Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong các cơ sở công cộng, đặc biệt là môi trường bệnh viện, nhu cầu truyền tải thông tin hướng dẫn, điều phối khám chữa bệnh và hiển thị số thứ tự luôn đóng vai trò quan trọng. Các bảng thông tin điện tử truyền thống trên thị trường thường sử dụng cổng giao tiếp COM hoặc điều khiển từ xa qua sóng hồng ngoại để thay đổi nội dung. Phương thức này còn mang tính thủ công, bị giới hạn về khoảng cách, khả năng kết nối mạng và khả năng tích hợp vào hệ sinh thái quản lý tập trung.

Nhằm đáp ứng yêu cầu số hóa và nâng cao tính linh hoạt trong quản lý thông tin tại bệnh viện, đề tài "Thiết kế và thi công hệ thống bảng thông báo trong bệnh viện hỗ trợ Google Assistant" được thực hiện bởi sinh viên Dương Văn Định dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Nguyễn Thanh Hải tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (Khoa Điện - Điện tử, Bộ môn Điện tử công nghiệp - Y sinh).

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xây dựng một mô hình bảng thông báo LED đa năng phục vụ môi trường khám bệnh, có khả năng cập nhật dữ liệu đa phương thức (qua mạng không dây Wifi/Webserver, Bluetooth qua ứng dụng di động) và hỗ trợ bật/tắt thiết bị bằng giọng nói qua trợ lý ảo Google Assistant.

Hệ thống nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định gồm 10 nội dung:

  1. Nghiên cứu các Module Led dùng cho bảng thông báo (Module LED ma trận P10, Module 4 LED 7 đoạn TM1637).
  2. Nghiên cứu tài liệu về KIT NodeMCU ESP8266, giao tiếp không dây và mạng Internet.
  3. Nghiên cứu xây dựng ứng dụng Android giao tiếp với hệ thống thông qua Bluetooth.
  4. Nghiên cứu xây dựng Webserver điều khiển hiển thị và quản lý cơ sở dữ liệu bệnh nhân.
  5. Nghiên cứu và thiết lập giao tiếp hệ thống với Google Assistant thông qua công cụ trung gian.
  6. Thiết kế và tính toán mạch phần cứng cho toàn bộ thiết bị.
  7. Thi công phần cứng, thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống mạch in.
  8. Thử nghiệm, điều chỉnh chương trình và tối ưu hóa các thông số mô hình so với yêu cầu thực tế.
  9. Viết báo cáo tổng kết quá trình thực hiện.
  10. Hoàn thiện và bảo vệ khóa luận tốt nghiệp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phần cứng điều khiển nhúng, phần mềm Webserver quản lý, ứng dụng di động Android và các giao thức truyền thông mạng không dây (Wifi, Bluetooth, UART) phục vụ hiển thị bảng thông tin.
  • Phạm vi hiển thị: Kích thước bảng LED là 32 cm × 64 cm (ghép từ 4 module LED P10 màu đỏ) và 1 module gồm 4 LED 7 đoạn. Nội dung hiển thị bao gồm ký tự số và chữ không dấu trên 4 dòng thông tin (Tên khoa, Tên bác sĩ, Tên bệnh nhân, Ngày tháng năm) cùng số thứ tự khám bệnh.
  • Phạm vi truyền thông: Kết nối Bluetooth điều khiển qua ứng dụng Android hoạt động trong bán kính 5 m (địa hình thông thoáng); giao tiếp Wifi hoạt động trên băng tần 2.4 GHz kết nối tới máy chủ Web; trợ lý ảo Google Assistant hỗ trợ điều khiển lệnh bật/tắt nguồn khối hiển thị LED.
  • Thời gian thực hiện: Từ ngày 03/10/2018 đến ngày 05/01/2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và công nghệ nền tảng

Tác giả đã tổng hợp và sử dụng các nền tảng lý thuyết và công nghệ chuyên ngành kỹ thuật điện tử, vi xử lý và mạng truyền thông:

  • Kiến trúc mạng Internet of Things (IoT): Mô hình kết nối thu thập dữ liệu từ các thiết bị thông minh qua mạng không dây về khối xử lý trung tâm.
  • Mạng không dây chuẩn IEEE 802.11 b/g/n: Truyền nhận dữ liệu qua sóng vô tuyến băng tần 2.4 GHz thông qua vi điều khiển Wifi NodeMCU ESP8266EX.
  • Công nghệ Bluetooth chuẩn ISM 2.4 GHz: Giao tiếp vô tuyến cự ly ngắn sử dụng Module Bluetooth HC-06 cấu hình Slave mặc định, chip CSR Bluetooth V2.0.
  • Chuẩn giao tiếp nối tiếp UART: Giao thức truyền dữ liệu bất đồng bộ giữa vi điều khiển trung tâm và các module thu thập dữ liệu không dây, cấu hình tốc độ Baud 9600, khung truyền gồm Start bit, 8 bit dữ liệu, không sử dụng bit Parity (None) và 1 Stop bit.
  • Hệ thống Webserver và Cơ sở dữ liệu: Nền tảng Apache/Hosting, ngôn ngữ lập trình kịch bản máy chủ PHP tiếp nhận tham số HTTP GET/POST và hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ MySQL để quản lý hồ sơ khám bệnh.
  • Nền tảng điều khiển giọng nói và tự động hóa: Bộ điều khiển trung tâm mã nguồn mở OpenHab (chạy trên môi trường Java Runtime JDK 8), dịch vụ web trung gian IFTTT (If This Then That) để tạo các công thức kích hoạt tác vụ (recipes), và trợ lý ảo Google Assistant thông qua ứng dụng Google Allo.

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp thiết kế và thi công hệ thống kỹ thuật phần cứng kết hợp lập trình nhúng và phần mềm ứng dụng:

  • Phương pháp tính toán và thiết kế mạch nguyên lý: Phân tích yêu cầu điện áp, dòng điện tiêu thụ tối đa và trung bình của toàn hệ thống để chọn lựa linh kiện chuyển mạch (relay, transistor C1815), IC ổn áp nguồn (AMS1117 3.3V) và bộ nguồn tổng (nguồn tổ ong 5VDC - 10A).
  • Phương pháp phân tầng chức năng sơ đồ khối: Tách biệt hệ thống thành 6 khối độc lập: Khối ứng dụng (Web, App Android, Google Assistant), Khối thu thập và xử lý dữ liệu (ESP8266, HC-06), Khối xử lý trung tâm (Arduino Mega 2560), Khối hiển thị (P10, TM1637), Khối chuyển mạch công suất (Relay) và Khối nguồn.
  • Phương pháp thi công thực nghiệm: Vẽ mạch in (PCB layout), ăn mòn hóa học, gia công hàn chân linh kiện, đóng khung gỗ bảo vệ cơ khí và tích hợp hệ thống thực tế để kiểm tra khả năng đáp ứng đồng thời giữa hiển thị quét LED ma trận và truyền nhận dữ liệu nối tiếp.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Kiến trúc phần cứng và sơ đồ khối

Hệ thống phần cứng được xây dựng xoay quanh bộ xử lý trung tâm Arduino Mega 2560 R3 (sử dụng vi điều khiển 8-bit ATmega2560, tần số xung nhịp 16 MHz, bộ nhớ Flash 256 KB, SRAM 8 KB, EEPROM 4 KB, 54 chân Digital I/O và 4 cổng UART phần cứng).

Dữ liệu lệnh từ người dùng được truyền về qua hai luồng song song:

  1. Luồng trực tiếp (Bluetooth): Điện thoại thông minh Android gửi gói tin qua module HC-06 vào cổng UART Serial 1 của Arduino Mega.
  2. Luồng từ xa (Wifi / Internet): Lệnh điều khiển từ Webserver hoặc tín hiệu giọng nói từ Google Assistant qua IFTTT/OpenHab được NodeMCU ESP8266 thu nhận qua sóng Wifi, sau đó chuyển tiếp vào cổng UART Serial 2 của Arduino Mega.

Khối xử lý trung tâm sau khi tiếp nhận chuỗi ký tự sẽ giải mã và xuất tín hiệu quét ra khối hiển thị bảng LED ma trận P10 và module LED 7 đoạn TM1637.

                  [ Web Server (PHP + MySQL) ]
                                     [ Khối Relay Cách Ly ]                   [ 4x Module LED P10 ]           [ Module LED 7 đoạn ]
                                     (Bật/tắt nguồn LED)                      (Ma trận 32x64 cm)              (TM1637 hiển thị STT)

Sơ đồ kết nối liên khối chi tiết

Khối ngoại vi Chân kết nối ngoại vi Chân kết nối Arduino Mega 2560 Giao thức / Chức năng
Module Bluetooth HC-06 VCC, GND VCC (5V), GND Cấp nguồn hoạt động
TXD RX1 (Chân 19) Nhận dữ liệu từ Bluetooth về Arduino
RXD TX1 (Chân 18) Truyền dữ liệu từ Arduino sang Bluetooth
Module NodeMCU ESP8266 Vin, GND 5V, GND Cấp nguồn nuôi bo mạch ESP8266
TX RX2 (Chân 17) Nhận dữ liệu máy chủ/giọng nói về Arduino
RX TX2 (Chân 16) Gửi dữ liệu phản hồi từ Arduino sang ESP
Bảng LED Ma trận P10 OE Chân điều khiển OE Cho phép hiển thị / Quét LED / PWM độ sáng
A, B Chân chọn hàng A, B Giải mã chọn 1 trong 4 nhóm hàng (quét 1/4)
CLK (SH_CP) Chân xung dịch Tạo xung dịch dữ liệu vào IC 74HC595
SCLK (ST_CP) Chân xung chốt Chốt và xuất dữ liệu ra ngõ ra song song
DATA / R (DS) Chân dữ liệu nối tiếp Truyền chuỗi bit điểm ảnh vào 74HC595 đầu tiên
Module 4 LED 7 đoạn CLK, DIO Chân I/O kỹ thuật số Giao tiếp điều khiển IC TM1637
Mạch Relay chuyển mạch IN Chân I/O kỹ thuật số Điều khiển đóng/ngắt nguồn 5V bảng LED

Đặc tính kỹ thuật của module hiển thị LED P10

Module LED P10 sử dụng công nghệ LED đơn sắc (màu đỏ, bóng DIP346), độ phân giải 16 × 32 pixel mỗi tấm, khoảng cách giữa hai tâm điểm ảnh liền kề là 10 mm. Khi ghép 4 tấm lại theo cấu trúc ma trận (2 hàng × 2 cột), bảng hiển thị đạt kích thước tổng thể 32 cm × 64 cm.

Cấu tạo phần cứng bên trong một tấm module LED P10 bao gồm:

  • 16 IC ghi dịch 8-bit 74HC595: Mắc nối tiếp ngõ ra $Q7'$ của IC trước vào chân dữ liệu $DS$ của IC kế tiếp. Mỗi IC 74HC595 điều khiển 4 hàng LED và 8 cột LED.
  • 01 IC đệm dòng 74HC245: Tăng cường dòng tải tín hiệu logic điều khiển.
  • 01 IC giải mã 3 sang 8 74HC138: Điều phối tín hiệu quét chọn hàng. Do chân $C$ nối đất, hệ thống sử dụng 2 chân $A$ và $B$ để quét 4 trạng thái (mỗi lần kích hoạt đồng thời 4 hàng: (1, 5, 9, 13), (2, 6, 10, 14), (3, 7, 11, 15) và (4, 8, 12, 16)), đạt tỷ lệ quét 1/4 chu kỳ ($4\text{ s}$).
  • 04 Transistor trường (FET): Đóng cắt công suất cho các khối hàng LED.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày bối cảnh thực tiễn của nhu cầu sử dụng bảng thông tin điện tử trong các không gian công cộng và cơ sở y tế. Tác giả chỉ ra các hạn chế của những sản phẩm bảng quang báo đời cũ (chỉ thay đổi dữ liệu qua cổng RS232/COM có dây hoặc remote hồng ngoại với độ tiện dụng thấp).

Chương này công bố mục tiêu chế tạo hệ thống thông báo tích hợp, 10 nội dung nghiên cứu cần thực hiện, các thông số giới hạn của đề tài (kích thước hiển thị 32 cm × 64 cm, kết nối Bluetooth 5 m, hiển thị chữ và số không dấu) và bố cục tổng quan 5 chương của đồ án.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 cung cấp toàn bộ nền tảng lý thuyết và công cụ kỹ thuật được ứng dụng để phát triển hệ thống:

  • Khái niệm mạng Web và Webserver: Cơ chế lưu trữ mã nguồn, xử lý ngôn ngữ PHP và lưu trữ dữ liệu tập trung qua MySQL.
  • Internet of Things và Mạng không dây: Cấu trúc kết nối vạn vật, nguyên lý truyền sóng vô tuyến của mạng Wifi theo chuẩn IEEE 802.11 b/g/n trên dải tần 2.4 GHz - 5 GHz.
  • Chuẩn truyền thông UART: Cấu trúc khung truyền nối tiếp bất đồng bộ, định nghĩa tốc độ Baud, Start bit, Data bits, Parity bit kiểm tra chẵn/lẻ và Stop bit.
  • Công nghệ Bluetooth: Đặc tính dải tần ISM 2.4 GHz, các thông số kỹ thuật của module HC-06 (điện áp 3.3V - 5V, mật khẩu mặc định 1234, tốc độ 9600 bps).
  • Môi trường lập trình: Hướng dẫn cấu hình phần mềm Arduino IDE (cách nạp gói thư viện ESP8266 Community qua Boards Manager URL), giới thiệu môi trường Android Studio (cấu trúc project: AndroidManifest.xml, MainActivity.java, thư mục giao diện res/layout, tài nguyên res/values).
  • Nền tảng điều khiển trung gian: Cơ chế hoạt động của phần mềm quản lý nhà thông minh mã nguồn mở OpenHab, công cụ tự động hóa đám mây IFTTT theo nguyên lý "If This Then That" và trợ lý giọng nói Google Assistant.

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương 3 tập trung vào khâu tính toán tải điện, lựa chọn linh kiện và thiết kế sơ đồ nguyên lý cho từng khối chức năng:

  • Thiết kế sơ đồ khối: Phân định rõ 6 khối chức năng và các luồng tín hiệu tương tác nội bộ.
  • Khối thu thập, xử lý dữ liệu: Thiết kế mạch phối ghép cho Module Bluetooth HC-06 và Module NodeMCU ESP8266EX với Arduino Mega 2560 qua các cổng UART độc lập; xây dựng lưu đồ giải thuật truyền nhận dữ liệu cho Bluetooth và ESP8266.
  • Khối xử lý trung tâm: Phân tích thông số chip ATmega2560 (bộ nhớ Flash, SRAM, EEPROM, hệ số chịu tải 20 mA - 40 mA trên mỗi chân I/O).
  • Khối hiển thị: Phân tích cấu trúc phần cứng của Module P10 (ma trận bóng DIP346, đường đi dữ liệu qua 16 IC ghi dịch 74HC595, bảng trạng thái IC 74HC138 và IC đệm 74HC245) và Module 4 LED 7 đoạn Anode chung dùng chip TM1637.
  • Khối chuyển mạch nguồn: Thiết kế mạch relay 5V có tích hợp tầng đệm transistor C1815 và opto cách ly quang học để bật/tắt an toàn khối nguồn cấp cho màn hình LED.
  • Tính chọn nguồn và công suất: Tính toán công suất tiêu thụ tối đa của 4 tấm LED P10 (công suất tối đa $250\text{ W/m}^2$, trung bình $100 - 120\text{ W/m}^2$) kết hợp với tải của các module vi điều khiển, từ đó quyết định lựa chọn bộ nguồn tổ ong 5VDC - 10A và IC ổn áp AMS1117 (hạ áp 3.3V cho ngoại vi).

Chương 4: Thi công hệ thống và kết quả thực hiện

Chương 4 mô tả toàn bộ quy trình chế tạo phần cứng, lập trình phần mềm và kết quả thử nghiệm thực tế:

  • Quy trình thi công phần cứng: Vẽ mạch in PCB, ăn mòn hóa học, khoan lỗ, hàn chân linh kiện, kiểm tra thông mạch, gắn các module mở rộng và đóng khung gỗ bảo vệ cơ khí.
  • Xây dựng phần mềm hệ thống:
    • Thiết kế giao diện Webserver trên nền máy tính để cập nhật thông tin phòng khám, tên bác sĩ, bệnh nhân và quản lý dữ liệu bệnh án qua MySQL.
    • Thiết kế ứng dụng điều khiển trên điện thoại Android với các màn hình Đăng nhập (Login), Quét thiết bị Bluetooth (Scan) và Nhập chuỗi văn bản điều khiển (Send text).
    • Xây dựng lưu đồ giải thuật chính của vi điều khiển Arduino Mega 2560 để đồng bộ hóa việc đọc tín hiệu từ 2 cổng UART và điều khiển quét liên tục bảng LED.
  • Tích hợp giọng nói: Hướng dẫn kết nối tài khoản Google Assistant thông qua ứng dụng IFTTT và ứng dụng Google Allo để điều khiển bật/tắt bảng thông báo thông qua giọng nói.
  • Hướng dẫn sử dụng: Quy trình vận hành các bước cấp nguồn hệ thống, truy cập web điều khiển qua địa chỉ IP, kết nối Bluetooth từ điện thoại và gửi lệnh cập nhật.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Chương 5 đúc kết các hạng mục đã hoàn thành của đề tài so với mục tiêu ban đầu, chỉ ra những ưu điểm về tính đa năng trong điều khiển, đồng thời thừa nhận các mặt hạn chế về tầm phủ kết nối, khả năng hiển thị tiếng Việt có dấu và đề xuất các giải pháp nâng cấp trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

Hệ thống được thi công hoàn chỉnh và đáp ứng các thông số kỹ thuật thực nghiệm:

  • Bảng hiển thị kích thước 32 cm × 64 cm (4 tấm P10) và module 4 LED 7 đoạn hoạt động ổn định dưới nguồn tổ ong 5VDC - 10A, các điểm ảnh hiển thị rõ ràng, không bị nhấp nháy trong quá trình quét dữ liệu.
  • Bảng LED hiển thị đầy đủ 4 dòng thông tin: Tên khoa, Tên bác sĩ, Tên bệnh nhân, Ngày tháng năm cùng số thứ tự khám bệnh từ module TM1637.
  • Hệ thống hỗ trợ cập nhật dữ liệu qua 3 phương thức riêng biệt:
    • Qua Webserver: Cho phép nhập chuỗi nội dung từ máy tính/điện thoại qua mạng Wifi và lưu trữ, cập nhật hồ sơ bệnh nhân trên cơ sở dữ liệu MySQL.
    • Qua App Android: Cho phép kết nối Bluetooth trong phạm vi 5 m để thay đổi nội dung hiển thị nhanh chóng, phục vụ các tình huống thông báo khẩn cấp.
    • Qua Google Assistant: Thực hiện nhận diện giọng nói qua ứng dụng di động để gửi tín hiệu qua IFTTT/OpenHab, kích hoạt relay đóng/ngắt nguồn màn hình LED.

Đóng góp thực tiễn của đề tài

  • Tích hợp thành công nhiều giao thức truyền thông không dây (Wifi, Bluetooth) và công nghệ điều khiển bằng giọng nói (Google Assistant) vào cùng một hệ thống hiển thị phần cứng duy nhất.
  • Cung cấp mô hình bảng thông tin y tế có tính linh hoạt cao, giúp phân loại phương thức cập nhật: dùng Bluetooth cho nhu cầu sửa đổi nhanh tại chỗ và dùng Webserver tập trung cho việc điều phối dữ liệu bệnh nhân dài hạn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của hệ thống

  • Bảng LED P10 chỉ hỗ trợ hiển thị các ký tự chữ cái và chữ số không dấu; chưa xử lý được bộ ký tự tiếng Việt đầy đủ dấu do giới hạn bộ nhớ phông chữ và giải thuật quét.
  • Khoảng cách điều khiển của phương thức Bluetooth còn ngắn (trong phạm vi bán kính 5 m ở địa hình thông thoáng).
  • Trợ lý ảo Google Assistant mới chỉ dừng lại ở tác vụ điều khiển bật/tắt nguồn phần cứng thông qua relay, chưa hỗ trợ ra lệnh thay đổi nội dung văn bản hiển thị trực tiếp bằng giọng nói tiếng Việt.

Hướng nghiên cứu mở rộng

  • Nâng cấp thuật toán hiển thị và mở rộng bộ nhớ vi điều khiển để hỗ trợ phông chữ tiếng Việt có dấu hoàn chỉnh trên bảng ma trận LED.
  • Tối ưu hóa giao diện ứng dụng Android và giao diện quản lý Webserver, tích hợp thêm các chức năng thống kê, sắp xếp hàng đợi bệnh nhân tự động.
  • Nâng cấp phần cứng kết nối mạng diện rộng (như module 3G/4G hoặc giao thức MQTT) để mở rộng khoảng cách điều khiển không phụ thuộc vào mạng Wifi nội bộ.
  • Mở rộng chức năng xử lý ngôn ngữ tự nhiên của Google Assistant để có thể cập nhật trực tiếp tên bệnh nhân và số phòng khám bằng khẩu lệnh tiếng Việt.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án này là nguồn tài liệu kỹ thuật hữu ích cho:

  • Sinh viên các ngành Kỹ thuật Điện tử, Điện tử Công nghiệp, Kỹ thuật Y sinh và Kỹ thuật Máy tính/IoT: Tham khảo chi tiết phương pháp ghép nối phần cứng giữa Arduino Mega 2560 với module NodeMCU ESP8266 qua cổng nối tiếp UART, cũng như kỹ thuật điều khiển ma trận LED P10 qua chuỗi IC ghi dịch 74HC595 và IC quét hàng 74HC138.
  • Người nghiên cứu các hệ thống nhúng kết hợp IoT: Tham khảo mô hình tích hợp hệ thống phần cứng với các nền tảng điều khiển nhà thông minh mã nguồn mở (OpenHab), dịch vụ đám mây tự động hóa (IFTTT) và trợ lý ảo (Google Assistant).
  • Kỹ sư phát triển ứng dụng di động và web nhúng: Tham khảo cấu trúc xây dựng ứng dụng Android điều khiển thiết bị qua Bluetooth bằng Android Studio và xây dựng Webserver giao tiếp phần cứng bằng ngôn ngữ PHP kết hợp cơ sở dữ liệu MySQL.

Câu hỏi thường gặp

1. Khối xử lý trung tâm Arduino Mega 2560 giao tiếp với các module không dây ngoại vi thông qua các chân cụ thể nào?
Arduino Mega 2560 sử dụng các cổng nối tiếp phần cứng (UART) độc lập để giao tiếp với các module:

  • Cổng Serial 1: Chân RX1 (chân 19) nối với chân TXD của Module Bluetooth HC-06; chân TX1 (chân 18) nối với chân RXD của Module Bluetooth HC-06.
  • Cổng Serial 2: Chân RX2 (chân 17) nối với chân TX của Module NodeMCU ESP8266; chân TX2 (chân 16) nối với chân RX của Module NodeMCU ESP8266.

2. Bảng LED ma trận P10 sử dụng cấu trúc phần cứng nào để hiển thị và phương thức quét điểm ảnh diễn ra như thế nào?
Một tấm module LED P10 gồm có 16 IC ghi dịch 8-bit 74HC595 mắc nối tiếp nhau, 01 IC đệm dòng 74HC245 và 01 IC giải mã 3 sang 8 74HC138. Bảng hoạt động theo chế độ quét 1/4 chu kỳ ($4\text{ s}$) thông qua 2 chân chọn hàng $A$ và $B$ của IC 74HC138 (chân $C$ nối đất), mỗi lần kích hoạt sáng 4 hàng LED đồng thời trong tổng số 16 hàng.

3. Google Assistant thực hiện điều khiển hệ thống thông qua các công cụ trung gian nào và đảm nhận chức năng gì?
Google Assistant được kết nối trung gian qua công cụ tự động hóa đám mây IFTTT và phần mềm điều khiển nhà thông minh mã nguồn mở OpenHab (chạy môi trường Java trên máy tính) để gửi tín hiệu qua Wifi đến NodeMCU ESP8266. Chức năng chính của Google Assistant trong đồ án là điều khiển bật hoặc tắt nguồn bảng LED P10 thông qua mạch relay cách ly 5V (dùng transistor C1815).

4. Ứng dụng di động trên nền tảng Android điều khiển bảng thông báo bằng cách nào và có giới hạn gì?
Ứng dụng di động được lập trình bằng Android Studio, kết nối trực tiếp với hệ thống thông qua sóng Bluetooth của module HC-06 (băng tần 2.4 GHz, mật khẩu mặc định 1234). Giới hạn của phương thức này là cự ly truyền nhận tối đa trong phạm vi 5 m (ở địa hình thông thoáng) và chỉ truyền nhận được các chuỗi ký tự số và chữ không dấu.

5. Nguồn điện cấp cho toàn bộ hệ thống được tính chọn với thông số bao nhiêu?
Hệ thống sử dụng bộ nguồn tổ ong có thông số đầu ra 5VDC - 10A. Nguồn này cấp trực tiếp 5V cho 4 tấm module LED P10, mạch relay và vi điều khiển Arduino Mega 2560; đồng thời qua IC ổn áp AMS1117 để hạ áp xuống 3.3V cấp cho các ngoại vi yêu cầu mức điện áp thấp.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công hệ thống bảng thông báo trong bệnh viện hỗ trợ Google Assistant" của sinh viên Dương Văn Định đã hoàn thành toàn diện việc thiết kế, thi công phần cứng và xây dựng phần mềm điều khiển cho bảng thông tin điện tử y tế kích thước 32 cm × 64 cm. Hệ thống vận hành ổn định, tích hợp thành công khả năng cập nhật dữ liệu đa phương thức thông qua mạng Wifi (Webserver quản lý hồ sơ bệnh nhân bằng PHP/MySQL), sóng Bluetooth cự ly ngắn (App Android) và điều khiển bật/tắt thiết bị bằng giọng nói qua Google Assistant/IFTTT/OpenHab. Kết quả nghiên cứu cung cấp một mô hình ứng dụng IoT và kỹ thuật vi điều khiển thực tế, tạo nền tảng kỹ thuật vững chắc để tiếp tục phát triển các hệ thống hiển thị thông minh hỗ trợ phông chữ tiếng Việt và truyền thông diện rộng trong tương lai.