ứng dụng iot trong chăm sóc sức khỏe người già

Nội dung chính của đồ án: “ỨNG DỤNG IoT TRONG CHĂM SÓC SỨC KHOẺ NGƯỜI GIÀ” để dể dàng đo được nhịp tim, nồng độ Spo2 và nhiệt độ.. Nội dung của đề tài là áp dụng những kiến thức điện tử

Trang 1

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 TỬ VIỄN THÔNG

CHUYÊN NGÀNH: VIỄN THÔNG

ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG IoT TRONG CHĂM

SÓC SỨC KHỎE NGƯỜI GIÀ

Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Khánh Hồng Sinh viên thực hiện: Phạm Lê Đức Thịnh

Mã sinh viên: 1911505410160 Lớp: 19DT1

Trang 2

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 TỬ VIỄN THÔNG

CHUYÊN NGÀNH: VIỄN THÔNG

ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG IoT TRONG CHĂM

SÓC SỨC KHỎE NGƯỜI GIÀ

Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Khánh Hồng Sinh viên thực hiện: Phạm Lê Đức Thịnh

Mã sinh viên: 1911505410160 Lớp: 19DT1

Đà Nẵng, ngày 22 tháng 12 năm 2023

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

Trang 5

i

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại hiện nay, sự tiến bộ của công nghệ thông tin và truyền thông đang định hình lại nhiều lĩnh vực trong cuộc sống, trong đó chăm sóc sức khỏe người già là một trong những ưu tiên hàng đầu

Với sự gia tăng đáng kể của dân số già hóa trên toàn cầu, việc tìm kiếm giải pháp hiệu quả dể cải thiện chất lượng cuộc sống và chăm sóc sức khỏe cho nhóm người này trở nên ngày càng quang trọng

Đồ án tốt nghiệp của em tập trung vào ứng dụng của Internet of Things (IoT)

trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe người già, một lĩnh vực giàu tiềm năng và đồng

thời đầy thách thức Sự tích hợp của các thiết bị thông minh và các giải pháp IoT không chỉ giúp theo dõi sức khỏe người già một cách chính xác mà còn tạo ra một môi trường chăm sóc linh hoạt và hiệu quả

Em đã cố gắng thực hiện đồ án này một cách nghiêm túc nhất có thể nhưng vì kiến thức còn hạn hẹp nên vẫn sẽ còn những thiết sót Sau đồ án lần này thì em đã hiểu hơn về các kiến thức đã học ở trường, biết cách vận dụng một cách hợp lý nhất để áp dụng cho các công việc sau này

Em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến cô Nguyễn Thị Khánh Hồng, người đã hướng dẫn em từ khi bắt đầu để tài đến khi hoàn thành

Em cũng xin cám ơn quý Thầy, quý Cô trong khoa Điện – Điện tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng đã dạy và giúp đỡ em trong những năm tháng học tập tại trường

Em xin chân thành cám ơn! Em mong nhận được những ký kiến góp ý của các thầy cô và Hội Đồng

Trang 6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Khánh Hồng Sinh viên thực hiện: Phạm Lê Đức Thịnh Mã SV: 1911505410160

1 Tên đề tài: ỨNG DỤNG IoT TRONG CHĂM SÓC SỨC KHOẺ NGƯỜI GIÀ

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

3 Nội dung chính của đồ án:

“ỨNG DỤNG IoT TRONG CHĂM SÓC SỨC KHOẺ NGƯỜI GIÀ” để dể dàng đo được nhịp tim, nồng độ Spo2 và nhiệt độ Cảnh báo về mức vượt ngưỡng nhịp tim, nồng độ Spo2 Kết quả đo nhịp tim, nồng độ Spo2 hiển thị được trên LCD giúp cho người dùng thấy kết quả đo được một cách trực quan hơn Dữ liệu mỗi lần đo sẽ được lưu lại thông qua ứng dụng trên điện thoại

• Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài • Chương 2: Tính toán và thiết kế • Chương 3: Thi công hệ thống • Chương 4: Kết luận và hướng phát triển

Trang 7

4 Các sản phẩm dự kiến

- Hoàn thành sản phẩm có thể đo các tham số yêu cầu đề ra và gửi về điện thoại - Báo cáo tổng kết đồ án tốt nghiệp

5 Ngày giao đồ án: 21/08/2023 6 Ngày nộp đồ án: 30/12/2023

Trang 8

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 ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên: Phạm Lê Đức Thịnh 2 Mã sinh viên: 1911505410160 Lớp: 19DT1 3 Họ và tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Khánh Hồng 4 Đề tài

Tên đề tài: “ỨNG DỤNG IoT TRONG CHĂM SÓC SỨC KHOẺ NGƯỜI GIÀ”

Thời gian thực hiện: Từ ngày: 21/08/2023 đến ngày: 30/12/2023

5 Mục tiêu

Đề tài giúp người bệnh có thể kiểm tra tình trạng sức khỏe hiện tại của mình tại nhà Giám sát nhịp tim và nồng độ oxy trong máu Người giám sát của họ có thể nhận được thông số sức khỏe ở một khoảng cách xa, khi có sự cố xảy ra với người bệnh, người giám sát có thể lập tức điều chỉnh tình hình người bệnh có thể bật còi báo động và cảnh báo để người giám sát có thể điều chỉnh tình hình khi trong tình trạng nguy cấp

6 Nội dung chính Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài Chương 2: Tính toán và thiết kế

Chương 3: Thi công hệ thống Chương 4: Kết luận và hướng phát triển 7 Kết quả dự kiến đạt được

- Tìm hiểu về đề tài gồm sơ đồ khối tổng quát của hệ thống, tổng quan lý thuyết về các linh kiện chính sử dụng trong đề tài

- Xây dựng sơ đồ khối của hệ thống, sơ đồ nối dây của khối đeo tay giám sát sức khỏe, sơ đồ nối dây của khối xử lý và điều khiển trung tâm Từ đó đưa đưa ra nguyên lý hoạt động, tính toán và thi công mạch, cách liên kết các khối với nhau

- Thiết kế lưu đồ thuật toán, nguyên lý hoạt động chương trình, lập trình cho vi điều khiển

- Hoàn thành báo cáo đồ án, sản phẩm đồ án

Trang 9

8 Tiến độ thực hiện TT Thời gian Nội dung công việc Kết quả dự kiến đạt được

phương hướng phát triển

Thu thập thông tin tài liệu, xây dựng kế hoạch thực hiện đề tài

3 Tuần 4 Tìm hiểu về chức năng các thiết bị sử

dụng Xây dựng sơ đồ khối hệ thống

5 Tuần 8,9,10 Lập trình hệ thống mô hình, chương

9 Tuần 14,15 Chỉnh sửa chương trình hoàn thiện

trong phần mềm visual studio

Xây dựng thành công hệ thống và mô hình, chạy thử nghiệm

Trang 10

CAM ĐOAN

Em xin cam đoan là đề tài “Ứng dụng IoT trong chăm sóc sức khỏe người già”

của em dựa trên những thứ đã học để hoàn thành đồ án cùng với sự hướng dẫn tận tâm

của cô Nguyễn Thị Khánh Hồng

Các nội dung, số liệu, nghiên cứu và kết quả đã nếu ở đồ án là hoàn toàn trung thực, hưa từng được sử dụng để báo cáo trước đó Trong báo cáo đồ án này, em cũng có tham khảo một số nguồn tài liệu em đã liệt kể ở phần tài liệu than khảo để giúp đồ án này hoàn thiện nhất có thể

Đã thực hiện chỉnh sửa, bổ xung theo đúng yêu cầu cảu GV phản biện và Hội đồng chấm

Sinh viên thực hiện

{Chữ ký, họ và tên sinh viên}

Trang 11

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv

CAM ĐOAN vi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 4

1.1TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IoT 4

1.1.1 Công nghệ IoT 4

1.1.2 Internet of Things - Xu hướng công nghệ tương lai 4

1.1.3 Xu hướng và tính chất của the internet of things thông minh 5

1.1.4 Ứng dụng của IoT 6

1.2TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO 6

1.2.1 Phương pháp đo nhịp tim 6

1.2.2 Phương pháp đo SpO2 dựa vào hấp thụ quang học 9

1.3 TỔNG QUAN VỀ NỒNG ĐỘ OXY TRONG MÁU VÀ NHỊP TIM 10

1.3.1 Tổng quan về nồng độ oxy trong máu (SpO2) 10

1.3.2 Tổng quan về nhịp tim 12

1.3.3 Các loại máy đo nhịp tim và SpO2 phổ biến hiện nay 14

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG 16

2.1GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 16

2.1.1 Cảm biến nhịp tim MAX30100 16

2.1.2 Tổng quan về module ESP32 18

Trang 12

3.4CÀI ĐẶT APP BLYNK 43

3.5THI CÔNG MÔ HÌNH 49

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 53

Trang 13

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Đời sống con người và công nghệ 1

Hình 1 2: Đo nhịp tim bằng công nghệ 2

Hình 1 3 Internet of things 4

Hình 1 4 Xu hướng công nghệ tương lai của IoT 5

Hình 1 5 Ứng dụng của IoT 6

Hình 1 6 Cách đo nhịp tim thủ công bằng tay 7

Hình 1 7 Đo nhịp tim bằng ống nghe 7

Hình 1 8 Đo nhịp tim bằng phương pháp quang 8

Hình 1 9 Tư thế đặt ngón tay khi đo nồng độ oxy trong máu 9

Hình 2 1: Cảm biến nhịp tim MAX30100 16

Hình 2 2: Module ESP32 Devkit V1 18

Hình 2 3 Thành phần cơ bản của một sản phẩm IoT sử dụng ESP32 18

Hình 2 4 Wifi là viết tắt của Wireless Fidelity 20

Hình 2 5: CPU ESP32 21

Hình 2 6: Sơ đồ chân ESP32 22

Hình 2 7 Sơ đồ nguyên lý của ESP32 Dev KIT V1 26

Hình 2 8: Nguồn tổ ong 5V 4A 27

Hình 2 9: Màn hình LCD 28

Hình 2 10: Module sim900A 30

Hình 2 11: Sơ đồ kết nối ESP32 với cảm biến Max30100 30

Hình 2 12: Sơ đồ kết nối ESP32 với module sim 31

Hình 3 5: Tương thích với bo mạch Arduino 36

Hình 3 6: Giao diện đơn giản, dễ sử dụng 37

Hình 3 7: Nút kiểm tra lỗi (Verify) 37

Hình 3 8: Nút tải code vào bo mạch (Upload) 38

Hình 3 9: Vùng lập trình 38

Trang 14

Hình 3 10: Thanh Menu 38

Hình 3 11: Hỗ trợ nhiều nền tảng khác nhau 39

Hình 3 12: Cấu trúc của một chương trình Arduino 39

Hình 3 13: Giao điện phần mềm IDE 40

Hình 3 14: Sơ đồ khối của hệ thống 40

Hình 3 15: Lưu đồ giải thuật chương trình 41

Hình 3 16: Lưu đồ chương trình đo nhịp tim, Spo2 42

Hình 3 17 Giao diện đăng nhập 43

Hình 3 18: Giao diện điều khiển mô hình 44

Hình 3 19: Bước 1 - Bạn vào Cài đặt ở màn hình chính 44

Hình 3 20: Bước 2 - Để thay đổi tên WiFi, bạn chọn Cài đặt chung 45

Hình 3 21: Bước 3 - Chọn Giới thiệu > Chọn Tên và đặt tên 45

Hình 3 22: Bước 4 - chọn Điểm truy cập cá nhân ngoài giao diện của Cài đặt 46

Hình 3 23: Bước 5 - bật chế độ Cho phép người khác kết nối 46

Hình 3 24: Bước 6 - thay đổi mật khẩu tại giao diện Điểm truy cập cá nhân 47

Hình 3 25: Bước 7 - Đặt mật khẩu theo ý muốn và nhấn Xong để xác nhận 47

Hình 3 26: Giao diện khi gửi kết quả về điện thoại 48

Hình 3 27: In 3D chi tiết mô hình 49

Hình 3 28: Kết nối LCD với ESP32 49

Hình 3 29: Kết nối esp32 với max30100 50

Hình 3 30: Kết nối với app blynk 50

Hình 3 31: Gửi tin nhắn thành công cho điện thoại 51

Hình 3 32: Lắp đặt mô hình thiết bị 51

Hình 3 33: Kết nối hệ thống và chạy thử nghiệm 52

Hình 3 34: Hiển thị thông số hệ thống 52

Bảng 2 1 Mô tả các chân của cảm biến Max30100 17

Bảng 2 2 Công suất tiêu thụ của mạch điện 27

Bảng 2 3 Sơ đồ chân LCD 29

Trang 15

Nội dung của đề tài là áp dụng những kiến thức điện tử đã học để thiết kế mạch đo các chỉ số như nhịp tim, nồng độ oxy trong máu Mạch gồm cảm biến, nhịp tim, nồng độ oxy trong máu giao tiếp với bộ điều khiển trung tâm là ESP32 Không chỉ hiển thị các dữ liệu thông qua LCD, mạch còn hiển thị dữ liệu qua App BLYNK sử dụng wifi Mô hình cũng được thiết kế dạng hình khối chứa đựng tất cả mạch và cảm biến sử dụng Số liệu hiển thị trên trên LCD và App trực quan, dễ nhìn Người dùng có thể dựa vào những dữ liệu đó để có các quyết định và biện pháp phòng tránh bệnh một cách kịp thời

Trang 16

Ứng dụng IoT trong chăm sóc sức khỏe người già

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Ngày nay, khi khoa học công nghệ phát triển một cách mạnh mẽ, việc ứng dụng các thiết bị điện tử vào đời sống ngày càng trở nên phổ biến Trong đó nhu cầu theo dõi sức khỏe ngày càng trở nên cần thiết và được ứng dụng nhiều trong chăm sóc sức khỏe y tế Nhịp tim, nồng độ oxy trong máu là 2 yếu tố quan trọng để xác định tình trạng sức khỏe Biết được thông số nhịp tim giúp mọi người khi luyện tập thể thao xác định được ngưỡng hoạt động của nhịp tim để không vận động quá sức gây hại tới sức khỏe hoặc bị chấn thương Theo dõi nhịp tim thường xuyên còn giúp mọi người phát hiện kịp thời các bệnh lý về rối loạn nhịp tim

Ngoài ra, theo dõi chỉ số Sp02 thường xuyên sẽ giúp bạn nắm rõ lượng oxy trong máu, biết được khi nào bạn cần thêm oxy cho cơ thể hoặc có những xử lý kịp thời khi lượng oxy trong máu giảm đột ngột Bên cạnh đó, nhiệt độ cơ thể cũng góp phần quan trọng trong việc chuẩn đoán sức khỏe Nhiệt độ cơ thể là thước đo khả năng sinh ra và thoát nhiệt của cơ thể Trong cơ thể người, năng lượng không ngừng được tạo ra trong quá trình chuyển hóa Sự ổn định thân nhiệt là điều kiện quan trọng cho sự hoạt động bình thường của các cơ quan nội tạng Vì vậy, thường xuyên theo dõi nhiệt độ cơ thể góp phần phát hiện kịp thời những vấn đề về sức khỏe

Hình 1 1 Đời sống con người và công nghệ Hiện nay cũng có nhiều đồ án và bài nghiên cứu làm về thiết bị đo nhịp tim, và nồng độ oxy trong máu Đề tài này nghiên cứu phương pháp đo nhịp tim và nồng độ oxy

Trang 17

xử lý tín hiệu và mạch xử lý trung tâm, đồng thời nghiên cứu sử dụng môi trường Java Eclipse để xây dựng phần mềm trên hệ điều hành Android để hiển thị giá trị các thông số Thiết bị này sử dụng vi điều khiển tiêu thụ nguồn thấp của Texas Instruments là MSP430 làm bộ xử lý trung tâm, vi điều khiển này có tích hợp các bộ DAC, ADC phục vụ cho việc lấy mẫu tín hiệu Truyền dữ liệu qua giao tiếp Bluetooth

Bên cạnh đó, còn có dự án của tác giả Ashwini Kumar với đề tài “Máy đo nhịp tim và Oxy trong máu thông minh với hệ thống tiết kiệm dữ liệu tự động” Dự án này sử dụng board Arduino Uno làm bộ xử lý trung tâm, cảm biến Max30100 cảm biến giá trị nhịp tim và nồng độ oxy trong máu Giá trị các thông số được hiển thị trên App Inventor trên điện thoại Android Dữ liệu được truyền lên thông qua giao tiếp Bluetooth Ngoài ra, với ý tưởng đo nhiệt độ không tiếp xúc cũng có dự án của tác giả Konstantin Dimitrov với đề tài “Nhiệt kế Oled không tiếp xúc”, giá trị nhiệt độ được đo bằng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại MLX90614 và hiển thị trên Oled với bộ xử lý trung tâm là board Arduino Uno Giá trị cảm biến được gửi lên Oled qua chuẩn giao tiếp I2C

Hình 1 2: Đo nhịp tim bằng công nghệ

Với những thực tế trên, nhóm em xin tìm hiểu và nghiên cứu đề tài “ỨNG DỤNG

IoT TRONG CHĂM SÓC SỨC KHỎE NGƯỜI GIÀ” Với thiết bị này người dùng

có thể đo 2 thông số sức khỏe là nhịp tim, nồng độ Oxy trong máu Số liệu các chỉ số sẽ được hiển thị trên LCD Bên cạnh đó, sử dụng vi điều khiển ESP32 làm trung tâm xử lý các tín hiệu nhận được từ cảm biến Kết quả sẽ được hiển thị lên màn hình LCD được gắn trên thiết bị và gửi tín hiệu lên app Blynk và gửi về điện thoại

Trang 18

Đề tài được thực hiện dựa trên những nội dung sau đây: Nội dung 1: Tìm hiểu cơ sở lý thuyết từ đó lựa chọn giải pháp cho đề tài Nội dung 2: Thiết kế sơ đồ khối, chức năng các khối, tính toán chọn giá trị linh kiện cho các khối

Nội dung 3: Thiết kế hệ thống điều khiển Nội dung 4: Thi công các khối cảm biến, khối xử lý và hiển thị Nội dung 5: Lập trình viết App, kết nối trên điện thoại và thiết bị Nội dung 6: Chạy thử nghiệm thiết bị, đánh giá kết quả đạt được, đề ra hướng phát triển

Nội dung 7: Làm slide báo cáo, viết báo cáo đề tài

Trang 19

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IoT 1.1.1 Công nghệ IoT

Internet of Things (IoT) là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet

Theo khái niệm ta có thể hiểu Internet of Thing (IoT) là mọi vật đều có thể kết nối với nhau qua Internet, người dùng có thể kiểm soát đồ vật của minh qua một thiết bị thông minh như laptop, table PC hay smartphone

Internet of Things ra đời đang dần cụ thể hóa các bộ phim khoa học viễn tưởng thành hiện thực trong đời sống

Hình 1 3 Internet of things

1.1.2 Internet of Things - Xu hướng công nghệ tương lai

Mặc dù khái niệm Internet of Things được đưa ra từ lâu Nhưng trong những năm gần đây nó mới được nhiều doanh nghiệp cũng như các nhà khoa học để ý và phát triển mạnh mẽ Trong các năm gần đây tại các triển lãm công nghệ CÉS, triễn lãm di động toàn cầu các hãng sản xuất lớn thay nhau đưa ra các thiết bị thông minh: tivi thông minh, tủ lạnh thông minh và ý tưởng về nhà thông minh liên tục được giới thiệu

Và khi gây được sự chú ý của cộng đồng, IoT đã cho thấy tiềm năng của mình bằng những con số đáng kinh ngạc

Trang 20

Hình 1 4 Xu hướng công nghệ tương lai của IoT

1.1.3 Xu hướng và tính chất của the internet of things thông minh

Sự thông minh và tự động trong điều khiển thực chất không phải là một phần trong ý tưởng về IoT Các máy móc có thể dễ dàng nhận biết và phản hồi lại môi trường xung quanh (ambient intelligence), chúng cũng có thể tự điều khiển bản thân (autonomous control) mà không cần đến kết nối mạng Tuy nhiên, trong thời gian gần đây người ta bắt đầu nghiên cứu kết hợp hai khái niệm IoT và autonomous control lại với nhau Tương lai của IoT có thể là một mạng lưới các thực thể thông minh có khả năng tự tổ chức và hoạt động riêng lẻ tùy theo tình huống, môi trường, đồng thời chúng cũng có thể liên lạc với nhau để trao đổi thông tin, dữ liệu

Việc tích hợp trí thông minh vào IoT còn có thể giúp các thiết bị, máy móc, phần mềm thu thập và phân tích các dấu vết điện tử của con người khi chúng ta tương tác với những thứ thông minh, từ đó phát hiện ra các tri thức mới liên quan tới cuộc sống, môi trường, các mối tương tác xã hội cũng như hành vi con người

Kiến trúc dựa trên sự kiện

Các thực thể, máy móc trong IoT sẽ phản hồi dựa theo các sự kiện diễn ra trong lúc chúng hoạt động theo thời gian thực Một số nhà nghiên cứu từng nói rằng một mạng lưới các sensor chính là một thành phần đơn giản của IoT

Là một hệ thống phức tạp

Trong một thế giới mở, IoT sẽ mang tính chất phức tạp bởi nó bao gồm một lượng lớn các đường liên kết giữa những thiết bị, máy móc, dịch vụ với nhau, ngoài ra còn bởi khả năng thêm vào các nhân tốc mới

Kích thước

Một mạng lưới IoT có thể chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng được kết nối và mạng lưới này có thể theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng Một con người sống

Trang 21

trong thành thị có thể bị bao bọc xung quanh bởi 1000 đến 5000 đối tượng có khả năng theo dõi

Vấn đề không gian, thời gian

Trong IoT, vị trí địa lý chính xác của một vật nào đó là rất quan trọng Hiện nay, Internet chủ yếu được sử dụng để quản lí thông tin được xử lý bởi con người Do đó những thông tin như địa điểm, thời gian, không gian của đối tượng không mấy quan trọng bởi người xử lí thông tin có thể quyết định các thông tin này có cần thiết hay không, và nếu cần thì họ có thể bổ sung thêm Trong khi đó, IoT về lý thuyết sẽ thu thập rất nhiều dữ liệu, trong đó có thể có dữ liệu thừa về địa điểm, và việc xử lí dữ liệu đó được xem như không hiệu quả Ngoài ra, việc xử lí một khối lượng lớn dữ liệu trong thời gian ngắn đủ để đáp ứng cho hoạt động của các đối tượng cũng là một thác thức hiện nay

1.1.4 Ứng dụng của IoT

Hình 1 5 Ứng dụng của IoT IoT có ứng dụng rộng vô cùng, có thể kể ra một số thư như sau: + Quản lí chất thải

+ Quản lí và lập kế hoạch quản lí đô thị + Quản lí môi trường

+ Phản hồi trong các tinh huống khẩn cấp + Mua sắm thông minh

+ Quản lí các thiết bị cá nhân

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO 1.2.1 Phương pháp đo nhịp tim

Hiện nay trong lĩnh vực y học có rất nhiều phương pháp để đo xác định nhịp tim

Trang 22

khác nhau Nhìn chung các phương pháp đo là giống nhau, chỉ khác nhau ở hình thức đo và chia làm ba phương pháp là: thủ công, xâm lấn và không xâm lấn

Phương pháp 1: Phương pháp thủ công - Đo nhịp tim bằng nhấn ngón tay sử dụng mặt trong của hai ngón tay áp sát vào mặt trong của cổ tay bên kia - chỗ có những nếp gấp cổ tay (hai tay ngược nhau) Bấm nhẹ vào đó cho đến khi cảm thấy nhịp đập Nếu cần thiết, có thể di chuyển ngón tay xung quanh đó cho đến khi bạn cảm thấy nhịp đập Sau đó dùng đồng hồ để xác định số nhịp tim Hoặc đặt 2 ngón tay vào một bên cổ nơi giao nhau giữa khí quản và các cơ lớn ở cổ Bấm nhẹ cho đến khi bạn cảm thấy nhịp đập

Hình 1 6 Cách đo nhịp tim thủ công bằng tay - Đo nhịp tim bằng dùng ống nghe đeo tai, tư thế đo như hình 2.2 Đầu tiên, ta nghe và kiểm tra ống nghe, mùa đông cần xoa làm ấm loa nghe trước khi nghe Đặt ống nghe lên các vị trí nghe tim, mỗi lần đặt ống nghe 10 -20 giây Sau đó dùng đồng hồ để xác định số nhịp tim Trong quá trình đo cần thả lỏng cơ thể, ngồi ở tư thế thoải mái

Hình 1 7 Đo nhịp tim bằng ống nghe Nhận xét: Đây là các phương pháp phổ biến, đơn giản, dễ đo Chi phí khi đo không đáng kể Kết quả đo có độ chính xác phụ thuộc vào người đo, có sự sai sót do chênh lệch

Trang 23

thời gian đếm của người đo và đồng hồ đếm thời gian Tốn nhiều thời gian, công sức để đo

Phương pháp 2: Phương pháp xâm lấn Sử dụng các điện cực để đo nhịp tim trong một khoảng thời gian, dòng điện từ nguồn sẽ đi qua các điện cực vào cơ thể rồi phản hồi lại các thông tin nhịp tim Các điện cực sẽ được gắn lên vùng ngực đã được cồn khử trùng, dùng bằng dán cố định dây và điện cực, dụng cụ sẽ được khởi động và đo liên tục từ 24-48 tiếng, dữ liệu sẽ được lưu trữ vào một bộ nhớ

Nhận xét: là phương pháp có độ chính xác cao, được sử dụng nhiều trong các bệnh viện, trung tâm khám sức khỏe, có thể đo được nhiều thông số trong cùng một khoảng thời gian Nhưng có thể gây ra các tác dụng phụ như dị ứng da do tiếp xúc dòng điện cực hay các chất để dán cố định, gây cảm giác khó chịu

Phương pháp 3: Phương pháp không xâm lấn Khi tim đập, máu sẽ được dồn đi khắp cơ thể qua động mạch, tạo ra sự thay đổi về áp suất trên thành động mạch và lượng máu chảy qua động mạch Vì thế ta có thể đo nhịp tim bằng cách đo những sự thay đổi đó Khi lượng máu trong thành động mạch thay đổi sẽ làm thay đổi mức hấp thụ ánh sáng của động mạch, do đó khi một tia sáng được truyền qua động mạch thì cường độ ánh sáng sau khi truyền qua sẽ biến thiên đồng bộ với nhịp tim Khi nhịp tim giãn ra, lượng máu qua động mạch nhỏ nên hấp thụ ít ánh sáng, ánh sáng sau khi truyền qua động mạch có cường độ lớn, ngược lại khi tim co vào, lượng máu qua động mạch lớn hơn, ánh sáng sau khi truyền qua động mạch sẽ có cường độ nhỏ hơn Ánh sáng sau khi truyền qua ngón tay gồm hai thành phần AC và DC

Thành phần DC đặc trưng cho cường độ ánh sáng cố định truyền qua mô, xương và tĩnh mạch

Thành phần AC đặc trưng cho cường độ ánh sáng thay đổi khi lượng máu thay đổi truyền qua động mạch, tần số của tín hiệu này đồng bộ với tần số của nhịp tim

Người ta ứng dụng hiện tượng này của ánh sáng để thực hiện đo nhịp tim bằng phương pháp quang, nguyên lý đo được thể hiện ở hình bên dưới

Hình 1 8 Đo nhịp tim bằng phương pháp quang Nhận xét: đơn giản, dễ sử dụng, thiết bị gọn nhẹ, sử dụng thoải mái, không gây

Trang 24

khó chịu, thời gian đo nhanh Phương pháp này có sai số khá cao, khoảng 15%, không thích hợp để theo dõi bệnh nhân trong thời gian dài Hiện tại, hai phương pháp trên được sử dụng khá phổ biến, tuy nhiên do yêu cầu về độ chính xác và theo mục tiêu ban đầu của đề tài, nhóm đã quyết định chọn đo nhịp tim bằng phương pháp quang

1.2.2 Phương pháp đo SpO2 dựa vào hấp thụ quang học

Hình 1 9 Tư thế đặt ngón tay khi đo nồng độ oxy trong máu

Vị trí đặt cảm biến hợp lý nhất là các đầu ngón tay như hình, tuy động mạch ở vị trí này không quá lớn nhưng bề dày cơ thể ánh sáng phải truyền qua lại tương đối ít nên chỉ cần dùng 1 LED làm nguồn phát Mặt khác, ở vị trí này cho mức độ biến thiên cường độ ánh sáng nhận được là khá lớn so với toàn bộ ánh sáng nhận được, tỉ số giữa biên độ tín hiệu với nền một chiều là đủ lớn để phần xử lý tín hiệu hoạt động đưa ra kết quả chính xác nhất Tuy nhiên, khi đo cần giữ ngón tay không dịch chuyển, sẽ ảnh hưởng tới độ chính xác của kết quả đo

Một thiết bị ở một bên của đầu dò phát ra ánh sáng đỏ (660nm) và hồng ngoại (880nm) Đầu dò (photodetecter) sẽ đặt quanh ngón tay để thu nhận ánh sáng Dựa vào sự hấp thụ của hai loại tế bào hemoglobin với các bước sóng khác nhau, ta xác định được thông số SpO2 Mức độ hấp thụ ánh sáng của một bước sóng xác định phụ thuộc vào bản chất môi trường vật chất Sau khi cảm biến quang đã nhận được các tia ánh sáng đỏ (R) và tia hồng ngoại(IR), tỉ lệ R/IR sẽ được đem ra so sánh với bảng tra cứu chuẩn được các nhà thiết kế máy đo xây dựng sẵn để chuyển đổi sang giá trị Sp02 tương ứng

Thông số nồng độ oxy và nhịp tim của con người:

Chỉ số nồng độ oxy trong máu được biểu thị bằng % Khi thiết bị oxy cho ra chỉ số 97%, có nghĩa là mỗi tế bào hồng cầu được tạo bởi 97% oxygenated và 3% không oxy hóa hemoglobin Chỉ số SpO2 ở người bình thường dao động từ 95% - 100% Nếu chỉ số SpO2 thấp hơn 95%, có nghĩa là cơ thể đang trong tình trạng thiếu máu thiếu oxy

Mức thang đo chỉ số nồng độ oxy tiêu chuẩn: Chỉ số oxy trong máu tốt dao động từ 97 - 99% Chỉ số oxy trong máu trung bình: 94 - 96% Chỉ số oxy trong máu thấp, cần xin ý kiến của bác sĩ chủ trị: 90% - 93% Dấu hiệu suy hô hấp rất nặng: Dưới 92% nếu không thở oxy và dưới 95% nếu có thở oxy

Tình trạng nguy hiểm: Dưới 90%

Trang 25

đưa bé tới bác sĩ để được xử lý kịp thời

Nhịp tim của người bình thường sẽ dao động từ 60 - 100 nhịp/phút Theo các chuyên gia, một trái tim khỏe mạnh sẽ có nhịp đập từ 60 - 80 nhịp/phút Tuy nhiên, có một số trường hợp tim đập nhanh hơn hoặc chậm hơn một cách tự nhiên Trong trường hợp nhịp tim khi bạn đang ở trạng thái nghỉ ngơi nhưng mức độ nhịp tim dưới 40 nhịp/phút hoặc trên 120 nhịp/phút thì bạn nên gặp bác sĩ để kiểm tra để hạn chế những dấu hiệu bất thường

1.3 TỔNG QUAN VỀ NỒNG ĐỘ OXY TRONG MÁU VÀ NHỊP TIM 1.3.1 Tổng quan về nồng độ oxy trong máu (SpO2)

SpO2 là gì?

SpO2 là viết tắt của cụm từ Saturation of peripheral oxygen - độ bão hòa oxy trong máu ngoại vi Hiểu một cách khác, SpO2 là tỷ lệ hemoglobin oxy hóa (hemoglobin có chứa oxy) so với tổng lượng hemoglobin trong máu Hemoglobin là một protein được tìm thấy trong các tế bào hồng cầu, quyết định màu đỏ của hồng cầu

Hình 1 10 Minh họa

Chỉ số SpO2 có thể được đo bằng phép đo xung - một phương pháp không cần phải đưa thiết bị vào trong cơ thể Nó hoạt động bằng cách phát ra và tự hấp thu một làn sóng ánh sáng đi qua các mạch máu hoặc mao mạch trong đầu ngón tay, đầu ngón chân hoặc dái tai

Sự thay đổi của sóng ánh sáng xuyên qua bộ phận này sẽ cho biết kết quả SpO2 vì mức độ oxy bão hòa gây ra các biến đổi về màu sắc của máu

SpO2 ở người bình thường là bao nhiêu?

Trang 26

Hình 1 11 Chỉ số SpO2 trung bình ở người bình thường

Giá trị chỉ số SpO2 được biểu thị bằng 1% Nếu máy đo oxy cho kết quả 97% thì chứng tỏ mỗi tế bào hồng cầu được tạo ra bởi 97% oxygenated và 3% không oxy hóa hemoglobin Giá trị SpO2 bình thường sẽ dao động ở mức 95 - 100%

Chỉ số oxy hóa máu tốt là rất cần thiết vì cung cấp đủ năng lượng cho cơ bắp hoạt động Nếu giá trị SpO2 xuống dưới 95%, đây là dấu hiệu cảnh báo oxy hóa máu kém, còn được gọi là tình trạng máu thiếu oxy Các nghiên cứu chứng minh rằng chỉ số SpO2 từ 94% trở lên là chỉ số bình thường, đảm bảo an toàn

Thang đo chỉ số SpO2 tiêu chuẩn

• SpO2 từ 97 - 99%: Chỉ số oxy trong máu tốt; • SpO2 từ 94 - 96%: Chỉ số oxy trong máu trung bình, cần thở thêm oxy; • SpO2 từ 90% - 93%: Chỉ số oxy trong máu thấp, cần xin ý kiến của bác sĩ chủ

trị; • SpO2 dưới 92% không thở oxy hoặc dưới 95% có thở oxy: Dấu hiệu suy hô hấp

rất nặng; • SpO2 dưới 90%: Biểu hiện của một ca cấp cứu trên lâm sàng

Chỉ số SpO2 ở trẻ sơ sinh

Ở trẻ sơ sinh, chỉ số SpO2 an toàn giống như của người lớn, đó là trên 94% Nếu chỉ số SpO2 của trẻ giảm xuống dưới mức 90% thì cần thông báo cho y bác sĩ để được hỗ trợ can thiệp kịp thời

Yếu tố ảnh hưởng tới độ chính xác khi đo SpO2

Trên thực tế, chỉ số SpO2 đo được sẽ không chính xác hoàn toàn mà sẽ bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố như:

Trang 27

• Độ sai lệch của thiết bị đo (thường là ± 2%) • Hemoglobin bất thường

• Bệnh nhân cử động khi đo • Tình trạng giảm tưới máu mô do choáng, sử dụng thuốc gây co mạch hoặc hạ

thân nhiệt nặng • Bị nhiễu ánh sáng trong phòng khi đo • Sắc độ của móng tay, móng chân (nếu sử dụng dụng cụ đo SpO2 bằng cách kẹp

vào đầu ngón tay, ngón chân)

1.3.2 Tổng quan về nhịp tim

Nhịp tim là gì?

Nhịp tim là tốc độ nhịp tim đo bằng số lần co thắt (nhịp đập) của tim mỗi phút (bpm - beat per minute) Nhịp tim có thể thay đổi theo nhu cầu thể chất của cơ thể, bao gồm cả nhu cầu hấp thu oxy và bài tiết carbon dioxide

Nó thường bằng hoặc gần với xung được đo tại bất kỳ điểm ngoại vi nào Các hoạt động có thể tạo ra thay đổi bao gồm tập thể dục, ngủ, lo lắng, căng thẳng, bệnh tật và khi uống thuốc

Hình 1 12 Nhịp tim ở dạng sóng

Nhịp tim lúc nghỉ bình thường

Tần số nhịp tim bình thường lúc nghỉ của bạn dao động từ 60 – 100 nhịp mỗi phút Nhưng tần số tim thấp hơn 60 không nghĩa là bạn có vấn đề về sức khỏe Nó có thể là kết quả của việc dùng thuốc như thuốc chẹn beta

Nhịp tim thấp hơn cũng phổ biến đối với những người hoạt động thể chất nhiều hoặc vận động viên Những người năng động thường có nhịp tim khi nghỉ ngơi thấp hơn (thấp đến 40) vì cơ tim của họ ở trong tình trạng tốt hơn và cơ tim không cần phải làm việc nhiều để duy trì nhịp đập ổn định Hoạt động thể chất thấp hoặc vừa phải thường

Trang 28

không làm thay đổi nhịp tim lúc nghỉ nhiều

Hình 1 13 Tần số nhịp tim bình thường lúc nghỉ

Các yếu tố ảnh hưởng đến nhịp tim

• Nhiệt độ không khí: Khi nhiệt độ, độ ẩm tăng cao, tim sẽ bơm máu nhiều hơn một chút, do đó nhịp tim của bạn có thể tăng, nhưng thường không quá 5 đến 10 nhịp mỗi phút

• Tư thế: Nghỉ ngơi, ngồi hoặc đứng, mạch của bạn thường giống nhau Đôi khi khi bạn đứng trong 15 đến 20 giây đầu tiên, mạch của bạn có thể tăng lên một chút, nhưng sau một vài phút, nó sẽ ổn định

• Cảm xúc: Nếu bạn đang căng thẳng, lo lắng, vui vẻ hoặc buồn bã thì cảm xúc của bạn có thể làm tăng nhịp tim của bạn

• Kích thước cơ thể: Kích thước cơ thể thường không thay đổi nhịp tim Nếu bạn thừa cân, bạn có thể thấy nhịp nghỉ cao hơn bình thường, nhưng thường không quá 100

• Sử dụng thuốc: Thuốc ức chế adrenaline (thuốc chẹn beta) có xu hướng làm chậm nhịp tim của bạn

Trang 29

1.3.3 Các loại máy đo nhịp tim và SpO2 phổ biến hiện nay Imedicare IOM-A6

Máy đo nồng độ oxy imedicare iOM-A6 xuất xứ từ Singapore là thiết bị dùng để đo sự bão hòa oxy (SpO2) trong máu và nhịp tim

Máy đo nồng độ oxy imedicare iOM-A6 tích hợp công nghệ dạng sóng thể tích đồ, tần số xung nhịp để đo sự bão hòa oxy (SpO2) trong mạch máu và nhịp tim nhằm hạn chế những điều bất chắc xảy ra đối với những người có tiền sử thiếu oxy trong máu

Hình 1 14 Imedicare IOM-A6

Contec CMS50D2

Máy đo spo2 và nhịp tim SPO2 Contec CMS50D2 dùng để đo nồng độ oxy trong máu trong những trường hợp cấp cứu, sử dụng máy trợ thở hoặc trợ thở bằng nguồn oxy bên ngoài

Màn hình OLED của máy to dễ quan sát, hiển thị nhiều dạng sóng SpO2, hiển thị nhịp tim của bệnh nhân Thiết bị nhỏ gọn, dễ dàng mang theo và có thể sử dụng pin AAA

Hình 1 15 Contec CMS50D2

Trang 30

Beurer PO40

Máy đo spo2 và nhịp tim Beurer PO40 thương hiệu Đức là thiết bị y tế cá nhân cần phải có để bảo vệ sức khỏe gia đình Thiết bị phù hợp với hầu hết bệnh nhân, từ trẻ sơ sinh đến người lớn nhờ thiết kế đơn giản và thao tác dễ dàng, hoàn toàn không gây đau đớn trong quá trình đo

Màn hình LED hiển thị kết quả đo dưới dạng số và dạng thanh xung dễ dàng theo dõi Máy đo SpO2 Beurer PO40 cho dải đo từ 0% đến 100% với sai số đo nhỏ hơn 2% khi SpO2 nằm trong khoảng 70% đến 100%

Hình 1 16 Beurer PO40

Trang 31

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG

2.1 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.1.1 Cảm biến nhịp tim MAX30100

Thiết bị đầu vào là nút nhấn, cảm biến nhịp tim và nồng độ oxy trong máu MAX30100 Thiết bị đầu ra sử dụng Led, buzzer Bộ điều khiển trung tâm là vi điều khiển ESP32 Sử dụng chuẩn truyền dữ liệu có dây I2C và truyền không dây qua module Bluetooth Thiết bị lưu trữ là bộ nhớ RAM Nguồn cấp là nguồn tổ ong 5v 4a 1.4.1 Cảm biến nhịp tim và nồng độ oxy trong máu MAX30100

Cảm biến MAX30100 của hãng Maxim là module tích hợp có khả năng đo được nồng độ oxy trong máu và nhịp tim Đây là một cảm biến quang học, nó phát ra hai bước sóng ánh sáng từ hai đèn LED (LED đỏ và một LED hồng ngoại) như trong hình Sau đó đo sự hấp thụ của mạch đập (pulsing blood) bằng cách thu tín hiệu thông qua một bộ cảm biến ánh sáng (photodetector) Sự kết hợp màu LED được sử dụng để đọc dữ liệu ở đầu ngón tay Từ đó xác định được nồng độ oxy trong máu và nhịp tim

Hình 2 1: Cảm biến nhịp tim MAX30100

Cảm biến có đặc điểm là tích hợp IC MAX30100 của Maxim, đây chính là bộ cảm biến quang học gồm hai LED, được tối ưu và giảm nhiễu Bên cạnh đó có sử dụng nguyên lý đo hấp thụ quang học của máu với tốc độ lấy mẫu dựa trên trạng thái LED có thể lập trình được phục vụ cho mục đích tiết kiệm năng lượng Giao tiếp thông qua I2C

Thông số kỹ thuật

IC: MAX30100 Điện áp hoạt động: 1.8V – 3.3V (DC) Dòng hoạt động thấp: 0.7 (uA)

Giá trị ADC: 16-bit

Trang 32

Tốc độ đọc dữ liệu: 50Hz to 1kHz Cảm biến quang: IR led hồng ngoại & bộ tách sóng quang Hỗ trợ giao tiếp: I2C

Nhiệt độ hoạt động: -40 ° C đến +85 ° C

Nguyên lý hoạt động

Sử dụng 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 có bước sóng 2IR = 880nm Với bức xạ này khi người đo đặt ngón tay vào cảm biến, LED phát sẽ khuếch tán bức xạ hồng ngoại vào sâu 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 cầu 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 hiệu này và cũng chỉ cần một thay đối nhỏ thôi LED thu vẫn có thể phát hiện ra được

Sự thay đổi nhỏ có thể thấy ở đây chính là một lượng máu đi qua ngón tay thông qua các mạch máu Như chúng ta đã biết mạch 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 được sự thay đổi này chúng ta sẽ đọc được nhịp tim của cơ thể người cần đo

Bảng 2 1 Mô tả các chân của cảm biến Max30100

1,7,8,14 N,C Không kết nối 2 CDL Đầu vào xung I2C 3 SDA Chân truyền dữ liệu 4 PGND Nguồn của khối điều khiển Led 5 R_DRV Điều khiển Led đỏ

6 IR_DRV Điều khiển Led hồng ngoại 9 Vled+ Cung cấp năng lượng cho Led (kết nối anode) Sử dụng

một tụ điện bỏ qua để PGND cho hiệu suất tốt nhất 10 Vled+

11 Vdd Nguồn điện cung cấp cho đầu vào 12 GND Chân nối đất

Trang 33

13 INT Kết nối với một điện áp bên ngoài với một điện trở kéo lên

2.1.2 Tổng quan về module ESP32

Hình 2 2: Module ESP32 Devkit V1

ESP32 là module MCU mạnh mẽ và đa dụng được sử dụng rộng rãi trong các thiết kế mạch PCB Wifi Bluetooth và BLE Sản phẩm được ứng dụng phổ biến trong các đề tài liên quan đến IoT hiện nay Chúng có thể ứng dụng trong các mạng Sensor tiết kiệm điện năng đến những ứng dụng yêu cầu độ phức tạp hơn rất nhiều, như giải mã đoạn MP3 đến mã hóa các loại âm thanh,…

Hình 2 3 Thành phần cơ bản của một sản phẩm IoT sử dụng ESP32

Trang 34

Trang 35

Tổng quan về WIFI

Wifi là viết tắt của Wireless Fidelity được hiểu là sử dụng sóng vô tuyến để truyền tín hiệu Loại sóng này có khả năng kết nối với mạng khác hay với máy tính bằng sóng vô tuyến Nó tương tự như sóng điện thoại, truyền hình, radio Hầu như Các thiết bị điện tử như: máy tính, laptop, điện thoại di động, tablet…đều có thể truy cập wifi để truy cập mạng thỏa mãn nhu cầu của người dùng

Hình 2 4 Wifi là viết tắt của Wireless Fidelity

Sóng Wifi ngày nay được sử dụng rộng rãi phục vụ đời sống con người, đặc điểm của sóng Wifĩ là thu phát ở tần số từ 2.4 GHz đến 5 GHz cao hơn so với sóng vô tuyến truyền hình, sóng điện thoại và radio nên khá an toàn trong vẫn để báo toàn thông tin khi truyền và nhận dữ liệu Tìm hiểu chỉ tiết về Wifi phân loại như thể nào sau qua phần liệt kê sau đây:

• Chuẩn 802.H b: Thu phát ở tần số 2.4 GHz và có tốc độ truyền nhận dữ liệu lên đến 11 Megabit/s và sử dụng mã CCk để xử lý

• Chuẩn 802.11 g*Tùng đặc điểm với chuẩn b là tần số phát ở 2.4 GHz, nhưng nhờ sử dụng mã OFDM nên tốc độ truyền nhận dữ liệu tăng lên đáng kế, đạt 54 megabit/s

• Chuẩn 802.11 a: Thuẩn Wifi này hoạt động ở tần số 5 GHz và có tốc độ truyền tương tự như chuẩn g với 54 megabit/s (cứ mỗi giây có đến 54 megabit dữ liệu được gửi đĩ)

• Chuẩn 802.11 n: Công nghệ Wifi mới phát triển trực tiếp trên chuẩn g do đó tần số hoạt động vẫn dữ nguyên là 2.4 GHz nhưng tốc độ truyền tăng lên đáng kể

Lên để 300 megabit/s và chi sau một thời gian ngắn, tốc độ của chuẩn này đã tăng lên đến 450 Mb/s

• Chuẩn 802.11 ac: Hoạt động trên băng tần 5 GHz là một trong số những chuẩn Wifi có số thiết bị được tích hợp rộng lớn nhất hiện nay

Trang 36

Cấu tạo cơ bản của ESP32

ESP sở hữu 1 lõi được gọi là chip ESP32-D0WDQ6 Chip nhúng được thiết kế để nâng cao khả năng mở rộng và tùy biến rất cao Thiết kế ESP32 có 2 lõi CPU hoạt động 1 cách độc lập có thể dễ dàng điều khiển Tần số clock có thể điều chỉnh dễ dàng từ 80MHZ lên đến 240MHZ Trong quá trình sử dụng người lập trình có thể tắt CPU để có thể sử dụng thiết bị ở chế độ công suất thấp Qua đó theo dõi được sự thay đổi và vượt ngưỡng ESP32 được tích hợp các bộ tương tác ngoại vi khá phong phú như: cảm biến Hall, cảm biến điện dung, SD card, SPI tốc độ cao, I2S, I2C hay SPI tốc độ cao

Tìm hiểu chi tiết ESP32 CPU: Được đặt tên là “PRO_CPU” và “APP_CPU” Xtensa Dual-Core LX6 Khi

chúng ta dùng FreeRTOS sẽ ứng với Core 0 và Core 1 (protocol cpu và application cpu) - 32 bit

- Tốc độ xử lý từ 160MHZ đến 240MHz - Tốc độ xung nhịp từ 40mhz đến 80mhz (có thể tùy chỉnh khi lập trình) - ROM:448 Kbyte ROM

- 4MB external FLASH - RAM: 520 K-Byte SRAM - 520 KB SRAM liền chip Trong đó có 8KB RAM RTC sử dụng được tốc độ cao 8KB RAM RTC chỉ sử dụng được tốc độ thấp để dùng ở chế độ DeepSleep

Hình 2 5: CPU ESP32