1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG

Với mục đích thực hiện một kết quả đo đạt chính xác nhất về các số liệu đồng thời hệ thống phải tiện dụng, gọn nhẹ, dễ dàng tháo lắp.

Tổng quan hệ thống giám sát sức khoẻ, cụ thể mô hình gồm các thành phần chính như sau:

-       Trung tâm điều khiển: Vi điều khiển Atmega328p có chức năng quản lý và điều khiển toàn bộ hệ thống.

-       Cảm biến điện tim: Đo chỉ số điện tim và gửi về trung tâm điều khiển.

-       Cảm biến điện cơ: Đo chỉ số điện cơ và gửi về trung tâm điều khiển.

-       Cảm biến nhiệt độ: Đo nhiệt độ cơ thể và gửi về trung tâm điều khiển.

-       Khối giao tiếp Bluetooth: Truyền các dữ liệu đo được đến điện thoại thông minh

-       Khối hiển thị: LCD 16x2 có chức năng hiển thị các thông số đo được.

-       Khối nguồn: Cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống hoạt động.

2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

Board mạch giám sát sức khoẻ được thiết kế dựa trên mô hình đã đề ra. Em sử dụng phần mềm OrCAD Capture 16.6 để thiết kế schematic và playout plus 7.1 để thiết kế PCB layout.

2.1 Sơ đồ mạch

Hình 2 Sơ đồ nguyên lý

-       Khối nguồn (POWER): Thực hiện hạ áp của điện áp đầu vào được cấp là từ 9VDC xuống còn 5VDC sau điện áp 5VDC tiếp tục hạ áp xuống còn 3.3VDC nhờ vào IC AMS1117 để phù hợp cho việc cung cấp điện áp cho những khối còn lại.

-       Khối giao tiếp (COMMUNICATION): giúp cho khối xử lý trung tâm MCU có thể thực hiện giao tiếp với các thiết bị điện tử thông minh.

-       Khối hiển thị (LCD): Sử dụng LCD1602 thông qua việc dùng lược cái dài để kết nối với vi điều khiển Atmega328 nhằm tiết kiệm được diện tích PCB (printed circuit board). LCD thực hiện giao tiếp với MCU nhằm hiển thị các thông số được chuyển đến từ MCU. (Multipoint Control Unit).

-       Khối xử lý trung tâm (MCU): Tiếp nhận và xử lý điều khiển mọi hoạt động của hệ thống. Với bộ giao động thạch anh 16MHz và lựa chọn cho đúng tụ 22pF, nhằm tạo xung dao động cho vi điều khiển này hoạt động.

-       Khối cảm biến (SENSOR): Thực hiện đo đạt, nhận thông tin dữ liệu từ đối tượng vật lý bên ngoài sau đó chuyển về MCU.

-       Khối SW-LED: Thiết lập cài lại và đưa ra cảnh báo cho hệ thống

-       Khối UART: Thực hiện truyền dữ liệu nối tiếp để nạp code chương trình cho khối xử lý trung tâm.

2.2 Các linh kiện được sử dụng trong mạch chính

-       Khối nguồn sử dụng các IC điều chỉnh điện áp như IC LM7805, IC ASM1117. Tại nguồn đầu vào 12V IC LM7805 làm thay đổi điện áp xuống còn 5V, sau đó IC ASM1117 tiếp tục hạ điện áp 5V này thành điện áp 3.3V. Thạch anh được sử dụng để tạo dao động cho vi điều khiển chính Atmega328P. Để loại bỏ đi những gợn nhiễu của điện một chiều mạch sử dụng các tụ lọc nhiễu cao tầng và thấp tầng. Đèn báo giúp người dùng nhận biết dễ dàng mạch đã được cấp nguồn hay chưa.

-       Vi điều khiển chính của mạch là Atmega328P là vi điều khiển 8bit, cùng với 23 chân (trong tổng số 28 chân) được sử dụng cho các kết nối Input/Output. Ngoài ra các chân Analog và Digital còn hỗ trợ cho các ứng dụng khác nhau.

-       Khối hiển thị sử dụng LCD 1602 thực hiện chức năng hiển thị các số liệu cho người sử dụng theo dõi, được kết nối cắm qua các lượt cái để kết nối với vi điều khiển chính, giúp tiết kiệm diện tích trên board mạch. Cùng với biến trở để tinh chỉnh độ sáng màn hình hiển thị.

-       Sử dụng cổng nạp code UART để nạp code cho MCU ATmega328P, cổng nạp giao tiếp với usb nạp TTL (chuẩn mạch nạp) 5V/3.3V FTDI FT232RL.