CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương này có thể gồm kết quả thi công phần cứng và những kết quả hình ảnh trên màn hình hay mô phỏng tín hiệu, kết quả thống kê. Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá. Chương này đưa ra nhận xét và đánh giá sản phẩm mô hình đã hoàn thành.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. Chương này trình bày ngắn gọn những kết quả đã thu được dựa vào những phương pháp, thuật toán đã kiến nghị ban đầu. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2.1 TỔNG QUAN CÂN SỨC KHỎE VÀ ĐO CHIỀU CAO BMI.1 Chỉ số BMI là gì? Với cuộc sống ngày càng hiện đại và phát triển, để duy trì một sức khỏe tốt giúp chúng ta học tập và làm việc một cách hiệu quả thì việc cân bằng thể trạng cơ thể là điều cần được quan tâm.
Nhờ đó giúp con người giữ được một vóc dáng cân đối qua đó có thể phòng tránh được một số bệnh tật. Vì vậy, mỗi người cần phải rèn luyện cơ thể và duy trì chế độ dinh dưỡng một cách hợp lý.1: Biểu đồ quan hệ giữa chiều cao và cân nặng con người. Chỉ số khối cơ thể thường được biết đến với chữ viết tắt BMI theo tên tiếng Anh Body Mass Index - được dùng để đánh giá mức độ gầy hay béo của một người. Chỉ số này do nhà bác học người Bỉ là Adolphe Quetelet đưa ra năm 1832.
Thông thường, người ta dựa vào chỉ số này để xác định tình trạng cơ thể của một người nào đó ở mức béo phì, thừa cân, bình thường, gầy hoặc quá gầy. Chỉ số khối cơ thể của một người tính bằng cân nặng của người đó (kg) chia cho bình phương chiều cao (đo theo mét). Có thể tính theo công thức định nghĩa hoặc cho theo những bảng tiêu chuẩn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Công thức tính chỉ số BMI: 퐶 â 푛 푛 ặ 푛푔 (푘 퐵푀퐼 푔) (푘푔/푚 2) = (2.1) 퐶ℎ푖 ề 푢 푐푎표 푥 푐ℎ Sau khi tính được푖 chỉề số 푢 BMI, 푐푎표 chỉ cần (푚)so sánh với bảng đánh theo chuẩn của tổ chức y tế để nhận biết được thể trạng cơ thể.1: Đánh giá tiêu chuẩn của tổ chức y tế thế giới. Phân loại WHO BMI (kg/m2) IDI & WPRO BMI (kg/m2) Cân nặng thấp (gầy) <18,5 <18,5 Bình thường 18,5-24,9 18,5-22,9 Thừa cân 25 23 Tiền béo phì 25-29,9 23-24,9 Béo phì loại I 30-34,9 25-29,9 Béo phì loại II 35-39,9 30 Béo phì loại III 40 40 2.2 BMI với sức khỏe con người. Nguy cơ của người gây thiếu cân là: Dễ bị mắc các bệnh như hạ huyết áp, loãng xương. do cơ thể không đủ chất như vitamin và khoáng chất nên xương không chắc khỏe, rất giòn và dễ gãy.
Suy yếu hệ miễn dịch càng làm cho dễ mắc bệnh, đặc biệt là những bệnh nhiễm trùng. Người gầy thường bị mất khối cơ, cơ yếu, lỏng lẻo chứ không săn chắc do cơ thể thiếu đạm từ cơ bắp để tạo năng lượng. Tóc và khô da có hiện tượng khô vì không được cung cấp đủ dưỡng chất, khi đó, tóc còn có hiện tượng xác xơ và rụng nhiều còn da thì thiếu hẳn lớp mỡ dưới da sẽ tạo những nếp nhăn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.2: Ảnh minh họa người gầy. Những nguy cơ với người béo phì, thừa cân: Khi chỉ số BMI trên 25 thì thuộc người thừa cân (người Việt Nam là trên 23), khi đó sẽ có nguy cơ: Béo phì tức nhiều mỡ dẫn đến hẹp mạch vành nên dễ mắc các chứng bệnh về tim. Dễ bị rối loạn lipid máu do nồng độ triglyceride và LDL –cholesterol trong máu cao, nồng độ HDL – cholesterol trong máu thấp. Nếu chỉ số BMI lớn hơn 30, khả năng mắc các bệnh về mạch máu não rất cao.
Nguy cơ mắc tiểu đường và huyết áp cao lớn vì giảm khả năng điều hòa mức độ đường huyết của cơ thể bằng việc sản sinh insulin. Giảm chức năng hô hấp, khó thở dễ khiến mắc bệnh ngưng thở khi ngủ, khiến não thiếu oxy, tạo hội chứng Pickwick. Các bệnh về đường tiêu hóa như sỏi mật, ung thư đường mật, bệnh về gan, ruột,… Lượng mỡ nhiều làm rối loạn buồng trứng gây tắt kinh hoặc rối loạn kinh nguyệt, khó có con.3: Ảnh minh họa người béo phì. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG.1 Tổng quan về ARM (Trích dẫn Wikipedia).
Cấu trúc ARM (viết tắt từ tên gốc là Acorn RISC Machine) là một loại cấu trúc vi xử lý 32 bit kiểu RISC (thuộc kiến trúc Hardvard, có tập lệnh rút gọn) được sử dụng rộng rãi trong các thiết kế nhúng. Do có đặc điểm tiết kiệm năng lượng, các bộ CPU ARM chiếm ưu thế trong các sản phẩm điện tử di động mà với các sản phẩm này việc tiêu tán công suất thấp là một mục tiêu thiết kế quan trọng hàng đầu. Việc thiết kế ARM được bắt đầu từ năm 1983 trong một dự án phát triển của công ty máy tính Acorn. Nhóm thiết kế hoàn thành việc phát triển mẫu gọi là ARM1 vào năm 1985, và vào năm sau, nhóm hoàn thành sản phẩm “thực’’ gọi là ARM2 với thiết kế đơn giản chỉ gồm 30.
ARM2 có tuyến dữ liệu 32 bit, không gian địa chỉ 26 bit tức cho phép quản lý đến 64 Mbyte địa chỉ và 16 thanh ghi 32 bit. Thế hệ sau, ARM3, được tạo ra với 4KB cache và có chức năng được cải thiện tốt hơn nữa. Trải qua nhiều thế hệ nhưng lõi ARM gần như không thay đổi kích thước.000 transistors trong khi ARM6 chỉ tăng lên đến 35. Ý tưởng của nhà sản xuất lõi ARM là sao cho người sử dụng có thể ghép lõi ARM với một số bộ phận tùy chọn nào đó để tạo ra một CPU hoàn chỉnh, một loại CPU mà có thể tạo ra trên những nhà máy sản xuất bán dẫn cũ và vẫn tiếp tục tạo ra được sản phẩm với nhiều tính năng mà giá thành vẫn thấp.
Thế hệ thành công nhất có lẽ là ARM7TDMI với hàng trăm triệu lõi được sử dụng trong các máy điện thoại di động, hệ thống video game cầm tay, và Sega Dreamcast. Trong khi công ty ARM chỉ tập trung vào việc bán lõi IP, cũng có một số giấy phép tạo ra bộ vi điều khiển dựa trên lõi này. Ngày nay ARM được ứng dụng rộng rãi trên mọi lĩnh vực của đời sống: Robot, máy tính, điện thoại, xe hơi, máy giặt… ARM Cortex được chia làm 3 dòng: Cortex-A: Bộ xử lý dành cho hệ điều hành và các ứng dụng phức tạp. Hỗ trợ tập lệnh ARM, thumb, và thumb-2.
Cortex-R: Bộ xử lý dành cho hệ thống đòi hỏi khắc khe về đáp ứng thời gian thực. Hỗ trợ tập lệnh ARM, thumb và thumb-2. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cortex-M: Bộ xử lý dành cho dòng vi điều khiển, được thiết kế để tối ưu về giá thành.
Hỗ trợ tập lệnh Thumb-2. Giá trị số nằm cuối tên của 1 dòng ARM cho biết về mức độ hiệu suất tương đối của dòng đó. Theo đó dòng ARM mang số 0 sẽ có hiệu suất thấp nhất. Tập đoàn ST Microelectronic đã cho ra mắt dòng STM32, vi điều khiển đầu tiên dựa trên nền lõi ARM Cortex-M3 thế hệ mới do hãng ARM thiết kế, lõi ARM Cortex- M3 là sự cải tiến của lõi ARMv7-M 32bit truyền thống, từng mang lại sự thành công vang dội cho công ty ARM.
Dòng STM32 thiết lập các tiêu chuẩn mới về hiệu suất, chi phí, cũng như khả năng đáp ứng các ứng dụng tiêu thụ năng lượng thấp và tính điều khiển thời gian thực khắt khe. Chip ARM Cortex-M7 là một vi điều khiển 32-bit cao cấp nhất trong series Cortex- M của ARM cho đến hiện nay. Theo ARM, Cortex-M7 có DSP (Digital Signal Processing: Xử lý tín hiệu số) cao gấp đôi so với Cortex-M4 do đó có thể xử lý cùng lúc 2 tập lệnh, giúp cho M7 có thể hoạt động ở mức xung nhịp cao hơn. Đây là dòng chip MCU 32-bit giúp tăng tốc thông dịch dữ liệu từ các cảm biến thành thông tin số.
Nó tăng gấp đôi hiệu năng tính toán và DSP trong khi giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng nhờ vào công nghệ sản xuất 28nm. Chip M7 hỗ trợ các thiết bị nhúng điều khiển giọng nói hoặc giao diện rich OS và còn được sử dụng trong các smartphone hoặc trên xe hơi để điều khiển các chức năng màn hình chạm và âm thanh phức tạp hơn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.4: Kiến trúc của vi xử lí ARM Cotex-M7.2 Giới thiệu về ARM-Cortex-M3 STM32F1.
Dòng ARM STM32F1 được chia ra làm 5 nhóm nhỏ, mỗi nhóm sẽ có số dung lượng bộ nhớ Flash, SRAM và số lượng ngoại vi khác nhau: Low-density: Gồm các vi điều khiển STM32F101xx, STM32F102xx và STM32F103xx có bộ nhớ Flash từ 16 đến 32 Kbytes. Medium-density: Gồm các vi điều khiển STM32F101xx, STM32F102xx và STM32F103xx có bộ nhớ Flash từ 64 đến 128 Kbytes. High-density: Gồm các vi điều khiển STM32F101xx và STM32F103xx có bộ nhớ Flash từ 256 đến 512 Kbytes. XL-density: Gồm các vi điều khiển STM32F101xx và STM32F103xx có bộ nhớ Flash từ 768 đến 1MKbytes.
Connective line: Gồm các vi điều khiển STM32F105xx và STM32F107xx. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.5: Kiến trúc ARM Cortex-M3. Địa chỉ ngoại vi trong họ ARM STM32F1 bắt đầu từ 0x40000000 kết thúc ở 0x500003FF sử dụng các bus AHB, APB1, APB2 để trao đổi dữ liệu như hình trên.
Vùng nhớ SRAM có địa chỉ nền là 0x20000000 và có thể truy xuất theo dạng byte, half word, word. Vùng nhớ FLASH của STM32F103RBT6 bắt đầu từ 0x08000000 đến 0x0807FFFF. Dòng STM32F1 có 3 chế độ BOOT được chọn bởi 2 chân BOOT0 và BOOT1 theo bảng 1.2: Các chế độ BOOT của STM32F1. Trạng thái chân boot Chế độ boot Giải thích BOOT1 BOOT0 x 0 Bộ nhớ Flash chính Chọn boot từ bộ nhớ Flash chính 0 1 Bộ nhớ hệ thống Chọn boot từ bộ nhớ hệ thống 1 1 SRAM Chọn boot từ bộ nhớ SRAM BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nguồn cung cấp cho ARM (VDD) phải nằm trong phạm vi từ 2 đến 3.6V (thường cấp 3. Một bộ điều chỉnh điện áp bên trong được sử dụng để cung cấp nguồn 1.8V cho lõi điều khiển, SRAM và ngoại vi số.