Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ, nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim

Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: 0,75đ - Thiết kế được thiết bị đo nhiệt độ, nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim - Sinh viên đã vận dụng các kiến thức đã họ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử CHUYÊN NGÀNH: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO NHIỆT ĐỘ, NỒNG ĐỘ CỒN VÀ THEO DÕI NHỊP TIM

Sinh viên thực hiện : Phan Mạnh Cường-Trần Hữu Lộc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử CHUYÊN NGÀNH: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO NHIỆT ĐỘ, NỒNG ĐỘ CỒN VÀ THEO DÕI NHỊP TIM

Sinh viên thực hiện : Phan Mạnh Cường-Trần Hữu Lộc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Phan Mạnh Cường

2 Lớp: 17KTDT1 Mã SV: 1711505210106

3 Tên đề tài: Thiết bị đo nhiệt độ, nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim

4 Người hướng dẫn: Võ Thị Hương Học hàm/ học vị: Thạc Sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (1đ)

- Đề tài đã tích hợp ba chức năng (đo nồng độ cồn, nhiệt độ, nhịp tim) trên một thiết bị vàcập nhật được trên web

- Thiết bị này sẽ giúp theo dõi tình hình sức khỏe tại nhà và hỗ trợ các cơ sở y tế trongthời gian dịch Covid-19, đo nồng độ cồn cho biết được mức an toàn để tránh rủi rokhi sử dụng rượu bia

- Đề tài đã hoàn thành 100% mục tiêu đề ra ngoài ra

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (3,75đ)

- Sinh viên đã hoàn thành 100% nhiệm vụ yêu cầu của đồ án Ngoài ra đồ án còn thiết

kế thêm tính năng đo nồng độ bão hòa oxi trong máu và độ ẩm trong không khí Tuy nhiên mô hình thiết bị chưa chắc chắn, nhỏ gọn

- Sinh viên Phan Mạnh Cường hoàn thành nhiệm vụ về thiết kế phần cứng, thi công bo mạch

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (1,5đ)

- Hình thức đúng theo quy định, lập luận rõ ràng, cấu trúc logic, bố cục gồm 4 chương tương đối hợp lý

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (0,75đ)

- Thiết kế được thiết bị đo nhiệt độ, nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim

- Sinh viên đã vận dụng các kiến thức đã học (như sử dụng sử dụng NodeMCUESP8266, các cảm biến nhịp tim, cảm biến nồng độ cồn, cảm biến nhiệt độ, một số thiết bịđầu ra và phần mềm Proteus và Arduino IDE) để phân tích, tổng hợp, đánh giá và đã đápứng được nhiệm vụ yêu cầu của đồ án đầy đủ, rõ ràng

- Đề tài có khả năng ứng dụng cho mỗi hộ gia đình, lối vào các chợ, siêu thị, hỗ trợ cho các cơ sở y tế, quán rượu bia, các chốt cảnh sát giao thông

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

- Cần so sánh cụ thể hơn với các thiết bị khác.

- Sửa một số lỗi chính tả, đánh số thứ tự trích dẫn tài liệu tham khảo theo thứ tự từ

nhỏ đến lớn ([1], [2], [3], …)

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (1,75đ)

1.1.1 Sinh viên làm việc đúng theo kế hoạch, chịu khó

nghiên cứu học hỏi, có tiếp thu các góp ý của GVHD nhưng

vẫn còn hạn chế về kiến thức và việc trình bày văn bản,

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trần Hữu Lộc

3 Tên đề tài: Thiết kê thiết bị đo nhiệt độ, nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim

4 Người hướng dẫn: Võ Thị Hương Học hàm/ học vị: Thạc sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (1đ)

- Đề tài đã tích hợp ba chức năng (đo nồng độ cồn, nhiệt độ, nhịp tim) trên một thiết

bị và cập nhật được trên web

- Thiết bị này sẽ giúp theo dõi tình hình sức khỏe tại nhà và hỗ trợ các cơ sở y tếtrong thời gian dịch Covid-19, đo nồng độ cồn cho biết được mức an toàn để tránh rủi

ro khi sử dụng rượu bia

- Đề tài đã hoàn thành 100% mục tiêu đề ra ngoài ra

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (3,75đ)

- Đồ án đã hoàn thành 100% nhiệm vụ yêu cầu của đồ án Ngoài ra đồ án còn thiết kếthêm tính năng đo nồng độ bão hòa oxi trong máu và độ ẩm trong không khí Tuy

nhiên mô hình thiết bị chưa chắc chắn, nhỏ gọn

- Sinh viên Trần Hữu Lộc hoàn thành nhiệm vụ về thiết kế thi công phần mềm trênArduino

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (1,5đ)

Hình thức đúng theo quy định, lập luận rõ ràng, cấu trúc logic, bố cục gồm 4

chương tương đối hợp lý

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (0,75đ)

-Thiết kế được thiết bị đo nhiệt độ, nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim

Sinh viên đã vận dụng các kiến thức đã học (như sử dụng sử dụng NodeMCUESP8266, các cảm biến nhịp tim, cảm biến nồng độ cồn, cảm biến nhiệt độ, một số thiết bịđầu ra và phần mềm Proteus và Arduino IDE) để phân tích, tổng hợp, đánh giá và đã đápứng được nhiệm vụ yêu cầu của đồ án đầy đủ, rõ ràng

trợ cho các cơ sở y tế, quán rượu bia, các chốt cảnh sát giao thông.

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

- Sản phẩm chưa được nhỏ gọn

- Cần so sánh cụ thể hơn với các thiết bị khác

- Sửa một số lỗi chính tả, đánh số thứ tự trích dẫn tài liệu tham khảo theo thứ tự từ nhỏ đến lớn ([1], [2], [3], …)

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (1,75đ)

1.1.2 Sinh viên làm việc đúng theo kế hoạch, chịu khó nghiên cứu học hỏi, có tiếp thu các góp ý của GVHD nhưng vẫn còn hạn chế về kiến thức và việc trình bày văn bản, thái độ làm việc tốt.

đề cương chi tiết học phần ĐATN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Phan Mạnh Cường, Trần Hữu Lộc

2 Lớp: 17KTDT1 Mã SV: 1711505210106, 1711505210115.

3 Tên đề tài: Thiết bị đo nhiệt độ nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim

4 Người phản biện: Nguyễn Văn Thịnh Học hàm/ học vị: Thạc sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài:

- Nhiệm vụ đặt ra của đề tài mang tính cấp thiết hiện nay, có tính mới;

- Đạt được mục tiêu ở quy mô nghiên cứu, làm cơ sở hướng tới khả năng ứng

dụng

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án:

- Nhóm sinh viên đã giải quyết được các nội dung đặt ra của nhiệm vụ đề

tài về nghiên cứu, vận dụng cơ sở lý thuyết vào việc thiết kế và thi công

mô hình “thiết bị đo nhiệt độ, nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim”;

- Mô hình thiết bị chưa được nhỏ gọn, bố trí chưa tiện lợi khi sử dụng;

- Thiết bị khởi động và hoạt động trên nền của mạng wifi thể hiện qua lưu

đồ thuật toán và giải thích tại các trang 49-51, cho thấy sau khi kết nối

wifi thiết bị bắt đầu đọc cảm biến;

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp:

- Hình thức trình bày đúng theo quy định;

- Nội dung đồ án gồm 4 chương, có sự logic giữa các chương;

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài:

- Đã hiểu và vận dụng được kiến thức về kỹ thuật điện tử, kỹ thuật lập trình

vào thiết kế mạch và mô hình;

- Đã đạt kỹ năng cơ bản về thiết kế thi công mạch điện tử, lắp ráp hoàn

thành mô hình ứng dụng

đề cương chi tiết học phần ĐATN

- Đã thi công mô hình với nhiều ứng dụng tích hợp trên cùng một khối xử

lý trung tâm;

- Thiết bị sau chế tạo chưa được kiểm thử, đánh giá bằng số liệu thống kê

trên nhiều người khác nhau

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

- Các nội dung đưa ra nếu không phải là kết quả tự nghiên cứu cần phải

trích dẫn từ tài liệu cụ thể Theo tài liệu tham khảo gồm 36 tài liệu nhưng

chỉ trích dẫn 7 tài liệu Cần phải xem lại từng đoạn hay phần nội dung và

đưa tài liệu tham khảo vào phù hợp với mỗi đoạn hay phần nội dung đó;

- Cần rà soát toàn bộ tập báo cáo và chỉnh sửa lỗi kiến thức, chính tả và

cách diễn đạt về hành văn;

- Ví dụ: Hình vẽ tại trang 51 chưa có tên ở dưới hình; IOT; Hình 2.5 Cảm

biến nhịp tim PulseSensor (đúng là Hình 2.5: Cảm biến nhịp tim PulseSensor );

Bảng 2.3 Bảng điện thế phân cực thuận của các loại LED thường dùng

(đúng là Bảng 2.3: Bảng điện thế phân cực thuận của các loại LED thường dùng)…

tối đa

Điểm đánh giá

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải quyết

1a

- Tính cấp thiết, tính mới (nội dung chính của ĐATN có những

phần mới so với các ĐATN trước đây);

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; giá trị ứng dụng thực tiễn; 1,0 1,0

1b

- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức cơ

bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu;

- Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá;

- Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đặt ra;

3,0 2,5

1c - Chất lượng sản phẩm ĐATN về nội dung báo cáo, bản vẽ, chương trình, mô hình, hệ thống,…; 3,0 2,5

1d

- Có kỹ năng sử dụng phần mềm ứng dụng trong vấn đề nghiên

cứu (thể hiện qua kết quả tính toán bằng phần mềm);

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu (thể

hiện qua các tài liệu tham khảo)

1,0 0,75

2 Kỹ năng trình bày báo cáo đồ án tốt nghiệp 2,0 1,5

3 Tổng điểm theo thang 10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân) 8,25

đề cương chi tiết học phần ĐATN

- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ:

1 Cho biết số liệu thống kê về người uống bia của nước ta và các nước

khác trên thế giới để đi đến kết luận, nhận định “nước ta được xem là

một trong những quốc gia sử dụng rượu bia nhiều nhất trên thế giới”?

(tại 2 dòng đầu phần mở đầu)

2 Thiết bị đo nhiệt độ, nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim đã chế tạo, hoạt

động theo lưu đồ thuật toán tại trang 49, 51 Vậy trong trường hợp không

có mạng wifi thì thiết bị này có hoạt động được không? Hãy so sánh sự

tiện lợi giữa thiết bị đo không cần mạng wifi và thiết bị đo có dùng đến

mạng wifi

3 Độ chính xác về kết quả đo của thiết bị được đánh giá như thế nào sau

khi chế tạo? Thiết bị này đã được kiểm thử trên số nhiều người hay

chưa? Nếu có, hãy báo cáo bằng số liệu thống kê và kết luận

Đà Nẵng, ngày 19 tháng 8 năm 2021

Người phản biện

Nguyễn Văn Thịnh

Tên đề tài: THIẾT BỊ ĐO NHIỆT ĐỘ, NỒNG ĐỘ CỒN VÀ THEO DÕI NHỊP

em đã đưa ra ý tưởng làm một thiết bị tích hợp ba chức năng đó

là :Đo cảnh báo nhiệt độ, nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim Mục đíchgiúp chúng ta có thể theo dõi sức khỏe của người sử dụng một cáchlinh hoạt nhất, đối với những sự cố mà chúng ta hay gặp phải

Đã có một vài đề tài về vấn đề này, nhưng có lẽ những hệ thống đã

có chưa đủ đáp ứng được yêu cầu này Ở đề tài này chúng em, đưa

ra một giải pháp mới ở cả ba chức năng của thiết bị Chức năng đo

độ cồn sẽ thông báo cho người dùng biết mức an toàn, nếu sử dụngquá mức thiết bị sẽ cảnh báo đồng thời hiển thị lên màn hình để đảmbảo thấp nhất các sự cố có thể xảy ra do bia rượu Chức năng đonhiệt độ sẽ tự động đo và cập nhật nhiệt độ lên màn hình Chức năng

đo nhịp tim sẽ theo dõi nhịp tim và cập nhật lên web ở mỗi lần đo,

để người sử dụng biết và điều chỉnh sinh hoạt phù hợp

Ở đề tài này, chúng em đề cao sự linh hoạt của thiết bị Thiết bị sẽđược thiết kế nhỏ gọn Sử dụng pin, nên có thể mang đi bất cứ đâuvẫn có thể sử dụng được

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

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn:ThS VÕ THỊ HƯƠNG

1 Tên đề tài:

THIẾT BỊ ĐO NHIỆT ĐỘ, NỒNG ĐỘ CỒN VÀ THEO DÕI NHỊP TIM

2 Các số liệu ban đầu.

- Một NodeMCU ESP8266 V2, một module cảm biến nồng độ cồn MQ3, một cảmbiến nhịp tim MAX30100, một module cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11, một modulegiảm áp, một LCD 20x4, một module I2C

3 Nội dung thực hiện.

- Thiết kế, xây dựng thiết bị với ba chức năng đo nhiệt độ, nồng độ cồn và theo dõinhịp tim Chức năng đo nồng độ cồn sẽ đo nồng độ cồn người sử dụng, nếu hơi thở cónồng độ cồn vượt mức cho phép thì thiết bị sẽ sáng đèn cảnh báo Chức năng đo nhiệt

độ sẽ tự động đo và cập đo nhiệt độ lên màn hình Chức năng đo nhịp tim sẽ theodõi và cập nhật nhịp tim của người sử dụng

4 Các sán phẩm dự kiến

-Thiết kế được thiết bị đo nhiệt độ, nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim

- Báo cáo tổng kết đề tài

5 Ngày giao đồ án: 18/01/2021

6 Ngày nộp đồ án: 02/05/2021

Đà Nẵng, ngày 18 tháng 01 năm 2021

Trưởng Bộ Môn Người hướng dẫn

Võ Thị Hương

Phan Mạnh CườngTrần Hữu Lộc

Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, lời đầu tiên cho phép chúng em được gửi

lời cảm ơn chân thành đến toàn thể quý thầy cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

Đà Nẵng nói chung và các thầy cô trong Khoa Điện - Điện Tử nói riêng, những

người đã tận tình hướng dẫn, trang bị cho chúng em những kiến thức nền tảng và kiếnthức chuyên ngành quan trọng, giúp nhóm chúng em có được cơ sở lý thuyết vữngvàng và đã luôn tạo điều kiện giúp đỡ tốt nhất cho chúng em trong quá trình học tập vànghiên cứu

Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn cô Võ Thị Hương đã tận tình giúp đỡ,đôn

đốc ,đưa ra những định hướng nghiên cứu cũng như hướng giải quyết một số vấn đề đểchúng em có thể thực hiện tốt đề tài Trong thời gian làm việc với cô, chúng em đãkhông ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức được chỉ dạy từ cô, luôn thể hiện một thái

độ nghiên cứu nghiêm túc, hiệu quả và đây cũng là điều rất cần thiết trong quá trìnhhọc tập và làm việc sau này đối với chúng em

Mặc dù đã cố gắng hết sức, xong do điều kiện thời gian và kinh nghiệm thực tế củanhóm nghiên cứu còn ít, cho nên để tài không thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, chúng

em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy, cô giáo

Xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng , ngày 02 tháng 05 năm 2021 Sinh viên thực hiện

Phan Mạnh CườngTrần Hữu Lộc

Kính gửi: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

Khoa Điện – Điện TửNhóm chúng em gồm 2 thành viên:

Phan Mạnh Cường – hiện là sinh viên lớp 17KTDT1, khoa Điện – Điện Tử,trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng

Trần Hữu Lộc – hiện là sinh viên lớp 17KTDT1, khoa Điện – Điện Tử, trườngĐại học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng

Chúng em xin cam đoan đồ án này là kết quả do chúng em tự tính toán, thiết kế

và nghiên cứu, không sao chép của ai, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.s VõThị Hương Nếu có bất kì sự vi phạm nào, nhóm chúng em xin chịuhoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi sự kỷ luật của khoa và nhàtrường

Xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 02 tháng 05 năm 2021

Sinh viên thựchiện đồ án

Phan Mạnh Cường Trần Hữu Lộc

TÓM TẮT iv

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v

LỜI CẢM ƠN viii

LỜI CAM ĐOAN ix

MỤC LỤC x

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH ẢNH xiii

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xv

Mở đầu 1

Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2

1.1 Đặt vấn đề 2

1.2 Mục tiêu 3

1.3 Nội dung nghiên cứu 3

1.4 Các phần chính của hệ thống 3

1.5 Bố cục báo cáo 4

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 Giới thiệu chương 5

2.2 Cảm biến nồng độ cồn 5

2.2.1 Khái niệm nồng độ cồn 5

2.2.2 Cảm biến nồng độ cồn 5

2.3 Cảm biến nhịp tim 7

2.3.1 Khái niệm nhịp tim 7

2.3.2 Các loại cảm biến nhịp tim 7

2.3.2.1 Cảm biến nhịp tim MAX30100 8

2.3.2.2 Cảm biến nhịp tim PulseSensor 10

2.4 Cảm biến nhiệt độ 11

2.4.1 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 11

2.4.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22 12

2.5 LCD I2C 13

2.5.2 LCD 1602 13

2.5.3 LCD 2004 15

2.5.4 Module I2C 16

2.6 LED cảnh báo 17

2.7 MCU 18

2.7.1 Giới thiệu về MCU 18

2.7.2 Arduino Uno R3 20

2.7.3 Arduino ATMEGA2560 20

2.7.4 NodeMCU ESP8266 V2 22

2.7.5 NodeMCU ESP8266 V3 24

2.8 Module hạ áp 25

2.9 Phần mềm được sử dụng 26

2.9.1 Arduino IDE 26

2.9.2 Web server 28

2.9.2.1 Giới thiệu Web server 28

2.9.2.2 Ngôn ngữ HTML 29

2.9.2.3 Ngôn ngữ CSS 31

2.10 Kết luận chương 32

Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 33

3.1 Giới thiệu chương 33

3.2 Tính toán và thiết kế hệ thống 33

3.2.1 Sơ đồ khối 33

3.2.2 Tính toán và thiết kế từng khối 34

3.2.2.1 Thiết kế khối đo nồng độ cồn 34

3.2.2.2 Khối đo nhịp tim 36

3.2.2.3 Khối đo nhiệt độ 38

3.2.2.4 Khối hiển thị 39

3.2.2.5 Khối cảnh báo 41

3.2.2.6 Khối xử lý trung tâm 41

3.2.2.7 Khối nguồn 43

3.2.2.8 Web server 43

4.1 Giới thiệu chương 46

4.2 Thi công phần cứng 46

4.2.1 Sơ đồ nguyên lý mach 46

4.2.2 Lắp ráp và thi công hệ thống 47

4.2.3 Thi công phần mềm 48 4.2.3.1.Chương trình đo nồng độ cồn 51

4.2.3.2.Chương trình đo nhịp tim 53

4.3.Đóng gói và lắp ráp mô hình 54

4.3.1 Hướng dẫn sử dụng 56 4.3.2 Đo kiểm tra chạy thử 59 4.3.3.Kết quả và đánh giá sản phầm 62

KẾT LUẬN 63

Kiến thức thu được 63

Hướng phát triển đề tài 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHỤ LỤC 1

Bảng 2.1 Bảng thống kê nhịp tim phụ thuộc vào độ tuổi 13

Bảng 2.2 Bản sơ đồ chân của LCD 20

Bảng 2.3 Bảng điện thế phân cực thuận của các loại LED thường dùng 23

Bảng 2.4 Bảng so sánh các loại Arduino 28

Bảng 2.5 Bảng so sánh giữa ESP8266 V2 và V3 31

Bảng 2.6 Bảng các tab trong HTML 36

Bảng 2.7 Bảng cấu trúc của một tài liệu HTML 36

Bảng 2.8 Bảng cấu trúc của một tài liệu CSS 37

Bảng 3.1 Bảng đánh giá mức độ say 41

Bảng 3.2 Bảng chân nối khối đo nồng độn cồn 41

Bảng 3.3 Bảng chân nối khối đo nhịp tim 43

Bảng 3.4 Bảng chân nối khối đo nhiệt độ 45

Bảng 3.5 Bảng chân nối khối hiển thị 46

Bảng 3.6 Bảng dòng điện và điện áp làm việc của các linh kiện 49

Bảng 4.1 Danh sách các linh kiện, module, cảm biến sử dụng trong board mạch 54

Hình 2.1 Module cảm biến nồng độ cồn MQ3 5

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý của module cảm biến MQ3 6

Hình 2.3 Cảm biến nhịp tim MAX30100 8

Hình 2.4 Mô tả đường đi của chùm sáng khi đo bằng cảm biến MAX30100 10

Hình 2.5 Cảm biến nhịp tim PulseSensor 10

Hình 2.6 Module cảm biến nhiệt độ DHT11 11

Hình 2.7 Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22 12

Hình 2.8 Màn hình LCD 1602 13

Hình 2.9 Màn hình LCD 2004 15

Hình 2.10 Module I2C 16

Hình 2.11 Cấu tạo của một LED 17

Hình 2.12 Mô tả chức năng chính của MCU trong một hệ thống 19

Hình 2.13 Arduino Uno R3 20

Hình 2.15 NodeMCU ESP8266 V2 23

Hình 2.16 NodeMCU ESP8266 V3 24

Hình 2.17 Module giảm áp 3 ngõ ra 26

Hình 2.18 Giao diện chính của Arduino IDE 27

Hình 2.19 Các nút lệnh của Arduino IDE 28

Hình 2.20 Mô hình hoạt động chung của một web server 28

Hình 2.21 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của web server 29

Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống 33

Hình 3.2 Sơ đồ chân kết nối của MQ3 34

Hình 3.3 Sơ đồ mạch khối đo nồng độ cồn 35

Hình 3.4 Sơ đồ chân kết nối của cảm biến MAX30100 36

Hình 3.5 Sơ đồ mạch khối đo nhịp tim 37

Hình 3.6 Sơ đồ chân kết nối của DHT11 37

Hình 3.7 Sơ đồ mạch khối đo nhiệt độ 38

Hình 3.8 Hình kết nối chân giữa LCD và I2C 39

Hình 3.9 Sơ đồ mạch khối hiển thị 40

Hình 3.10 LED màu đỏ 5mm 40

Hình 3.11 NodeMCU ESP8266 V2 41

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch vẽ bằng Proteus8 45

Hình 4.2 Sơ đồ mạch PCB đã phủ đồng 46

Hình 4.3 Hình 3D của board mạch 46

Hình 4.4 Lưu đồ thuật toán của hệ thống 48

Hình 4.5 Hình ảnh sản phẩm sau khi hoàn thành 50

Hình 4.6 Trang web sau khi hoàn thành 50

GPLX Giấy phép lái xe

sang kỹ thuật số

đánh dấu siêu văn bản

môi trường phát triển tích hợp

MỞ ĐẦU

Hiện nay, nước ta được xem là một trong những quốc gia sửdụng rượu bia nhiều nhất trên thế giới, đặc biệt là các quán nhậu,nhà hàng là nơi tập trung đông những người sử dụng rượu bia nhiều

mà không thể kiểm soát Chính vì thế tình trạng sử dụng rượu biatrước khi tham gia giao thông đang là vấn đề báo động trong nhữngnăm trở lại đây Sử dụng rượu bia trước khi tham gia giao thôngthường tài xế sẽ phản ứng chậm, buồn ngủ, thiếu tập trung, việcnhìn các biển báo hiệu, đèn tín hiệu, các phương tiện lưu thông kháckhông còn rõ ràng, không làm chủ được tốc độ, vượt ẩu lấn làn,…nên khả năng gây tai nạn rất cao

Và hiện tại vấn đề về đại dịch Covid – 19 là vấn đề cấp thiếtđang được xã hội quan tâm Tình hình dịch bệnh hiện nay rất phứctạp, không thể ra ngoài nhiều, sẽ gây khó khăn cho sinh hoạt hằngngày, cũng như các vấn đề về chăm sóc sức khỏe Vậy nên nhu cầutheo dõi và kiểm tra sức khỏe, và để ngăn ngừa những sự cố đángtiếc có thể xảy ra là thật sự cần thiết Nên chúng em nghĩ ra mộtthiết bị y tế nhỏ gọn có thể đo được nhiệt độ, nồng độ cồn và theodõi nhịp tim có thể giúp mọi người theo dõi tình hình sức khỏe màkhông cần phải tốn thời gian đến các cơ sở y tế để khám trong tìnhhình cách ly chống dịch

Chính vì thế chúng em muốn vận dụng những kiến thức đãđược học ở trường để phát triển một đề tài “Thiết kế hệ thống đo

gia đình có thể theo dõi sức khỏe hằng ngày tại nhà trong mùa đạidịch này, giúp cho những khu cách ly, những cơ sở y tế giảm bớt thờigian trọng việc kiểm tra sức khỏe, cũng như việc có thể biết đuợclượng nồng độ cồn trong người nhằm tránh những rủi ro đángtiếc.Ngoài những yêu cầu trên đề tài của chúng em còn có thể đothêm nồng độ bão hòa oxi trong máu và độ ẩm trong không khí

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI1.2 Đặt vấn đề

Thế kỷ 21 với sự phát triển của khoa học-xã hội đã giúp nâng cao đời sống củacon người, đặc biệt là sự phát triển lớn mạnh của internet Internet đã giúp con ngườikết nối được với nhau từ khắp mọi nơi, có thể làm việc từ xa nhờ có kết nối internet.Bước vào thời kì 4.0, internet đã có bước phát triển lớn mạnh Đó là kết hợp internetvào các hệ thống hỗ trợ cho cuộc sống hằng ngày, hệ thống đó được gọi là internet ofthings (gọi tắt là IOT), là một hệ thống giúp kêt nối con người với các thiết bị máymóc qua mạng mà không yêu cầu sự tương tác giữa con người và máy tính, nhằm phục

vụ nhu cầu sống hăng ngày IOT thúc đẩy sự phát triển và điều hành các hệ thốngnhằm hỗ trợ cho các lĩnh vực để tiến hành các hoạt động hằng ngày, hệ thống giám sát

và an ninh, lĩnh vực y tế, hoạt động vận tải hay kết hợp vào nhà thông minh v.v

Mục tiêu được đặt ra của đề tài là tạo ra được một thiết bị đơn giản giúp nângcao cuộc sống cho những người được hỗ trợ hay cũng như có thể giám sát thườngxuyên cho người bị các bệnh về tim mạch, người cao tuổi, người thường xuyên sửdụng các chất có cồn như rượu bia… Từ đó giảm bớt được những rủi ro không cầnthiết, hay những rào cản khó khăn trong việc theo dõi thông số sức khỏe quan trọng,tránh các chi phí chăm sóc sức khỏe không cần thiết khi mình có thể tự đo tại nhà, từ

đó cung cấp sự hỗ trợ y tế kịp thời và chính xác nhất Mặt khác, về việc sử dụng rượubia khi tham gia giao thông đã và đang gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho người

sử dụng rượu bia cũng như những người tham gia giao thông Vì vậy, thiết bị sẽ có thể

đo được lượng nồng độ cồn trong máu, từ đó giảm bớt được những rủi ro không cầnthiết

Bên cạnh đó thiết bị còn tích hợp thêm tính năng đo nhiệt độ, độ ẩm môi trườnggiúp cho người sử dụng có thể thường xuyên theo dõi nhiệt độ môi trường xung quanhhằng ngày

Vì vậy, từ những yếu tố trên, chúng em thực hiện đề tài “Thiết bị đo nhiệt độ,nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim” giúp mang lại những chức năng rất cần thiết để đảmbảo tính mạng và sức khỏe cho mọi người sau khi có sử dụng bia, rượu để tránh nhữngrủi ro không cần thiết cũng như chức năng theo dõi nhịp tim giúp chúng ta kịp thờiphát hiện để biết và điều chỉnh các hoạt động có lợi cho sức khỏe

1.3 Mục tiêu

Mục tiêu được đặt ra là tạo ra được một thiết bị đơn giản giúp nâng cao cuộcsống cho những người được hỗ trợ hay cũng như có thể giám sát thường xuyên chonhững người liên quan đến các bệnh về tim mạch, người cao tuổi, những người thườngxuyên sử dụng rượu bia và còn tích hợp thêm tính năng đo nhiệt độ để đo nhiệt độxung quanh Đây là một thiết bị đơn giản, gọn nhẹ, có thể đem theo mọi lúc, mọi nơi,giúp người dùng thuận tiện đo nhiệt độ hằng ngày, đo nồng độ cồn và kiểm tra nhịptim khi cần thiết và có thể kết nối wifi, cảnh báo cho người dùng cũng như người thânbiết để có những giải pháp kịp thời, phòng tránh sự cố đáng tiếc xảy ra Để làm đượcnhư vậy, đề tài đã sử dụng NodeMCU ESP8266 làm bộ xử lý trung tâm, với các cảmbiến nhịp tim, cảm biến nồng độ cồn, cảm biến nhiệt độ sẽ thực hiện đo các giá trị cần

đo để truyền các tín hiệu về trung tâm xử lý Cùng một số thiết bị đầu ra như tín hiệuphát sáng (đèn), LCD, Web server để hiển thị kết quả đo được

Chính vì sự cấp thiết hiện nay, vì vậy nhóm chúng tôi mong muốn lựa chọn đềtài “Thiết bị đo nhiệt độ, nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim” tạo ra một thiết bị đơngiản, dễ sử dụng, có thể thuận tiện đem theo mọi lúc và có thể đo giá trị ngay lập tức

để góp phần hạn chế những rủi ro không cần thiết, bảo vệ sức khỏe cho mọi người vànâng cao tiêu chí sức khỏe lên hàng đầu

1.4 Nội dung nghiên cứu

Ở đề tài “Thiết bị đo nhiệt độ nồng độ cồn và theo dõi nhịp tim” chúng tôi tiếnhành thực hiện nghiên cứu các nội dung sau:

 Nội dung 1: Tìm hiểu các mô hình hiện có, phân tích đặc điểm Từ đó lựa chọngiải pháp cho đề tài

 Nội dung 2: Thiết kế sơ đồ khối, lựa chọn linh kiện phù hợp cho đề tài

 Nội dung 3: Thiết kế hệ thống

 Nội dung 4: Thi công hệ thống

 Nội dung 5: Kết quả đạt được

 Nội dung 6: Đánh giá kết quả thực hiện và đề ra hướng phát triển

1.5 Các phần chính của hệ thống

Chúng tôi sử dụng NodeMCU ESP8266 làm trung tâm điều khiển

 Thiết bị đầu vào: đo đạt các giá trị cần thiết

+ Cảm biến nồn độ cồn MQ3 đo nồng độ cồn trong hơi thở

+ Cảm biến nhịp tim cập nhật nhịp tim mỗi lần đo cho người sử dụng

+ Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm giúp đo đạc nhiệt độ xung quanh

 Thiết bị đầu ra: nhận tín hiệu từ trung tâm truyền đến

+ Đèn: tượng trưng cho cảnh báo, có chức năng cảnh báo (LED đỏ) chongười dùng biết

+ LCD giúp hiển thị kết quả đo

1.6 Bố cục báo cáo

Trong báo cáo này, nhóm chúng tôi sẽ cố gắng trình bày một các thật chi tiết đểthầy cô đọc có thể dễ dàng hiểu rõ về các chức năng của từng linh kiện sử dụng trong

đề tài Bố cục của bản báo cáo bao gồm 5 chương như sau:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài, mục đích nghiên cứu, phạm vi và bố

cục của đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này tập trung vào những lý thuyết liên

quan đến đề tài bao gồm kiến thức về các linh kiện, thiết bị được sử dụng trong hệthống như các cảm biến, thiết bị ngoại vi, mạch điều khiển cũng như phần mềm vàngôn ngữ lập trình liên quan đến đề tài

Chương 3: Tính toán và thiết kế hệ thống Chương này sẽ đi trình bày một các

chi tiết về mô hình của hệ thống bao gồm sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của hệthống Tiếp đến là sẽ đi thiết kế hệ thống

Chương 4: Thi công hệ thống Dựa trên thiết kế hệ thống, tiến hành thi công

phần cứng và phần mềm cho hệ thống Kiểm tra và đánh giá kết quả sản phẩm

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.7 Giới thiệu chương

Chương này tập trung vào những lý thuyết liên quan đến đề tài bao gồm kiếnthức về các linh kiện, thiết bị được sử dụng trong hệ thống như các cảm biến, thiết bịngoại vi, mạch điều khiển cũng như phần mềm và ngôn ngữ lập trình liên quan đến đềtài

1.8 Cảm biến nồng độ cồn

1.8.1 Khái niệm nồng độ cồn

Nồng độ cồn là một số đo chỉ hàm lượng cồn (etanol) có trong thức uống cócồn (tính theo phần trăm thể tích) Độ cồn được tính theo số mililit etanol nguyên chấttrong 100mg dung dịch ở 20°C Ở một vài quốc gia, độ cồn được tính theo cấp Gay-Lussac (đặt theo tên nhà hóa học Pháp Joseph Louis Gay-Lussac) [17]

1.8.2 Cảm biến nồng độ cồn

Module cảm biến MQ3 được sử dụng để đo nồng độ cồn Hoạtđộng dựa trên nguyên tắt điện trở thay đổi do C2H5OH bay hơi tácđộng lên lớp SnO2 phủ trong cảm biến Ứng dụng để đo nồng độ cồntrong không khí, hơi thở cho thời gian đáp ứng nhanh, độ nhạy cao,sai số thấp, hoạt động ổn định trong thời gian dài Vì hoạt động trênnguyên tắt điện trở phụ thuộc nồng độ hơi C2H5OH nên dễ dàng sửdụng bằng phương pháp chia áp sau đó sử dụng MCU đọc ADC đểtính ngược ra nồng độ cồn

Hình 2.1 Module cảm biến nồng độ cồn MQ3Module cảm biến MQ3 thích hợp cho việc phát hiện nồng độ cồn trong hơi thở.Phát hiện khí phát ra từ etanol, alcohol Đặc điểm của module cảm biến MQ3 gồm 4chân gồm:[3]

 Dout: đầu ra là tín hiệu số 0 và 1

 Aout: đầu ra là tín hiệu tương tự từ 0 đến 1023

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý của module cảm biến MQ3[3]

 Dòng tiêu thụ: 150mA

có thể được kết nối trực tiếp với vđk)

1.9 Cảm biến nhịp tim

1.9.1 Khái niệm nhịp tim

Nhịp tim là số lần tim đập trên mỗi phút Nó phụ thuộc vàotừng cá nhân, tuổi tác, trọng lượng cơ thể, trạng thái hoạt động nhưngồi yên hay di chuyển, các bệnh lý mắc phải, các thuốc đang sửdụng, thậm chí nhiệt độ không khí cũng có thể ảnh hưởng tới nhịptim Nhưng tất cả yếu tố trên đều được dung hòa để đưa nhịp tim ổnđịnh thì lại nhờ sự phối hợp nhịp nhàng của hệ thần kinh trung ương,

hệ thần kinh tim, hệ mạch và các chất trung gian hóa học để làmcho cơ tim hoạt động hiệu quả

Nhịp tim tối đa mà con người có thể chịu được (Max HeartRate): đó là xác định nhịp tim lúc nghỉ ngơi, còn nhịp tim tối đa màmỗi người có thể chịu đựng được thì có thể tính theo công thức phổbiến sau:

dụ, một nam giới 30 tuổi thì MHR = 220 – 30 = 190 nhịp/phút

dụ, một nữ giới 30 tuổi thì MHR = 226 – 30 = 196 nhịp/phút[36]

Bảng 2.1 Bảng thống kê nhịp tim phụ thuộc vào độ tuổi

Tuổi Mạch bình thường (nhịp/phút)

1.9.2 Các loại cảm biến nhịp tim

Nhịp đập của tim là thông số rất quan trọng trong việc xây dựng một bài tập thểdục khoa học Cảm biến nhịp tim không những chỉ xuất hiện ở các thiết bị đắt tiềnnhư: máy chạy bộ, máy đo trong bệnh viện, smart watch ,… mà còn có thể dễ dàng kếtnối với các bo mạch điện tử như Arduino, Raspberry Pi và các MCU khác

Dưới đây là một số loại cảm biến nhịp tim:

Cảm biến nhịp tim MAX30100

Cảm biến nhịp tim và Oxy trong máu MAX30100 được ứng dụngnhiều trong lĩnh vực y sinh, cảm biến sử dụng phương pháp đo quangphổ biến hiện nay, với thiết kế và chất liệu mắt đo từ chính hãngMaxim cho độ chính xác và độ bền cao, độ nhiễu thấp Ngoài ra, cảmbiến sử dụng giao tiếp I2C rất dễ tiếp cận với Arduino.[19]

Hình 2.3 Cảm biến nhịp tim MAX30100Cảm biến MAX30100 gồm 7 chân:[19]

 SCL: chân clock có tác dụng đồng bộ hóa dữ liệu giữa các thiết bị và tạo xungclock cho thiết bị Master

 SDA: chân I/O truyền dữ liệu (DATA)

 INT: chân Output ở chế độ trở khánh thấp cho phép dòng điện đi ra

Đặc điểm chính:

quang học gồm hai LED, được tối ưu và giảm nhiễu

vụ cho mục đích tiết kiệm năng lượng

Cách đo cảm biến MAX30100:

Nguyên tắc hoạt động ở đây là chúng tôi sử dụng một cảm biến

có LED phát và LED thu Khi cung cấp cho cảm biến một nguồn V++

để hoạt động, tại LED phát nó phát ra một bức xạ hồng ngoại cóbước sóng λ = 880 nm [8] Với bức xạ này khi người đo đặt ngóntay vào cảm biến, LED phát sẽ khuếch tán bức xạ hồng ngoại vàosâu trong ngón tay của người cần đo Trong quá trình khuếch tán

vào sâu trong ngón tay bức xạ hồng ngoại sẽ bị phản xạ, khúc xạ,tán xạ và hấp thụ bởi các mô và các lớp bì cấu tạo của da Tuy bức

xạ hồng ngoại khuếch tán vào da bị tiêu hao nhưng vẫn có một phần

bị phản xạ nhiều lần quay trở lại và tại LED thu nó thu được tín hiệunày và cũng chỉ cần một thay đổi nhỏ thôi LED thu vẫn có thể pháthiện ra được Sự thay đổi nhỏ có thể thấy ở đây chính là một lượngmáu đi qua ngón tay thông qua các mạch máu Như chúng ta đã biếtmạch máu vận chuyển máu đi nuôi khắp cơ thể theo từng “đợt”,từng đợt này chính là số lần tim bơm máu Nếu chúng ta đọc được sựthay đổi này chúng ta sẽ đọc được nhịp tim của cơ thể nguời cần đo

Ngay sau khi tại LED thu xuất hiện tín hiệu bị suy giảm nó sẽ lưu dấuthời gianlại tại đúng thời điểm suy giảm đó sau đó đổi sang tần số chúng tôi gọi đólà tần số cắt

(cut-off frequency) Khi lưu dấu thời gian chúng ta sẽ có thể so sánh được độ trễ thờigian giữa 2 thời điểm đánh dấu (thời điểm ban đầu và thời điểm bắtđầu suy giảm) theocông thức như sau :

Nhịp tim / phút = th `ơ i gianlưu d ´â u hi ´ê n t ´ai−th `ơ i gianlưu d ´â u trư ´ơ c đó 60 giây

Hình 2.4 Mô tả đường đi của chùm sáng khi đo bằng cảm biến MAX30100

Cảm biến nhịp tim PulseSensor

Cảm biến nhịp tim dạng quang Pulse Sensor sử dụng nguyên lý

đo nhịp tim bằng ánh sáng với kích thước nhỏ gọn và giao tiếpAnalog rất dễ sử dụng, phù hợp cho các ứng dụng điện tử y sinh

Cảm Biến Nhịp Tim sử dụng nguyên lý đo nhịp tim bằng ánhsáng với kích thước nhỏ gọn giao tiếp Analog rất dễ sử dụng.[20]

Hình 2.5 Cảm biến nhịp tim PulseSensorĐặc điểm:

609nm) và một quang trở nhạy với bước sóng ánh sáng mà đầu phát phát ra

 Tín hiệu đầu ra là tín hiệu analog, dao động theo các mạch đập của tim

 Cách đo tương tự như cảm biến nhịp tim MAX30100 đã trình bày ở trên

1.10 Cảm biến nhiệt độ

các cảm biến sẽ đưa ra một dạng tín hiệu mà từ tín hiệu này các bộđọc sẽ đọc được và quy ra nhiệt độ Với mỗi loại cảm biến sẻ có dạngtín hiệu khác nhau Có loại thì đưa ra tín hiệu điện trở, được gọi là

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến đo nhiệt độ,

ở đây chúng tôi sẽ giới thiệu các loại cảm biến hay được sinh viênhay sử dụng trong các đồ án môn học

1.10.1 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11

DHT11 Là cảm biến rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rấtdễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1-wire (giao tiếp digital 1-wiretruyền dữ liệu duy nhất) Cảm biến được tích hợp bộ tiền xử lý tínhiệu giúp dữ liệu nhận về được chính xác mà không cần phải qua bất

kỳ tính toán nào [21]

Hình 2.6 Module cảm biến nhiệt độ DHT11Module cảm biến nhiệt độ DHT11 gồm 3 chân:

Thông số kỹ thuật:

1.10.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22

DHT22 là phiên bản cao cấp hơn của DHT11 với độ chính xác

và ổn định cao hơn và dải đo cũng được rộng hơn so với DHT11 Với

việc nâng cấp những thứ trên thì giá thành của DHT22 cũng cao hơnnhiều lần so với DHT11 [22]

Hình 2.7 Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22DHT22 cũng gồm 3 chân giống với DHT11:

Thông số kỹ thuật:

1.11 LCD I2C

1.11.1 Khái niệm màn hình LCD

Màn hình LCD thực chất là một loại thiết bị có tính phản xạ ánhsáng khi có điện thế truyền qua nó Và nó hoạt động dựa trên cơ chếánh sáng nền hay còn gọi là Back Light Lớp chất lỏng nằm ở giữa 2lớp kính phân cực ánh sáng là điểm mấu chốt tạo ra hình ảnh trênmàn hình

Các “tinh thể lỏng” này bao gồm mỗi loại 2 bộ lọc màu, phâncực và cân chỉnh sẽ xác định được cường độ của ánh sáng đi qua nócũng như quyết định màu nào sẽ được hiển thị trên từng điểm ảnh

Khi được truyền điện thế, chúng bắt đầu thay đổi bằng cách chophép hoặc không cho phép ánh sáng đi qua để hiển thị hình ảnh lêncác điểm ảnh Với mỗi điểm ảnh (pixel) là một đơn vị cực nhỏ gồm 3màu sắc cơ bản: đỏ, xanh lá và xanh dương.

Màn hình LCD có độ bền cao, rất phổ biến, nhiều code mẫu vàdễ sử dụng thích hợp cho những người mới học và làm dự án

Bảng 2.2 Bản sơ đồ chân của LCD

Số chân Ký hiệu chân Mô tả chân

dữ liệu

Trong 16 chân của LCD được chia ra làm 3 dạng tín hiệu nhưsau:

2 là Vdd nối với nguồn+5V Chân thứ 3 dùng để chỉnh contrastthường nối với biến trở

lựa chọn thanh ghi ChânR/W dùng để điều khiển quá trình đọc

và ghi Chân E là chân cho phép dạng xung chốt

dùng để trao đổi dữ liệu giữa thiết bị điều khiển và LCD

Thông số kỹ thuật:

nối với Breadboard

kết nối, đi dây điện

 Có đèn led nền, có thể dùng biến trở hoặc PWM điều chình độsáng để sử dụng ít điện năng hơn.

1.11.3 LCD 2004

Màn hình text LCD2004 xanh dương sử dụng driver HD44780,

có khả năng hiển thị 4 dòng với mỗi dòng 20 ký tự, màn hình có độbền cao, rất phổ biến, nhiều code mẫu và dễ sử dụng thích hợp chonhững người mới học và làm dự án.[31]

Hình 2.9 Màn hình LCD 2004Thông số kỹ thuật:

nối với Breadboard

kết nối, đi dây điện

sáng để sử dụng ít điện năng hơn

1.11.4 Module I2C

LCD có quá nhiều nhiều chân gây khó khăn trong quá trình đấunối và chiếm dụng nhiều chân trên vi điều khiển [23]

Module I2C LCD ra đời và giải quyết vấn để này

Thay vì phải mất 6 chân vi điều khiển để kết nối với LCD 16×2(RS, EN, D7, D6, D5 và D4) thì module IC2 bạn chỉ cần tốn 2 chân(SCL, SDA) để kết nối

Module I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD16×2, LCD 20×4, …) và tương thích với hầu hết các vi điều khiểnhiện nay

Hình 2.10 Module I2CModule I2C gồm 4 chân:

 SDA: chân I/O truyền dữ liệu

Ưu điểm:

Thông số kỹ thuật:

 Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạchchân A0/A1/A2).

1.12 LED cảnh báo

LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là diode phátsáng hoặc diode phát quang) là các diode có khả năng phát ra ánhsáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống như diode, LED đượccấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n.[24]

Hình 2.11 Cấu tạo của một LEDTùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát

ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau) Mức năng lượng (và màu sắc củaLED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn

LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn diode thông thường, trongkhoảng 1,5 đến 3 V Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao Do đó,LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra

Bảng 2.3 Bảng điện thế phân cực thuận của các loại LED thường dùng

Loại LED Điện thế phân cực thuận

Ưu điểm:

bộ lọc màu theo phương pháp truyền thống

mm2) vì vậy có thể bố trí dễ dàng trên mạch in

kể từ lúc có tác động (micro giây) Điều này rất quan trọngtrong thông tin liêc lạc, lĩnh vực yêu cầu có thời gian đáp ứngnhanh

 Độ sáng tối: có thể dễ dàng điều khiển độ sáng tối bằngphương pháp điều chế độ rộng xung hoặc tăng giảm dòngđiện tác động

thọ của đèn LED vào khoảng 35000 đến 50000 giờ, lớn hơnnhiều lần so với bóng huỳnh quang và sợi đốt

huỷ bởi sự va đập

Ngày nay, công nghệ LED đã có những bước nhảy vọt trong ứng dụng vào thịtrường dân dụng & công nghiệp một cách rộng rãi Cụ thể trong từng lĩnh vực là:

lĩnh vực trang trí nội thất hiện đại và cổ điển, trang trí ngoạithất, tiểu cảnh, sân vườn,

được tính ưu việt của công nghệ LED

cho cây trồng hấp thụ

1.13 MCU

1.13.1 Giới thiệu về MCU

MCU (Microcontroller Unit) là bộ vi điều khiển Có thể coi MCU là một máytính nhỏ trên một chip bán dẫn tích hợp Trong thuật ngữ hiện đại, nó tương tự nhưng