Đồ án thiết kế và thi công thiết bị theo dõi nhịp tim - ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

Đồ án thiết kế và thi công thiết bị theo dõi nhịp tim dùng vi điều khiển ESP32, cảm biến MAX30102 kết hợp module cảnh báo và giám sát qua web.

• Tác giả: Phạm Minh Huy
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Phúc
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính
• Đề tài: Thiết kế và thi công thiết bị theo dõi nhịp tim
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan thiết kế và thi công thiết bị theo dõi nhịp tim

Đề tài thiết kế và thi công thiết bị theo dõi nhịp tim được thực hiện tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Dự án phát triển một giải pháp phần cứng kết hợp phần mềm nhúng hoàn chỉnh. Mục tiêu hướng tới việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng trong kỷ nguyên chuyển đổi số. Hệ thống tập trung giải quyết nhu cầu theo dõi chỉ số tim mạch liên tục ngoài môi trường bệnh viện. Đối tượng hướng đến gồm người cao tuổi có bệnh lý nền và người luyện tập thể thao chuyên sâu. Thiết bị mang kích thước nhỏ gọn. Người dùng có thể gắn trực tiếp thiết bị lên cổ tay hoặc ngón tay. Bộ vi điều khiển trung tâm ESP32 đảm nhận việc thu nhận và xử lý tín hiệu sinh trắc học từ cảm biến quang học. Toàn bộ thông tin được cập nhật liên tục trên màn hình hiển thị tại chỗ. Đồng thời, dữ liệu truyền phát về hệ thống máy chủ đám mây thông qua kết nối mạng di động. Giải pháp mang lại khả năng phản ứng nhanh trước các biến cố tim mạch bất thường. Nghiên cứu khẳng định năng lực ứng dụng kỹ thuật máy tính vào thực tiễn đời sống y tế.

1.1. Bối cảnh nghiên cứu tại ĐH SPKT TPHCM

Khoa Điện - Điện tử trường ĐH SPKT TPHCM đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thông và máy tính vào lĩnh vực y tế. Các bệnh tim mạch ngày nay có xu hướng gia tăng và trẻ hóa nhanh chóng. Việc phát hiện sớm dấu hiệu bất thường trở thành yêu cầu cấp thiết hàng đầu. Các máy đo nhịp tim chuyên dụng trong bệnh viện thường cồng kềnh và đắt đỏ. Người bệnh khó có thể mang theo thiết bị bên mình khi sinh hoạt hàng ngày. Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Phạm Minh Huy giải quyết bài toán này. Nghiên cứu xây dựng một hệ thống theo dõi nhịp tim cá nhân có chi phí thấp. Thiết bị hướng đến sự cơ động và vận hành tự động, phục vụ nhu cầu giám sát sức khỏe gia đình hiệu quả.

1.2. Mục tiêu kỹ thuật của thiết bị theo dõi nhịp tim

Mục tiêu trọng tâm của đề tài là chế tạo thiết bị đo nhịp tim đeo tay hoạt động ổn định. Thiết bị sử dụng cảm biến MAX30102 để đo lưu lượng máu qua da bằng ánh sáng. Chip ESP32 chịu trách nhiệm tính toán nhịp tim trung bình theo từng phút. Màn hình OLED SH1106 hiển thị trực quan các chế độ tùy chọn cho người già hoặc người vận động. Khi nhịp tim vượt ngưỡng an toàn, mô tơ rung mini kích hoạt cảnh báo tức thời cho người sử dụng. Dữ liệu nhịp tim đồng thời được gửi về giao diện website quản trị qua module di động SIM A7680C. Nhờ đó, người thân và nhân viên y tế có thể nắm bắt thể trạng người bệnh từ xa mọi lúc mọi nơi.

II. Phân tích thách thức khi thiết kế thiết bị theo dõi nhịp tim

Thiết kế thiết bị y tế di động luôn đối mặt với nhiều rào cản kỹ thuật khắt khe. Vấn đề đầu tiên nằm ở độ chính xác của tín hiệu quang thể tích PPG từ cảm biến. Khi người dùng di chuyển hoặc cử động tay, tín hiệu mạch máu dễ bị nhiễu nghiêm trọng. Rung lắc làm lệch tiếp xúc giữa da và cảm biến quang, gây sai lệch thông số đo. Thách thức thứ hai là sự cân bằng giữa năng lượng tiêu thụ và thời lượng pin. Hệ thống cần duy trì hoạt động liên tục suốt cả ngày bằng pin lithium 18650. Việc truyền dữ liệu không dây thường xuyên qua sóng di động tiêu tốn lượng điện năng đáng kể. Thách thức thứ ba là xử lý đường truyền dữ liệu nối tiếp giữa các vi mạch. Giao thức UART có giới hạn khung dữ liệu tối đa 9 bit và tốc độ truyền cố định. Giao thức I2C dễ gặp hiện tượng nghẽn bus khi nhiều cảm biến cùng chia sẻ đường truyền SCL và SDA. Hệ thống đòi hỏi giải pháp tối ưu hóa phần mềm nhúng để đảm bảo dữ liệu truyền tải trơn tru, không gây gián đoạn quá trình giám sát bệnh nhân.

2.1. Nhiễu tín hiệu và độ trễ thu thập dữ liệu nhịp tim

Cảm biến quang học MAX30102 phát ra các chùm tia LED đỏ và hồng ngoại qua mao mạch dưới da. Khi lượng máu thay đổi theo nhịp đập tim, cường độ ánh sáng phản xạ trở lại cũng biến thiên tương ứng. Môi trường ánh sáng bên ngoài tác động trực tiếp vào vùng tiếp xúc quang. Sự cử động ngón tay tạo ra các đỉnh xung giả mạo trong đồ thị nhịp tim. Nếu bộ lọc số của ESP32 không đủ tốt, hệ thống sẽ tính toán sai lệch giá trị nhịp tim. Sự sai sót này có thể dẫn tới những cảnh báo rung giả. Người sử dụng sẽ gặp phiền toái hoặc lo lắng không cần thiết trong quá trình vận hành thường ngày.

2.2. Giới hạn truyền thông phần cứng của giao thức UART và I2C

Phần cứng thiết bị kết nối nhiều module ngoại vi với nhau thông qua hai giao thức cơ bản. Chuẩn I2C chịu trách nhiệm kết nối màn hình OLED SH1106 và cảm biến quang học MAX30102 về chip ESP32. Chuẩn này tiết kiệm chân vi điều khiển nhưng nhạy cảm với chiều dài dây dẫn và điện dung đường truyền. Chuẩn UART kết nối ESP32 với module viễn thông Simcom A7680C nhằm truyền dữ liệu qua mạng di động. Giao tiếp UART yêu cầu đồng bộ tốc độ baud chính xác giữa hai thiết bị truyền nhận. Độ trễ mạng hoặc lỗi khung truyền UART có thể làm nghẽn hàng đợi lệnh AT, gây gián đoạn chu kỳ cập nhật dữ liệu nhịp tim lên máy chủ web.

III. Phương pháp thiết kế và thi công thiết bị theo dõi nhịp tim

Đề tài giải quyết các rào cản kỹ thuật bằng quy trình thiết kế tích hợp phần cứng và phần mềm bài bản. Khối xử lý trung tâm dùng vi điều khiển ESP32 với bộ vi xử lý lõi kép tốc độ cao. ESP32 tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến MAX30102 qua bus I2C và tiến hành lọc nhiễu số liệu. Màn hình OLED SH1106 hiển thị thông số nhịp tim rõ ràng kèm chỉ dẫn trực quan. Vỏ hộp thiết bị chế tạo bằng công nghệ in 3D từ nhựa sinh học, có khoang rỗng riêng biệt cho ngón tay. Động cơ rung mini lập tức rung lên cảnh báo khi nhịp tim vượt ngưỡng thiết lập. Module Simcom A7680C truyền tín hiệu lên máy chủ thông qua giao thức truyền thông HTTP hoặc MQTT. Ứng dụng web được xây dựng với kiến trúc Client-Server hiện đại. Giao diện Front-end gửi yêu cầu POST để đẩy dữ liệu lên máy chủ và thực hiện yêu cầu GET để hiển thị biểu đồ thời gian thực. Hệ thống đảm bảo tính liên tục, an toàn và dễ sử dụng cho mọi đối tượng.

3.1. Thi công phần cứng với vi điều khiển ESP32 và cảm biến

Phần cứng thiết bị được đóng gói tỉ mỉ trong hộp bảo vệ in 3D chắc chắn. Mạch điều khiển ESP32 kết nối trực tiếp với cảm biến MAX30102 bằng hai đường truyền SCL và SDA. Các nút bấm chức năng hỗ trợ người dùng chuyển đổi nhanh chế độ giám sát linh hoạt. Người dùng có thể chọn chế độ đo dành cho người lớn tuổi hoặc chế độ dành cho người thể thao. Nguồn cấp hệ thống sử dụng pin sạc lithium 18650 dung lượng cao kết hợp mạch hạ áp ổn định. Các mối hàn dây bus được bọc cách điện cẩn thận để hạn chế đoản mạch cơ học. Thiết kế tổng thể đạt tính thẩm mỹ cao và đảm bảo độ bền trong điều kiện di chuyển.

3.2. Xây dựng ứng dụng web giám sát nhịp tim trực tuyến

Phần mềm hệ thống gồm giao diện web Front-end và máy chủ lưu trữ dữ liệu Back-end. Thiết bị thu thập dữ liệu nhịp tim và gửi gói tin qua module Simcom A7680C. Front-end tiếp nhận luồng dữ liệu rồi kích hoạt yêu cầu POST để chuyển thông tin vào cơ sở dữ liệu Back-end. Khi người quản trị truy cập trang web, Front-end thực hiện yêu cầu GET để trích xuất dữ liệu lịch sử. Biểu đồ nhịp tim được vẽ trực quan theo thời gian thực trên màn hình máy tính. Nếu nhịp tim vượt quá ngưỡng cài đặt, trang web lập tức hiển thị thông báo khẩn cấp màu đỏ. Giải pháp này giúp người chăm sóc theo dõi sức khỏe bệnh nhân từ xa mà không gặp bất kỳ trở ngại địa lý nào.

IV. Kết luận và ứng dụng thiết bị theo dõi nhịp tim trong y tế

Đồ án tốt nghiệp tại ĐH SPKT TPHCM đã hoàn thiện thành công mô hình thiết bị theo dõi nhịp tim di động. Sản phẩm đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật đề ra ban đầu. Thiết bị hoạt động chính xác, ổn định và có thời gian phản hồi cảnh báo rất nhanh. Việc tích hợp cảm biến MAX30102 cùng vi điều khiển ESP32 mang lại hiệu năng cao với chi phí gia công hợp lý. Hệ thống mở ra tiềm năng ứng dụng to lớn trong mô hình chăm sóc sức khỏe gia đình và y tế cộng đồng. Người thân trong gia đình có thể an tâm theo dõi sức khỏe người cao tuổi từ xa qua internet. Vận động viên thể thao dễ dàng kiểm soát cường độ luyện tập để phòng tránh đột quỵ hoặc kiệt sức. Thiết bị chứng minh tính khả thi của giải pháp Internet of Things trong việc hỗ trợ cứu sinh và giảm tải cho bệnh viện tuyến trên. Kết quả thực nghiệm khẳng định chất lượng đào tạo gắn liền với thực tiễn xã hội của nhà trường.

4.1. Hiệu quả ứng dụng thực tế cho bệnh nhân và thể thao

Mô hình thiết bị đem lại giá trị thiết thực cho hai nhóm người dùng trọng điểm. Nhóm thứ nhất là người cao tuổi có tiền sử bệnh tim mạch hoặc huyết áp. Động cơ rung trên thiết bị giúp người bệnh phát hiện ngay cơn rung nhĩ hay nhịp tim tăng vọt. Nhóm thứ hai là người tập thể dục và vận động viên thể thao. Màn hình OLED hiển thị nhịp tim theo từng chế độ tập luyện cụ thể. Tính năng này giúp người tập điều chỉnh cường độ bài tập phù hợp, tránh tập quá sức. Giao diện trực quan và thao tác nút bấm đơn giản giúp người dùng thao tác dễ dàng mà không cần hướng dẫn phức tạp.

4.2. Định hướng nâng cấp hệ thống giám sát sức khỏe từ xa

Nghiên cứu có nhiều tiềm năng để tiếp tục hoàn thiện và phát triển mở rộng trong tương lai. Thiết bị có thể bổ sung cảm biến nhiệt độ cơ thể và nồng độ oxy trong máu SpO2. Kích thước bản mạch in PCB có thể thu nhỏ hơn nữa nhờ công nghệ dán linh kiện bề mặt SMD. Phần mềm máy chủ có thể tích hợp thêm các thuật toán học máy thông minh để phân tích điện tâm đồ. Hệ thống sẽ dự đoán trước nguy cơ nhồi máu cơ tim dựa trên dữ liệu lịch sử của bệnh nhân. Thiết bị hứa hẹn trở thành sản phẩm y tế đeo tay thương mại hóa hoàn chỉnh và tiện ích.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan Giới thiệu tổng quan, lý do lựa chọn đề tài, mục tiêu hướng đến để giải quyết vấn đề và giới hạn của của đề tài đã chọn. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Xây dựng cơ sở lý thuyết về tim mạch cùng các lý thuyết như khái niệm, ưu và nhược điểm của các chuẩn giao tiếp, ngôn ngữ lập trình. cảm biến, module và vi điều khiển được sử dụng để xây dựng và thiết lập sản phẩm. Chương 3: Thiết kế và thi công hệ thống Trình bày nội dung linh kiện, về quy trình thiết kế và thi công hệ thống thiết bị đo nhịp tim.

Với hai phần chính: thiết kế phần cứng và thiết kế phần mềm với nội dung chi tiết về sơ đồ, lưu đồ khối, lưu đồ giải thuật của hệ thống. Chương 4: Kết quả thực nghiệm Trình bày nội dung về hình ảnh kết quả của thiết bị đo nhịp tim sau khi đã hoàn thiện bao gồm phần cứng và phần mềm của hệ thống, từ kết quả thực tế đưa ra nhận định và phân tích. Chương 5: Kết luận và phương hướng phát triển Đưa ra kết luận và tổng kết lại kết quả của sản phẩm hoàn thiện, đúc kết và đưa ra hướng phát triển tối ưu hơn trong tương lai. 4 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết về tim mạch 2.1 Số liệu về nhịp tim Nhịp tim của người bình thường thường dao động từ 60 đến 100 nhịp/phút, với nhịp tim lý tưởng cho trái tim khỏe mạnh là từ 60 đến 80 nhịp/phút.

Tuy nhiên, có những trường hợp nhịp tim có thể chậm hơn hoặc nhanh hơn so với khoảng này. Nhịp tim phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tuổi tác, thể trạng và giới tính. Đối với người trưởng thành từ 18 tuổi trở lên, nhịp tim khi nghỉ ngơi thường từ 60 đến 100 nhịp/phút được coi là bình thường. Những người có thể trạng tốt thường có nhịp tim thấp hơn; ví dụ như các vận động viên chuyên nghiệp có thể chỉ có nhịp tim khi nghỉ ngơi khoảng 40 nhịp/phút, như vận động viên đua xe đạp Lance Armstrong với chỉ khoảng 32 nhịp/phút.

Nhịp tim có thể thay đổi theo hoạt động thể chất, tình trạng sức khỏe, nhiệt độ môi trường, tư thế cơ thể, cũng như trạng thái tinh thần và cảm xúc. Một số loại thuốc cũng có thể ảnh hưởng đến nhịp tim. Khi nói đến nhịp tim chuẩn hoặc bình thường, đó là nhịp tim được đo khi cơ thể đang ở trạng thái nghỉ ngơi hoàn toàn. Nếu nhịp tim khi nghỉ ngơi giảm xuống dưới 40 nhịp/phút hoặc tăng lên trên 120 nhịp/phút, điều này có thể chỉ ra rằng cơ thể đang gặp vấn đề và có nguy cơ mắc các bệnh lý về tim mạch.1 Hình ảnh điện tâm đồ mô tả nhịp nhanh nhất Những lý do tim đập nhanh theo cách bình thường sẽ rơi vào các trạng thái hoạt động thể dục, thể thao, uống thức uống có chứa nhiều caffein, bị ốm hoặc bị cường tuyến giáp, rơi vào trạng thái lo lắng, hồi hộp… Tương tự vậy, một số nguyên nhân thường gặp khiến tim đập chậm hơn bình thường đến từ: quá trình luyện tập thể thao lâu dài khiến tim khoẻ hơn, sức co bóp của tim khoẻ và hiệu quả hơn.

Khi tập luyện thể thao nhiều, nhịp tim của người vận động viên thường giảm khi ở trạng thái nghỉ ngơi. Ví dụ, một số vận động viên điền kinh có thể có nhịp tim khi nghỉ dưới 40 nhịp/phút, điều này được coi là bình thường đối với họ. Tuy nhiên, nếu so sánh với những người không tập luyện nhiều, điều này có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.1 Bảng nhịp tim theo độ tuổi trung bình 2.2 Giới hạn tối đa của tim Giới hạn tối đa của nhịp tim được tính toán để xác định nhịp tim mục tiêu lý tưởng khi tập luyện. Công thức đơn giản là lấy 220 trừ đi số tuổi.

Ví dụ, một người 35 tuổi sẽ có nhịp tim tối đa ước tính là 185 nhịp/phút (220 - 35). Khi chạy bộ, (người mới bắt đầu và những người tập luyện ở cường độ vừa phải) nên giữ nhịp tim ở mức 50-75% của nhịp tim tối đa. Ví dụ, nếu ở độ 20 tuổi, (nhịp tim tối đa) của 7 sẽ là 200 nhịp/phút (220 - 20), thì nhịp tim lý tưởng khi chạy bộ sẽ nằm trong khoảng 100-150 nhịp/phút. Với những ai vận động mạnh, nhịp tim có thể đạt đến 70-85% của nhịp tim tối đa.

Mặc dù cách tính này (chỉ mang tính tương đối và có thể dao động) sai số khoảng 15-20 nhịp/phút, tuy nhiên việc tham khảo cách ước chừng trên sẽ giúp chúng ta theo dõi và điều chỉnh mức độ tập luyện của mình sao cho phù hợp.3 Phương pháp và cách đo nhịp tim Phương pháp: Hiện nay có rất nhiều phương pháp đo nhịp tim, có thể kể đến như: phương pháp đông y cổ truyền đo nhịp tim từ thời gian giữa các đỉnh nhịp đập liên tiếp, có thể tính được thời gian giữa các nhịp đập (delta time).p tim bằng tay, phương pháp hiện đại đo bằng các thiết bị tại các bệnh viện hoặc thuận tiện hơn là sử dụng thiết bị đo nhịp tim thông minh tại nhà… [4] Đối với phương pháp được sử dụng trong thiết kế của đề tài được tính như sau: ● Cảm biến sử dụng hai loại đèn LED (hồng ngoại và đỏ) và một photodetector để đo cường độ ánh sáng phản xạ từ máu trong mạch máu. ● Sự thay đổi trong giá trị đo được (cả hồng ngoại và đỏ) phản ánh sự thay đổi lượng máu trong mạch máu, từ đó có thể phát hiện ra nhịp đập của tim. ● Từ thời gian giữa các đỉnh nhịp đập liên tiếp, có thể tính được thời gian giữa các nhịp đập. ● Số nhịp đập mỗi phút (BPM) được tính bằng cách chia 60 giây cho thời gian giữa hai nhịp đập.

● Giá trị trung bình được tính bằng giá trị trung bình của các BPM đã lưu. Cách sử dụng thiết bị đo: Đặt thiết bị đo nhịp tim vào vị trí các mạch máu có da mỏng, ít vận động như cổ tay, khủy tay, bắp tay,. 8 Đặt thiết bị trong chế độ khởi động, chọn chế độ phù hợp với người dùng, đợi khoảng 60s để cảm biến có thể cập nhật nhịp tim chính xác và ổn định. Quan sát màn hình và ứng dụng trên web để theo dõi nhịp tim và cảnh báo.2 Các chuẩn giao tiếp 2.1 Chuẩn truyền UART UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) là một giao thức truyền thông phần cứng cho phép truyền dữ liệu nối tiếp không đồng bộ.

Đặc điểm nổi bật của UART là khả năng tùy chỉnh tốc độ truyền dữ liệu theo yêu cầu. Giao thức này hoạt động thông qua hai đường truyền dữ liệu độc lập: TX (truyền) và RX (nhận). Dữ liệu được truyền qua các đường này dưới dạng các khung dữ liệu (data frame) với cấu trúc chuẩn bao gồm: ● Bit bắt đầu (start bit): Xác định sự bắt đầu của quá trình truyền dữ liệu. ● Các bit dữ liệu (data bits): Chứa thông tin cần truyền, thường có độ dài 7 hoặc 8 bit.

● Bit kiểm tra chẵn/lẻ (parity bit): Được sử dụng để phát hiện lỗi trong quá trình truyền, có thể được sử dụng hoặc không tùy thuộc vào cấu hình. ● Bit dừng (stop bit): Xác định sự kết thúc của khung dữ liệu, có thể là một hoặc nhiều bit. Giao thức UART rất đơn giản và phổ biến, thường được sử dụng để kết nối các thiết bị điện tử với nhau, từ vi điều khiển đến các thiết bị ngoại vi. Nguyên lý hoạt động: 9 Hình 2.2 Mô tả giao tiếp UART UART có ba chế độ truyền dữ liệu: Simplex, Half duplex và Full duplex.

Trong đó, Simplex chỉ cho phép giao tiếp một chiều, Half duplex cho phép dữ liệu đi theo một hướng tại một thời điểm, và Full duplex cho phép giao tiếp đồng thời từ cả master và slave. Dữ liệu truyền qua UART được đóng gói thành các gói dữ liệu, mỗi gói bao gồm một bit bắt đầu, 5-9 bit dữ liệu, một bit kiểm tra chẵn/lẻ (tùy chọn), và một hoặc hai bit dừng. Quá trình truyền dữ liệu bắt đầu bằng bit bắt đầu, tiếp theo là dữ liệu trong khung gói, sau đó là bit kiểm tra (nếu có), và cuối cùng là bit dừng. UART cũng cho phép chuyển đổi giữa dữ liệu song song và dạng nối tiếp để giao tiếp với các thiết bị điều khiển.

Ưu điểm: Số lượng dây truyền dữ liệu ít: Chỉ cần sử dụng 2 dây truyền dữ liệu (TX và RX) giúp giảm chi phí và đơn giản hóa việc kết nối. Không cần tín hiệu clock: Không đòi hỏi sự đồng bộ bằng tín hiệu clock, giúp giảm độ phức tạp của vi mạch và giảm thiểu nguy cơ lỗi. Kiểm tra lỗi dễ dàng: Có 2 bit chẵn lẻ trong gói dữ liệu giúp kiểm tra lỗi một cách dễ dàng và nhanh chóng. 10 Cấu trúc gói dữ liệu linh hoạt: Cấu trúc gói dữ liệu có thể thay đổi tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng, miễn là cả hai thiết bị đều được thiết lập để giao tiếp với nhau.

Tài liệu hướng dẫn phong phú: Phương pháp giao tiếp UART có nhiều tài liệu hướng dẫn và là một trong những phương pháp truyền dữ liệu phổ biến được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hiện nay. Nhược điểm: Giới hạn kích thước khung dữ liệu: Khung dữ liệu trong giao thức UART có kích thước tối đa là 9 bit, đây là một giới hạn khá nhỏ và có thể không đáp ứng đủ nhu cầu trong một số trường hợp cụ thể. Hạn chế về số lượng master và slave: UART không hỗ trợ nhiều hệ thống master và slave, gây ra hạn chế cho các ứng dụng cần kết nối nhiều thiết bị. Giới hạn về tốc độ truyền: Tốc độ truyền của mỗi kết nối UART phải nằm trong phạm vi chênh lệch 10%, điều này có thể hạn chế khả năng truyền dữ liệu ở các tốc độ khác nhau.2 Chuẩn truyền I2C I2C (Inter-Integrated Circuit) là giao thức truyền thông nối tiếp đồng bộ, sử dụng hai dây dẫn tín hiệu để trao đổi dữ liệu giữa các IC, theo các khoảng thời gian đều đặn được điều khiển bởi tín hiệu xung nhịp chung.

Bus I2C thường được sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi khác nhau như vi điều khiển, cảm biến, EEPROM và nhiều loại IC khác. Giao thức này nổi bật nhờ tính đơn giản và hiệu quả trong việc kết nối nhiều thiết bị với nhau trên cùng một bus.3 Mô tả chuẩn truyền I2C Nguyên lý hoạt động: I2C sử dụng hai đường truyền tín hiệu: ● SCL (Serial Clock Line): Tạo xung nhịp do Master phát ra. ● SDA (Serial Data Line): Đảm nhiệm việc truyền và nhận dữ liệu. Giao tiếp I2C diễn ra giữa các thiết bị Master và Slave.