Luận văn thạc sĩ HCMUTE về thiết bị hỗ trợ liên lạc khẩn cấp

Luận văn phân tích Thiết bị hỗ trợ liên lạc khẩn cấp trong luận văn thạc sĩ HCMUTE, vận dụng lý thuyết vững chắc, đề xuất giải pháp sáng tạo cho

• Tác giả: Nguyễn Thành Mộng
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Đình Phú
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Điện Tử Công Nghiệp
• Đề tài: Thiết Bị Hỗ Trợ Liên Lạc Khẩn Cấp
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• SUMMARY
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. MỤC ĐÍCH VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
• 1.2. NỘI DUNG THỰC HIỆN
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. VI ĐIỀU KHIỂN
• 2.1.1. Vi điều khiển họ AVR
• 2.1.2. Bộ nhớ chương trình (Program memory)
• 2.1.3. Bộ nhớ dữ liệu (Data memory)
• 2.1.4. Bộ nhớ ngăn xếp Stack
• 3. CHƯƠNG 3
• 4. CHƯƠNG 4
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết bị hỗ trợ liên lạc khẩn cấp

Thiết bị hỗ trợ liên lạc khẩn cấp được phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết trong việc liên lạc khi gặp sự cố, đặc biệt là đối với người cao tuổi và trẻ em. Theo khảo sát, tỷ lệ tai nạn thương tích tại Việt Nam cao, và việc phát hiện kịp thời có thể giảm thiểu hậu quả nghiêm trọng. Thiết bị này cho phép người dùng dễ dàng liên lạc với người thân thông qua một thao tác đơn giản, giúp họ cảm thấy an toàn hơn trong các tình huống khẩn cấp. Nhóm nghiên cứu đã quyết định phát triển thiết bị này với các chức năng cơ bản như xem giờ, báo thức và đo nhịp tim, nhằm hỗ trợ người dùng trong việc theo dõi sức khỏe và liên lạc khẩn cấp.

1.1. Mục đích và giới hạn đề tài

Mục đích của đề tài là tạo ra một thiết bị đơn giản, dễ sử dụng cho người cao tuổi và trẻ em, những đối tượng thường gặp khó khăn trong việc sử dụng điện thoại thông minh. Thiết bị cho phép người dùng chỉ cần nhấn nút để gọi đến số điện thoại của người thân và gửi vị trí hiện tại qua tin nhắn. Giới hạn của đề tài bao gồm việc thiết kế giao diện người dùng trên màn hình OLED và đảm bảo thiết bị có thể đo nhịp tim, phục vụ cho nhu cầu theo dõi sức khỏe của người dùng.

II. Cơ sở lý thuyết về vi điều khiển

Vi điều khiển AVR, đặc biệt là Atmega 2560-16AU, là nền tảng chính cho thiết bị hỗ trợ liên lạc khẩn cấp. AVR được phát triển bởi Atmel, nổi bật với khả năng tiêu thụ năng lượng thấp và hiệu suất cao. Cấu trúc RISC của AVR cho phép thực hiện hầu hết các lệnh trong một chu kỳ xung clock, giúp tăng tốc độ xử lý. Việc sử dụng bộ nhớ Flash cho phép lưu trữ chương trình một cách hiệu quả, đồng thời hỗ trợ nhiều tính năng như ngắt và giao tiếp với các thiết bị ngoại vi. Điều này rất quan trọng trong việc phát triển thiết bị liên lạc khẩn cấp, nơi mà thời gian phản hồi nhanh là rất cần thiết.

2.1. Cấu trúc và chức năng của vi điều khiển

Cấu trúc của vi điều khiển AVR bao gồm nhiều thành phần quan trọng như bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu và các thanh ghi. Bộ nhớ chương trình chứa mã lệnh, trong khi bộ nhớ dữ liệu lưu trữ các biến và thông tin cần thiết cho quá trình xử lý. Các thanh ghi cho phép truy cập nhanh chóng đến dữ liệu, giúp tăng hiệu suất của thiết bị. Việc hiểu rõ cấu trúc này là cần thiết để tối ưu hóa thiết kế và lập trình cho thiết bị hỗ trợ liên lạc khẩn cấp.

III. Thiết kế và phát triển thiết bị

Quá trình thiết kế thiết bị hỗ trợ liên lạc khẩn cấp bao gồm nhiều bước từ nghiên cứu thị trường đến thực hiện mô hình. Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu các thiết bị liên lạc hiện có và xác định các tính năng cần thiết cho thiết bị mới. Thiết kế bo mạch điều khiển và các module chức năng như màn hình OLED, cảm biến nhịp tim, và module GPS là những bước quan trọng trong quá trình phát triển. Việc lập trình cho bo mạch chính bằng phần mềm Arduino IDE cũng được thực hiện để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định và hiệu quả.

3.1. Các tính năng chính của thiết bị

Thiết bị hỗ trợ liên lạc khẩn cấp được trang bị nhiều tính năng hữu ích như xem giờ, báo thức, đo nhịp tim và gửi vị trí qua tin nhắn. Những tính năng này không chỉ giúp người dùng dễ dàng liên lạc trong tình huống khẩn cấp mà còn hỗ trợ theo dõi sức khỏe. Thiết kế giao diện người dùng trên màn hình OLED cũng được tối ưu hóa để đảm bảo người dùng có thể sử dụng một cách dễ dàng và thuận tiện.

IV. Đánh giá và ứng dụng thực tiễn

Thiết bị hỗ trợ liên lạc khẩn cấp không chỉ có giá trị trong việc cung cấp một phương tiện liên lạc an toàn mà còn góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống cho người cao tuổi và trẻ em. Việc sử dụng thiết bị này có thể giảm thiểu rủi ro trong các tình huống khẩn cấp, đồng thời tạo ra sự an tâm cho người dùng và gia đình họ. Các nghiên cứu và phát triển tiếp theo có thể mở rộng thêm các chức năng mới, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng và đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người dùng.

4.1. Tính khả thi và triển vọng phát triển

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, thiết bị hỗ trợ liên lạc khẩn cấp có tiềm năng lớn để phát triển thêm nhiều tính năng mới. Việc tích hợp công nghệ IoT có thể giúp thiết bị kết nối với các ứng dụng di động, từ đó mở rộng khả năng theo dõi và hỗ trợ người dùng. Điều này không chỉ giúp nâng cao tính năng của thiết bị mà còn tạo ra một hệ sinh thái hỗ trợ liên lạc khẩn cấp toàn diện hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT BỊ HỖ TRỢ LIÊN LẠC KHẨN CẤP GVHD : THS. NGUYỄN ĐÌNH PHÚ SVTH : NGUYỄN THÀNH MỘNG MSSV : 13141600 SVTH : NGUYỄN TRƯƠNG ĐỨC TRỌNG MSSV : 13141564 SKL 0 0 4 9 6 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên SV: NGUYỄN THÀNH MỘNG Mã số sinh viên: 13141600 NGUYỄN TRƢƠNG ĐỨC TRỌNG Mã số sinh viên: 13141564 Lớp: 13141CLDT1 - 13141CLDT2 Chuyên ngành: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Tên đề tài: THIẾT BỊ HỖ TRỢ LIÊN LẠC KHẨN CẤP.

Giáo viên hƣớng dẫn: THS.NGUYỄN ĐÌNH PHÚ Nhiệm vu ̣ nghiên cƣ́ u: + Nghiên cứu về vi điều khiển ATmega 2560-16AU. + Giao tiếp với màn hình OLED, Pulse Sensor. + Đọc thời gian thực từ IC DS1307. + Thiết kế và lập trình thu thập dữ liệu từ mudule GPS.

+ Thiết kế và lập trình giao tiếp module Sim900A. + Thi công mô hình thiết bị và cân chỉnh. i Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: NGUYỄN THÀNH MỘNG MSSV: 13141600 NGUYỄN TRƢƠNG ĐỨC TRỌNG MSSV: 13141564 Ngành: CÔNG NGHỆ - KỸ THUẬT - ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG Chuyên ngành: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Tên đề tài: THIẾT BỊ HỖ TRỢ LIÊN LẠC KHẨN CẤP Giáo viên hƣớng dẫn: THS. NGUYỄN ĐÌNH PHÚ NHẬN XÉT 1.

Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện:. Đề nghị cho bảo vệ hay không?. Đánh giá loại:. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hƣớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: NGUYỄN THÀNH MỘNG MSSV: 13141600 NGUYỄN TRƢƠNG ĐỨC TRỌNG MSSV: 13141564 Ngành: CÔNG NGHỆ - KỸ THUẬT - ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG Chuyên ngành: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Tên đề tài: THIẾT BỊ HỖ TRỢ LIÊN LẠC KHẨN CẤP Họ và tên Giáo viên phản biện:.

Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện:. Đề nghị cho bảo vệ hay không?. Đánh giá loại:. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Xin chân thành gửi lời cảm ơn chân thành đến với quý thầy cô khoa đào tạo Chất lƣợng cao đã giảng dạy chúng em trong suốt thời gian học tại trƣờng và tạo điều kiện thuận lợi để nhóm em thực hiện đề tài.

Cảm ơn gia đình, cha mẹ đã là nguồn động viên to lớn về vật tinh thần cũng nhƣ vật chất trong suốt thời gian học hành, để chúng em có đƣợc sự an tâm theo đuổi ƣớc mơ và sự nghiệp. Đặc biệt cảm ơn thầy Nguyễn Đình Phú đã tạo điều kiện và hƣớng dẫn chúng em cách học tập cũng nhƣ nghiên cứu để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp. Cuối cùng xin chúc gia đình, bạn bè và quý thầy, cô nhiều sức khỏe và thành công trong công việc. Xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực hiện đề tài iv Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÓM TẮT Hiện nay, nhu cầu theo dõi tình trạng nguy hiểm cũng nhƣ liên lạc khi cấp thiết khi bị tai nạn hoặc các vấn đề đột xuất về sức khỏe đối với ngƣời thân mà đặc biệt là đối tƣợng ngƣời cao tuổi và trẻ em rất lớn.

Ngoài ra, vấn đề liên lạc từ xa đối với ngƣời cao tuổi cũng gặp nhiều khó khăn. Các thiết bị liên lạc thông dụng nhƣ điện thoại di động lại quá phức tạp khi sử dụng đối với ngƣời cao tuổi đặc biệt trong các trƣờng hợp cần liên lạc khẩn cấp. Chính vì lý do đó, nhóm đã quyết định tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện một thiết bị đáp ứng các yêu cầu trên. Cùng với sự phát triển vƣợt bậc của khoa học kỹ thuật, việc chế tạo các thiết bị cảnh báo và liên lạc dần trở nên dễ dàng hơn từ phần cứng cho tới phần mền.

Và sau 4 tháng nghiên cứu chế tạo và phát triển, nhóm đã thực hiện thành công đề tài - thiết bị đúng với lịch trình đề ra. Thiết bị đƣợc tạo ra với mục đích giúp hỗ trợ liên lạc, các chức năng cơ bản nhƣ xem giờ, báo thức và có thêm chức năng đo nhịp tim khá hữu ích đối với ngƣời lớn tuổi. Ngoài ra, thiết bị còn có thể lập trình, giúp mở rộng thêm các chức năng cũng nhƣ để phát triển các thiết bị tốt hơn trong tƣơng lai. v Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SUMMARY Currently, the need to track the status of emergency as well as emergency communication at an accident or unexpected health issues of people, especially the elderly and children.

In addition, the problem of communication for the elderly is many difficulties. Popular communication devices such as mobile phones are too complex to use for the elderly, especially in cases of urgent contact. For that reason, the team decided to explore, research and implement a device that solve the problem above. With the rapid development of science and technology, the creation of warning and communication devices has gradually become easier from hardware to software.

And after 4 months of research and development, the team has successfully implemented the device - SOOS watches. The device was created for the purpose of facilitating communication, and basic functions such as time, alarm and heart rate measurance. In addition, the device can be programmed to extend functionality as well as to develop better devices in the future. vi Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN .ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.

iii LỜI CẢM ƠN .vi Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU. MỤC ĐÍCH VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI. Mục đích của đề tài.

Giới hạn đề tài. NỘI DUNG THỰC HIỆN. VI ĐIỀU KHIỂN. Vi điều khiển họ AVR.

Vi điều khiển Atemage 2560-16AU. MODULE GPS NEO-6MV2. 40 THIẾT KẾ HỆ THỐNG .1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG. 41 vii Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.1 Sơ đồ khối hệ thống.1 Khối xử lí trung tâm.2 Khối hiển thị .3 Khối thời gian thực.4 Khối cảm biến.5 Khối tạo tín hiệu điều khiển.6 Khối thực thi.7 Khối nguồn cung cấp.3 LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT CHƢƠNG TRÌNH .1 Lƣu đồ giải thuật trên mạch điều khiển.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC PHẦN LÝ THUYẾT.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC PHẦN THỰC HÀNH.1 Thiết kế mạch in.2 Thi công mạch thực tế.3 THIẾT KẾ VỎ BỌC .4 HOÀN THIỆN SẢN PHẨM VÀ HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG.1 Hoàn thiện sản phẩm .5 HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG .1 Các nút chức năng, nút điều hƣớng và cảm biến .2 Các chức năng của thiết bị và cách sử dụng.

86 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN. 87 viii Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO. 89 ix Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƢƠNG 2 Hình 2-1. Cấu trúc bên trông AVR.

Tổ chức bộ nhớ của AVR. Thanh ghi 8 bit. Thanh ghi trạng thái. Sơ đồ chân ATemega2560-16AU.

Cấu trúc hệ thống. Cấu trúc bộ nhớ chƣơng trình Flash. Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu. Sơ đồ vòng truy cập bộ nhớ dữ liệu SRAM.

Sơ đồ bộ nhớ ngoại với Wait-state (SRWn1=0 and SRWn0=0). Sơ đồ chu kì bộ nhớ ngoại SRW n1 = 0 và SRW n0 = 1. Sơ đồ chu kì bộ nhớ ngoại SRWn1 = 1 và SRWn0 = 0. Sơ đồ chu kì bộ nhớ ngoại SRW n1 = 1 và SRW n0 = 1.

Địa chỉ với bộ phát tín hiệu logic. Mức logic Reset AVR. Giản đồ xung Reset theo mức điện áp. Sơ đồ khối chuẩn giao tiếp SPI.

Kết nối chủ-tớ theo chuẩn SPI. Sơ đồ nguyên lý kết nối chuẩn USART. 28 x Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2-23. Sơ đồ kết nối chuẩn giao tiếp 2 dây.

Sơ đồ chân Module Sim900A. Sơ đồ chức năng của sim900A. Kết nối DCE-DTE. Sơ đồ kết nối Sim Card.

Module GPS 6MV2. Sơ đồ khối Module GPS Neo 6MV2. Sơ đồ chân của GPS NEO 6MV2. Giản đồ thời gian giao tiếp SPI.

39 CHƢƠNG 3 Hình 3-1. Sơ đồ khối hệ thống. Sơ đồ kết nối vi điều khiển. Màn hình Oled 1.

Sơ đồ nguyên lý kết nối OLED. 8 Thanh ghi thời gian thực. Sơ đồ kết nối DS1307 với vi điều khiển. Sơ đồ nguyên lý kết nối DS1307.

Sơ đồ nguyên lý kết nối Pulse Sensor. Nút nhấn đƣợc sử dụng. Sơ đồ nguyên lý khối tạo tín hiệu điều khiển. 53 xi Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3-15.

Mạch nguyên lý kết nối module sim900A với vi điều khiển. Sơ đồ mạch nguyên lý kết nối GPS. Hình dạng và sơ đồ chân IC ổn áp AMS1117 5V. IC ổn áp ASM1117 3.

Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn. Sơ đồ mạch nguyên lý nạp Bootloader cho Atemega 2560_16AU. Chọn code nạp Bootloader. Chọn board dùng để nạp.

Chọn board cần nạp Bootloader. Sơ đồ nguyên lý mạch nạp. Lƣu đồ chƣơng trình chính. Lƣu đồ chƣơng trình con hiển thị menu chính.

Lƣu đồ chƣơng trình con gửi tin nhắn nhanh. Lƣu đồ chƣơng trình con đọc thời gian thực. Lƣu đồ chƣơng trình con hẹn giờ báo thức. Lƣu đồ chƣơng trình con SOS.

71 CHƢƠNG 4 Hình 4-1. Lớp bottom PCB mạch điều khiển. Lớp Top PCB mạch điều khiển. Mặt trên của mạch sau khi thi công thực tế.

Mặt dƣới của mạch sau khi thi công thức tế. Bản vẽ 3D hộp. 77 xii Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4-6. Bản vẽ 3D nắp.

Nắp và hộp sau đƣợc in. Sắp xếp các module, linh kiện thành 1 khối thiết bị. Sản phẩm hoàn thiện. Bố trí các nút chức năng, điều hƣớng và cảm biến nhịp tim.

Màn hình khi thực hiện chức năng khẩn cấp - SOS. Chức năng xem thời gian. Chức năng đo nhịp tim. Chức năng hẹn giờ báo thức.

Chức năng QUICK SENT. 85 xiii Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƢƠNG 2 Bảng 2-1. Các đặc trƣng của Reset AVR. Thuật ngữ chuẩn giao tiếp 2 dây.

Mô tả chức năng các chân giao tiếp UART.Mô tả chức năng các chân giao tiếp Sim Card. Chức năng các chân của GPS 6MV2. 37 CHƢƠNG 3 Bảng 3-1. Thông số kỹ thuật màn hình OLED.

Thông số kỹ thuật Pulse sensor. 52 CHƢƠNG 4 Bảng 4-1. Thông số kỹ thuật in 3D. 76 xiv Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1 Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.

TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU.