu Analog hay tín hiệu tương tự, tín hiệu liên tục là tên gọi của dòng tín hiệu

mà các sóng sẽ tương tự nhau về bản chất, nhưng sẽ khác nhau về cường độ tín hiệu.Tín hiệu Analog biểu thị là một đường liên tục (ví dụ sin, cos hoặc đường cong lênxuống bất kỳ) Biên độ , tần số hoặc pha của tín hiệu thay đổi liên tục theo thời gianhoặc trong một khoảng thời gian liên tục

Để đơn giản hơn chúng ta có ví dụ ở một đài phát thanh các sóng tín hiệu sẽ đi lên và

đi xuống tùy vào âm thanh gốc Chúng ta nói to thì tín hiệu đi lên, nhỏ thì tín hiệu đixuống

Trong quá trình truyền tín hiệu tương tự, tín hiệu thông tin trước tiên được chuyểnđổi thành tín hiệu điện dao động gần như "giống hệt" (do đó có tên là "analog"), sau đóđược truyền qua các phương tiện có dây hoặc không dây Sau khi nhận được tín hiệuđiện, chúng sẽ khôi phục lại tín hiệu thông tin

Cho dù đó là điện thoại có dây hay truyền hình phát sóng không dây, tín hiệutương tự đã được sử dụng để truyền tín hiệu trong một thời gian dài Có thể nói rằngtín hiệu tương tự gần như "giống hệt" tín hiệu gốc và dường như nó sẽ đạt được hiệuứng truyền tốt Tuy nhiên, thực tế lại ngược lại

Trước đây, chúng ta thường gặp phải những tiếng ồn khó hiểu và ồn ào khi gọi; Sovới việc nghe màn trình diễn của ban nhạc trong bản giao hưởng trực tiếp, bản giaohưởng qua loa đài luôn thiếu nhiều hơn, đôi khi có những bông tuyết trên hình ảnh TV.Điều này là do tín hiệu phải trải qua quá trình xử lý và truyền, trong quá trình truyền

và các thiết bị này chắc chắn sẽ tạo ra một số nhiễu

- Một ưu điểm khác của tín hiệu tương tự là khi đạt được hiệu ứng tương tự, xử lýtín hiệu analog đơn giản hơn xử lý tín hiệu số Việc xử lý tín hiệu tương tự có thểđược thực hiện trực tiếp thông qua các thành phần mạch tương tự (như bộ khuếchđại hoạt động, v.v.), trong khi xử lý tín hiệu số thường liên quan đến các thuật toánphức tạp và thậm chí yêu cầu bộ xử lý tín hiệu số chuyên dụng

 Nhược điểm

- Nhược điểm chính của tín hiệu tương tự là nó luôn bị ảnh hưởng bởi nhiễu (thayđổi ngẫu nhiên không mong muốn trong tín hiệu) Sau khi tín hiệu được sao chépnhiều lần hoặc truyền qua khoảng cách xa, ảnh hưởng của những tiếng ồn ngẫunhiên này có thể trở nên rất đáng kể

- Hiệu ứng nhiễu có thể gây mất tín hiệu Gần như không thể khôi phục lại tín hiệutương tự bị hỏng, bởi vì sự khuếch đại của tín hiệu mong muốn cũng sẽ khuếch đạitín hiệu nhiễu Nếu có một khoảng cách lớn giữa tần số nhiễu và tần số của tín

hiệu mong muốn, một bộ lọc điện tử có thể được lọc nhiễu của một tần số cụ thể,nhưng giải pháp này chỉ có thể làm giảm tác động của nhiễu.

- Tín hiệu analog có thể nhạy cảm với các thay đổi nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tốkhác trong môi trường xung quanh

- Tín hiệu analog có thể chịu ảnh hưởng của sai số và biến động trong quá trìnhtruyền Điều này có thể làm giảm chính xác của tín hiệu và tăng độ lệch

1.6 Các linh kiện được sử dụng trong đề tài.

1.6.1 Arduino Uno R3 ATmega328 SMD CH340 [23][24]

Arduino Uno R3 ATmega328 SMD CH340 là phiên bản giá rẻ sử dụng IC nạp vàgiao tiếp UART CH340 cùng với vi điều khiển chính ATMEGA328P-AU ArduinoUno R3 ATMega328 SMD với chip CH340 là một công cụ phát triển mạnh mẽ và linhhoạt, được sử dụng rộng rãi trong cộng đồng điện tử và lập trình nhúng Nó thích hợpcho cả người mới bắt đầu và những người có kinh nghiệm trong lĩnh vực này

Hình 1.15 Arduino Uno R3 Atmega328 SMD CH340

Thông số kỹ thuật

Vi điều khiển: ATmega328

Điện áp hoạt động: 5V

Điện áp đầu vào (khuyến nghị): 7-12V

Điện áp đầu vào (giới hạn): 6-20V

Chân I/O kỹ thuật số: 14 (trong đó 6 chân cung cấp đầu raPWM)

Chân đầu vào tương tự: 6

Dòng điện một chiều trên mỗi chân I/O: 40 mA

Dòng điện một chiều cho chân 3,3V: 50 mA

Bộ nhớ Flash: 32 KB (ATmega328) trong đó 0,5 KB được sử dụng bởi bootloaderSRAM: 2 KB (ATmega328)

EEPROM: 1 KB (ATmega328)