Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh xã hội hiện đại, việc theo dõi và kiểm soát các chỉ số sinh tồn như huyết áp, nhịp tim và thân nhiệt đóng vai trò thiết yếu trong công tác chăm sóc sức khỏe ban đầu, phòng ngừa biến chứng tim mạch và đột quỵ. Tại Việt Nam, nhu cầu thăm khám và theo dõi bệnh lý tại nhà ngày càng gia tăng, đặc biệt ở các đô thị lớn. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật vi điện tử và công nghệ viễn thông (GSM/GPRS/GPS), việc tích hợp các hệ thống đo lường y sinh vào các thiết bị nhúng cầm tay có khả năng giám sát từ xa đã trở thành một giải pháp công nghệ khả thi, giúp kết nối dữ liệu người bệnh với bác sĩ và gia đình kịp thời.

Đề tài "Hệ thống đo đạc, theo dõi huyết áp và nhiệt độ cơ thể sử dụng kit Arduino" do sinh viên Nguyễn Hoài Nam và Nguyễn Đức Thắng thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Trương Ngọc Anh (Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, hoàn thành tháng 06/2016) tập trung giải quyết bài toán thiết kế và chế tạo một thiết bị đo y tế tích hợp, tự động hóa quá trình thu thập thông tin sinh hiệu và gửi dữ liệu lên nền tảng đám mây.

Mục tiêu chính của đề tài bao gồm:

  1. Xây dựng thiết bị đo huyết áp (tâm thu, tâm trương), nhịp tim tự động và đo thân nhiệt không tiếp xúc.
  2. Tự động lưu trữ, đồng bộ dữ liệu đo đạc lên bảng tính trực tuyến Google Spreadsheet phục vụ công tác thống kê, theo dõi diễn tiến sức khỏe dài hạn.
  3. Tích hợp tính năng an toàn, tự động định vị tọa độ GPS, gửi tin nhắn SMS cảnh báo và thực hiện cuộc gọi khẩn cấp đến số điện thoại cài đặt sẵn khi huyết áp vượt ngưỡng hoặc khi người dùng kích hoạt nút báo động khẩn cấp.

Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu cụ thể được xác định qua 8 nội dung:

  • Nội dung 1: Nghiên cứu phương pháp đo huyết áp, xác định huyết áp tâm thu, huyết áp tâm trương và nhịp tim.
  • Nội dung 2: Nghiên cứu phương thức đo nhiệt độ cơ thể người.
  • Nội dung 3: Khảo sát, lựa chọn các cảm biến y sinh và linh kiện phần cứng phù hợp.
  • Nội dung 4: Nghiên cứu phương thức giao tiếp và truyền dữ liệu lên nền tảng Google Spreadsheet.
  • Nội dung 5: Nghiên cứu nguyên lý hoạt động và chuẩn giao tiếp của các module ngoại vi.
  • Nội dung 6: Tính toán và thiết kế hệ thống điều khiển trung tâm.
  • Nội dung 7: Thiết kế mô hình, gia công mạch in PCB và đóng gói vỏ hộp thiết bị.
  • Nội dung 8: Thử nghiệm, cân chỉnh và đánh giá kết quả hoạt động thực tế.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Tín hiệu dao động áp suất thành mạch máu động mạch cánh tay (đo huyết áp, nhịp tim) và bức xạ hồng ngoại từ bề mặt cơ thể (đo thân nhiệt); các vi mạch xử lý tín hiệu và truyền thông không dây.
  • Phạm vi không gian và vật lý: Thiết bị phần cứng hoàn chỉnh đặt trong hộp kích thước $10{,}5 \times 10{,}5 \times 7\text{ cm}$; hoạt động định vị GPS hiệu quả ở không gian thoáng đãng ngoài trời (không hoạt động tại tầng hầm hoặc các khu vực bị che chắn kín).
  • Nguồn năng lượng: Pin sạc Li-ion $3{,}7\text{V} - 2500\text{ mAh}$, hỗ trợ thiết bị vận hành trong thời gian xấp xỉ 1 tuần sau mỗi lần sạc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài kết hợp nền tảng lý thuyết y sinh học với kỹ thuật thiết kế hệ thống nhúng:

  • Cơ sở y sinh:

    • Huyết áp và nhịp tim: Huyết áp tâm thu (áp lực động mạch khi tim co bóp) và huyết áp tâm trương (áp lực động mạch giữa hai nhịp đập). Đề tài dựa trên nguyên lý đo dao động (Oscillometric method) cải tiến từ phương pháp nghe Korotkoff, phân tích dao động áp suất khí nén trong vòng bít (cuff) quấn bắp tay khi bơm căng và xả áp từ từ qua van điện từ.
    • Thân nhiệt: Thân nhiệt bình thường của cơ thể người xấp xỉ $37^\circ\text{C}$ (dao động $36{,}5^\circ\text{C} - 37{,}5^\circ\text{C}$). Thân nhiệt được đo đạc qua bức xạ nhiệt hồng ngoại không tiếp xúc nhằm đảm bảo cách ly điện và vệ sinh dịch tễ.

  • Chuẩn giao tiếp và giao thức:

    • Giao tiếp $\text{I}^2\text{C}$ (Inter-Integrated Circuit) và SMBus (System Management Bus): Giao tiếp nối tiếp 2 dây (SDA, SCL) với cơ chế Master-Slave, cấu hình cực thu hở (open-drain) yêu cầu điện trở kéo lên (pull-up resistors).
    • Giao tiếp UART: Sử dụng tập lệnh AT tiêu chuẩn (3GPP TS 27.005) để điều khiển module SIM808 thực hiện truyền nhận dữ liệu GPRS, SMS, cuộc gọi thoại và nhận bản tin NMEA từ hệ thống định vị vệ tinh GPS.
Chuẩn giao tiếp Đường truyền tín hiệu Mức logic $V_{IL}$ / $V_{IH}$ Tần số xung Clock ($f_{SCL}$) Vai trò trong hệ thống
$\text{I}^2\text{C}$ SDA, SCL $1{,}8\text{V} / 3{,}1\text{V}$ Tối đa $100\text{ kHz}$ Giao tiếp OLED, DS1307
SMBus SMBDAT, SMBCLK $1{,}8\text{V} / 3{,}1\text{V}$ $10 - 100\text{ kHz}$ Đọc dữ liệu từ MLX90614
UART TXD, RXD Tương thích TTL ($5\text{V}$) Tốc độ Baud cố định Giao tiếp module SIM808
  • Phương pháp nghiên cứu:
    • Phương pháp tổng hợp tài liệu: Kế thừa và phát triển từ đề tài "Thiết Kế Và Thi Công Máy Đo Huyết Áp, Nhịp Tim Cho Người Già" (Nguyễn Thành Nhân, khóa 2011).
    • Phương pháp thiết kế kỹ thuật và chế tạo phần cứng: Tính toán mạch nguyên lý, vẽ mạch in hai lớp bằng phần mềm Altium Designer, gia công PCB và lắp ráp cơ khí.
    • Phương pháp thực nghiệm - đo đạc đối chiếu: Lấy mẫu tín hiệu áp suất, tín hiệu hồng ngoại, hiệu chỉnh ngưỡng thuật toán và so sánh số liệu đo với các thiết bị đo thương mại chuyên dụng.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc khối chức năng xoay quanh vi điều khiển trung tâm, bao gồm các phân hệ phần cứng và chương trình điều khiển:

Kiến trúc phần cứng

  1. Khối xử lý trung tâm: Board Arduino Nano tích hợp vi điều khiển ATmega328 họ MegaAVR 8-bit, xung nhịp $16\text{ MHz}$, bộ nhớ Flash $32\text{ KB}$ ($2\text{ KB}$ dành cho bootloader), SRAM $2\text{ KB}$, EEPROM $1\text{ KB}$, 8 kênh ADC 10-bit.
  2. Khối cảm biến:
    • Cảm biến áp suất MPX5050GP: Cảm biến áp suất piezoresistive màng silicon tích hợp nguyên khối, thang đo $0 - 50\text{ kPa}$ ($0 - 375\text{ mmHg}$), độ nhạy $90\text{ mV/kPa}$, điện áp bão hòa ngõ ra $4{,}5\text{V}$, thời gian đáp ứng $1{,}0\text{ ms}$.
    • Cảm biến nhiệt độ MLX90614AAA: Cảm biến hồng ngoại không tiếp xúc tích hợp bộ xử lý tín hiệu số ASSP và ADC 17-bit, độ phân giải nhiệt độ $0{,}02^\circ\text{C}$, thang đo nhiệt độ vật thể $-40^\circ\text{C}$ đến $+125^\circ\text{C}$, giao tiếp SMBus địa chỉ mặc định 0x5A (đọc nhiệt độ môi trường tại thanh ghi 0x06, nhiệt độ đối tượng tại thanh ghi 0x07).
  3. Khối hiển thị và thời gian thực:
    • Màn hình OLED kích thước $0{,}96\text{ inch}$, độ phân giải $128 \times 64\text{ pixel}$, driver điều khiển SSD1306, giao tiếp $\text{I}^2\text{C}$.
    • IC thời gian thực DS1307: Thạch anh dao động ngoài $32{,}768\text{ kHz}$, pin nuôi CMOS $3\text{V}$ (chân VBAT), lưu giữ thông tin giây, phút, giờ, ngày, tháng, năm độc lập khi ngắt nguồn chính.
  4. Khối truyền thông và định vị: Module SIM808 tích hợp GSM 4 băng tần (850/900/1800/1900 MHz), GPRS Class 12 (tối đa $85{,}6\text{ kbps}$) và máy thu GPS độ chính xác định vị dưới $2{,}5\text{m}$.
  5. Khối cơ cấu chấp hành và nguồn:
    • Động cơ bơm khí mini $6\text{V}$ và van xả khí điện từ $6\text{V}$ điều khiển thông qua mảng transistor Darlington đệm dòng ULN2803.
    • Nguồn pin Li-ion $3{,}7\text{V} - 2500\text{ mAh}$, IC sạc tuyến tính TP4056 (ngắt sạc tự động ở $4{,}2\text{V}$), IC nâng áp DC-DC MT3608 để nâng nguồn từ $3{,}7\text{V}$ lên $5\text{V}$ và $6\text{V}$ cấp cho các khối mạch.
Linh kiện / Khối chức năng Thông số kỹ thuật chính Chức năng trong hệ thống
Arduino Nano (ATmega328) $16\text{ MHz}$, $32\text{ KB}$ Flash, $2\text{ KB}$ SRAM Xử lý thuật toán, điều khiển toàn bộ hệ thống
Cảm biến MPX5050GP Dải đo $0 - 50\text{ kPa}$, ngõ ra tương tự $0 - 4{,}5\text{V}$ Thu thập áp suất vòng bít cánh tay
Cảm biến MLX90614 ADC 17-bit, giao tiếp SMBus Thu thập nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc
Module SIM808 GSM/GPRS Quad-band, GPS NMEA RMC Gửi dữ liệu Internet, nhắn SMS, gọi thoại, lấy tọa độ
IC ULN2803 8 cặp Darlington NPN, $500\text{ mA}$/kênh Đệm công suất kích bơm khí và van xả
IC TP4056 & MT3608 Sạc pin $4{,}2\text{V}$; Nâng áp DC-DC Quản lý nạp/xả pin và phân phối điện áp hoạt động
Màn hình OLED $128 \times 64\text{ pixel}$, điều khiển SSD1306 Hiển thị giao diện đo, đồng hồ và kết quả

Giải thuật và phần mềm điều khiển

Hệ thống được lập trình bằng ngôn ngữ C/C++ trên môi trường Arduino IDE. Chương trình bao gồm các tiến trình chính:

  • Quy trình đo huyết áp: Kích hoạt động cơ bơm khí đóng van xả, bơm căng vòng bít đến áp suất ngưỡng an toàn, sau đó ngắt bơm và mở hé van xả để giải phóng áp suất từ từ; bộ chuyển đổi ADC lấy mẫu liên tục tín hiệu từ MPX5050, thuật toán lọc và phát hiện đỉnh dao động xác định huyết áp tâm thu, tâm trương và chu kỳ nhịp tim.
  • Quy trình đo nhiệt độ: Đọc trực tiếp các byte dữ liệu nhiệt độ từ thanh ghi RAM 0x07 của MLX90614 qua SMBus, chuyển đổi nhị phân sang giá trị nhiệt độ độ C.
  • Truyền nhận dữ liệu đám mây: Arduino gửi các tập lệnh AT qua cổng nối tiếp tới SIM808 để thiết lập kết nối TCP/IP, truyền bản tin HTTP POST/GET thông qua nền tảng trung gian ThingSpeak (sử dụng ứng dụng ThingHTTP), từ đó ghi dữ liệu vào các cột tương ứng trên Google Spreadsheet (Google Forms/Sheets).
  • Xử lý tình huống khẩn cấp: Khi nhận tín hiệu từ nút nhấn khẩn cấp hoặc khi huyết áp vượt ngưỡng nguy hiểm, hệ thống đọc dữ liệu tọa độ từ tập lệnh AT+CGNSINF, đóng gói tin nhắn SMS chứa liên kết tọa độ gửi về số điện thoại chỉ định, đồng thời thực thi lệnh quay số ATD để thực hiện cuộc gọi báo động.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày tổng quan về tầm quan trọng của việc theo dõi các chỉ số sinh tồn và ứng dụng công nghệ viễn thông, kỹ thuật điện tử trong y tế. Tác giả nêu rõ mục tiêu thiết kế thiết bị đo huyết áp, nhịp tim và thân nhiệt hiển thị OLED, truyền số liệu thống kê lên Google Spreadsheet và tích hợp khả năng định vị GPS/cảnh báo khẩn cấp. Chương này cũng xác định rõ 8 nội dung nghiên cứu chi tiết, bố cục 6 chương của khóa luận cùng các giới hạn về kích thước vỏ hộp ($10{,}5 \times 10{,}5 \times 7\text{ cm}$), dung lượng pin ($2500\text{ mAh}$) và phạm vi hoạt động của anten GPS.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 cung cấp nền tảng lý thuyết toàn diện phục vụ việc thiết kế:

  • Y sinh học: Định nghĩa huyết áp tâm thu, huyết áp tâm trương, bảng huyết áp tiêu chuẩn theo độ tuổi (từ 15 đến 64 tuổi), bảng nhịp tim chuẩn theo giới tính và độ tuổi (18-35 tuổi); sinh lý biến đổi thân nhiệt người ($37^\circ\text{C}$) và các tình trạng rối loạn thân nhiệt (sốt, nhiễm nóng, hạ thân nhiệt).
  • Giao thức truyền thông: Phân tích chi tiết giao thức $\text{I}^2\text{C}$ (cơ chế START, STOP, REPEAT START, định địa chỉ 7-bit) và so sánh các thông số kỹ thuật giữa SMBus với $\text{I}^2\text{C}$.
  • Phần cứng vi mạch: Trình bày chi tiết cấu trúc board Arduino Nano và vi điều khiển ATmega328 (tập lệnh RISC 131 lệnh, sơ đồ chân, thanh ghi); nguyên lý cảm biến áp suất MPX5050; cảm biến hồng ngoại MLX90614 (bản đồ bộ nhớ RAM); màn hình OLED SSD1306; module SIM808 kèm bảng tập lệnh AT cấu hình mạng GSM/GPRS và GPS (tập lệnh AT+CGNSPWR, AT+CGNSINF); mạch đệm ULN2803; IC thời gian thực DS1307 (64 thanh ghi bộ nhớ); IC sạc TP4056 và IC nâng áp MT3608.

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương 3 tập trung hiện thực hóa mô hình lý thuyết thành sơ đồ phần cứng chi tiết:

  • Sơ đồ khối hệ thống: Xác lập mối liên kết giữa khối nguồn, khối xử lý trung tâm, khối cảm biến (áp suất, hồng ngoại), khối hiển thị (OLED), khối thời gian thực (DS1307), khối chấp hành (bơm, van) và khối truyền thông/định vị (SIM808).
  • Thiết kế sơ đồ nguyên lý: Tính toán các thông số điện trở kéo lên cho bus $\text{I}^2\text{C}$, mạch phân áp, tụ lọc nguồn, mạch bảo vệ và giao tiếp giữa Arduino Nano với từng module ngoại vi.
  • Xem xét tiêu chuẩn an toàn thiết bị y tế: Định hướng thiết kế cách ly, bảo đảm an toàn điện cho người sử dụng khi tiếp xúc với vòng bít và hệ thống đo.

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương 4 mô tả toàn bộ quá trình thi công cơ khí, phần cứng và phát triển phần mềm:

  • Chế tạo phần cứng: Thiết kế layout mạch in hai lớp trên phần mềm Altium, quy trình gia công PCB, hàn linh kiện, thử nghiệm thông mạch và lắp ráp mạch hoàn chỉnh vào vỏ hộp bảo vệ.
  • Lập trình hệ thống: Xây dựng các lưu đồ thuật toán chi tiết gồm: chương trình chính, giải thuật quét phím chức năng (đo huyết áp, đo nhiệt độ, phím khẩn cấp), giải thuật đọc tín hiệu tương tự cảm biến áp suất, thuật toán đọc nhiệt độ SMBus, giải thuật gửi dữ liệu lên Google Spreadsheet thông qua ThingSpeak/ThingHTTP, và giải thuật xử lý cuộc gọi/nhắn tin SMS cảnh báo vị trí.
  • Hướng dẫn vận hành: Quy trình thao tác cắm jack cảm biến, kỹ thuật quấn vòng bít bắp tay đúng vị trí và quy trình bật/tắt thiết bị.

Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá

Chương 5 trình bày toàn bộ kết quả thực nghiệm đạt được của đề tài:

  • Kết quả phần cứng: Hoàn thiện bo mạch điều khiển tích hợp trong vỏ hộp cơ khí gọn gàng, màn hình OLED hiển thị rõ ràng ngày giờ thực, trạng thái vận hành và các thông số đo sinh hiệu.
  • Kết quả truyền thông: Dữ liệu đo đạc (huyết áp tâm thu, tâm trương, nhịp tim, nhiệt độ, thời gian) được gửi thành công qua GPRS lên hệ thống Google Spreadsheet, tự động vẽ biểu đồ trực quan phục vụ theo dõi diễn tiến sức khỏe.
  • Hiệu chỉnh và so sánh: Đưa ra các kết quả đo thử nghiệm trước và sau khi cân chỉnh mạch; tiến hành đo so sánh đối chứng giữa thiết bị tự chế tạo với máy đo huyết áp điện tử và nhiệt kế chuẩn thương mại trên thị trường, đưa ra bảng số liệu thống kê sai số thực tế.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương 6 tổng kết các hạng mục đã hoàn thành so với mục tiêu đặt ra ban đầu: thiết bị đo vận hành ổn định, đo được đầy đủ các thông số sinh tồn với độ tin cậy được kiểm chứng qua thực nghiệm, gửi dữ liệu lên đám mây và phát cảnh báo khẩn cấp qua mạng viễn thông. Đồng thời, tác giả chỉ ra các mặt hạn chế còn tồn tại và đề xuất các hướng nghiên cứu mở rộng trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Hệ thống đã được chế tạo hoàn chỉnh dưới dạng một sản phẩm nhúng cầm tay hoàn thiện với các kết quả cụ thể:

  • Thu thập và hiển thị chính xác các thông số sinh hiệu: Huyết áp tâm thu, huyết áp tâm trương, nhịp tim và thân nhiệt không tiếp xúc hiển thị rõ ràng trên màn hình OLED.
  • Tự động hóa truyền thông dữ liệu: Tích hợp thành công kênh truyền qua ThingSpeak (ThingHTTP) đẩy trực tiếp dữ liệu đo lên Google Spreadsheet mà không cần máy tính trung gian.
  • Tính năng an toàn và cứu hộ: Kích hoạt thành công chức năng lấy tọa độ GPS từ SIM808, gửi tin nhắn SMS chứa vị trí và thực hiện cuộc gọi khẩn cấp tự động khi xảy ra sự cố.
  • Thời lượng pin: Hoạt động ổn định liên tục trong thời gian 1 tuần với pin Li-ion $2500\text{ mAh}$ nhờ cơ chế quản lý năng lượng tối ưu.

Đóng góp của đề tài:

  • Kế thừa và cải tiến đề tài khóa trước (nghiên cứu của Nguyễn Thành Nhân, 2011), nâng cấp từ thiết bị đo cục bộ thành hệ thống thông minh hỗ trợ kết nối viễn thông và giám sát y tế từ xa (Telemedicine).
  • Ứng dụng thành công phương pháp đo nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc bằng cảm biến chuyên dụng MLX90614, nâng cao tính an toàn và tiện lợi so với các cảm biến tiếp xúc truyền thống (như LM35 hay DS18B20).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài theo ghi nhận của tác giả:

  • Khả năng thu sóng và định vị của module GPS bị giới hạn ở các không gian kín, tầng hầm hoặc các khu vực bị che khuất mạnh bởi công trình xây dựng.
  • Thiết bị phụ thuộc hoàn toàn vào vùng phủ sóng của mạng viễn thông di động GSM/GPRS để truyền dữ liệu và gửi tin nhắn cảnh báo.
  • Quá trình đo huyết áp theo phương pháp dao động đòi hỏi người dùng phải giữ yên cánh tay và quấn vòng bít đúng kỹ thuật để tránh gây nhiễu tín hiệu áp suất.

Hướng phát triển tiếp theo:

  • Tối ưu hóa kích thước bo mạch và kết cấu vỏ hộp để tăng tính thẩm mỹ và tiện lợi khi mang theo.
  • Nâng cấp thuật toán lọc nhiễu tín hiệu áp suất động mạch nhằm tăng độ chính xác trong các điều kiện vận động nhẹ.
  • Phát triển ứng dụng di động riêng (Android/iOS) kết nối trực tiếp với thiết bị qua Bluetooth/Wi-Fi để tăng trải nghiệm người dùng và mở rộng khả năng cảnh báo đa kênh.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo có giá trị cao cho:

  • Sinh viên các ngành Kỹ thuật Điện tử Truyền thông, Kỹ thuật Y sinh, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, và Công nghệ Thông tin (hệ thống nhúng/IoT).
  • Người nghiên cứu ứng dụng cảm biến áp suất piezoresistive (MPX5050) và cảm biến hồng ngoại SMBus (MLX90614) trong các thiết bị đo lường y tế thực tế.
  • Các nhà phát triển hệ thống nhúng cần tài liệu chi tiết về tập lệnh AT, điều khiển module truyền thông GSM/GPRS/GPS (SIM808) và giải pháp đẩy dữ liệu lên Google Sheets qua giao thức HTTP/ThingSpeak.

Câu hỏi thường gặp

  1. Hệ thống sử dụng nguyên lý nào để đo huyết áp và nhịp tim mà không cần ống nghe y tế?
    Hệ thống sử dụng phương pháp đo dao động (Oscillometric method). Cảm biến áp suất MPX5050GP thu nhận sự thay đổi áp suất không khí trong vòng bít khi van xả hé mở; vi điều khiển ATmega328 phân tích biên độ dao động áp suất thành mạch máu để xác định giá trị huyết áp tâm thu, tâm trương và tính tần số xung nhịp tim.

  2. Cảm biến nhiệt độ MLX90614 giao tiếp với Arduino qua chuẩn nào và đọc dữ liệu tại địa chỉ nào?
    MLX90614 giao tiếp với Arduino qua chuẩn SMBus (dựa trên nền tảng $\text{I}^2\text{C}$) tại địa chỉ mặc định 0x5A. Dữ liệu nhiệt độ môi trường được đọc tại thanh ghi RAM 0x06 (địa chỉ TA) và nhiệt độ của đối tượng đo được đọc tại thanh ghi RAM 0x07 (địa chỉ TOBJ1).

  3. Làm thế nào để dữ liệu đo được tự động cập nhật lên Google Spreadsheet từ vi điều khiển?
    Arduino Nano điều khiển module SIM808 kết nối mạng GPRS, gửi dữ liệu đo thông qua tập lệnh AT đến nền tảng trung gian ThingSpeak (sử dụng tính năng ThingHTTP). ThingHTTP đóng vai trò cầu nối gửi bản tin HTTP POST/GET dữ liệu trực tiếp vào biểu mẫu Google Forms gắn liền với Google Spreadsheet.

  4. Khối nguồn của thiết bị được thiết kế như thế nào để cung cấp đồng thời các mức điện áp khác nhau?
    Hệ thống sử dụng một cell pin Li-ion $3{,}7\text{V} - 2500\text{ mAh}$ được quản lý nạp bởi IC TP4056. Điện áp pin $3{,}7\text{V}$ được đưa qua mạch nâng áp DC-DC dùng IC MT3608 để tạo ra nguồn $5\text{V}$ cấp cho Arduino Nano, các cảm biến và màn hình OLED, đồng thời tạo nguồn $6\text{V}$ để cấp cho động cơ bơm khí và van xả điện từ thông qua mạch đệm ULN2803.

  5. Tính năng cảnh báo khẩn cấp của thiết bị hoạt động ra sao khi người dùng gặp sự cố?
    Khi người dùng bấm nút khẩn cấp (hoặc khi huyết áp vượt ngưỡng cài đặt), Arduino kích hoạt module SIM808 bật khối GPS qua lệnh AT+CGNSPWR=1, trích xuất tọa độ kinh độ và vĩ độ qua lệnh AT+CGNSINF, sau đó tự động soạn tin nhắn SMS chứa vị trí gửi đến số điện thoại khẩn cấp và thực hiện cuộc gọi cảnh báo trực tiếp qua lệnh ATD.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Hệ thống đo đạc, theo dõi huyết áp và nhiệt độ cơ thể sử dụng kit Arduino" của nhóm tác giả Nguyễn Hoài Nam và Nguyễn Đức Thắng đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu kỹ thuật đặt ra từ thiết kế phần cứng, lập trình thuật toán nhúng đến chế tạo mô hình thực tế. Thiết bị kết hợp thành công công nghệ cảm biến y sinh với mạng truyền thông di động và định vị GPS, tạo ra giải pháp đo lường sinh hiệu tự động, lưu trữ dữ liệu tập trung trên Google Spreadsheet và cảnh báo khẩn cấp hiệu quả. Công trình là tài liệu tham khảo thực tiễn và hoàn chỉnh cho các nghiên cứu phát triển thiết bị y tế nhúng và ứng dụng IoT trong chăm sóc sức khỏe.