Table of Contents
1. Linh kiện cần thiết làm mạch đọc nhịp tim và oxy Max30100 giao tiếp At89s52
1.1 Vi điều khiển 8051 trong mạch đọc nhịp tim và oxy Max30100 giao tiếp At89s52
a. Giới thiệu
At89s52 là một chíp vi điều khiển được sản xuất bời hãng Atmel thuộc họ 8051. At89s52 là một bộ vi điều khiển 8 bit dựa trên kiến trúc RISC bộ nhớ chương trình 8KB ISP flash có thể ghi xóa hàng nghìn lần, một bộ nhớ RAM vô cùng lớn trong thế giới vi xử lý 8 bit (256x8KB SRAM) Với 32 chân có thể sử dụng cho các kết nối vào hoặc ra i/O, 32 thanh ghi, 3 bộ timer/counter có thể lập trình, có các gắt nội và ngoại (2 lệnh trên một vector ngắt), giao thức truyền thông nối tiếp USART, SPI. Khả năng lập trình được watchdog timer, hoạt động với 5 chế độ nguồn. Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit. Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp. Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu của máy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng mạnh càng tốt. Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất, …b. Chức năng của At89s52:
Số chân | Tên chân | Đặc điểm |
32-39 | Port 0 | 8 chân Địa chỉ và Dữ liệu / GPIO |
1-8 | Port 1 | 8 chân GPIO |
21-28 | Port 2 | 8 chân GPIO |
10-17 | Port 3 | 8 chân GPIO |
9 | RST | Chân Reset |
18 | XTAL2 | Chân đầu ra của bộ tạo dao động bên ngoài |
19 | XTAL1 | Chân đầu vào bộ tạo dao động bên ngoài |
20 | GND | Chân nối đất |
40 | VCC | Chân cấp điện |
31 | EA / VPP | Kích hoạt truy xuất bên ngoài / chân cấp nguồn kích hoạt Flash |
30 | ALE / PROG | Chân chốt địa chỉ / Chân lập trình flash |
29 | PSEN | Chân cho phép lưu chương trình |
Chân Port 0
Tất cả các cổng của AT89S52 là 8-bit có nghĩa là mỗi port có 8 chân đa chức năng. Các chân đầu vào / đầu ra này có thể được cấu hình cho các chức năng khác bằng cấu hình cách các thanh ghi cấu hình. Nếu chúng ở trạng thái mức thấp, chúng hoạt động như các chân đầu vào trở kháng cao hai chiều. Nhưng nếu chúng được kéo lên mức cao, chúng được sử dụng làm chân đầu ra digital. Các chân Port0 cũng được sử dụng để cập nhật các byte thấp trong code đến bộ nhớ chương trình bên trong của vi điều khiển AT89S52 và cũng được sử dụng để xác nhận code đã được cập nhật. Khi sử dụng các chân này để lập trình, chúng ta cần kết nối các chân này với các điện trở kéo lên bên ngoài.Chân Port 1
Tương tự như port 0, Port1 cũng có các chân dữ liệu 2 chiều 8 bit với các điện trở kéo lên bên trong. Một số chân GPIO này được sử dụng giao tiếp lập trình hệ thống trong mạch và một số được sử dụng làm chức năng thay thế cho ba chân bộ định thời / bộ đếm 16 bit.Số chân | Chức năng |
P1.0 | T2 |
P1.1 | T2EX |
P1.5 | MOSI |
P1.6 | MISO |
P1.7 | SCK |
Chân Port 2
Giống như Port 1, Port2 cũng có các chân dữ liệu 2 chiều 8 bit với các điện trở kéo lên bên trong. Một số chân GPIO này được sử dụng để giao tiếp lập trình hệ thống trong mạch và một số chân được sử dụng làm chức năng thay thế cho ba chân Bộ định thời / Bộ đếm 16 bit. Các chân Port2 cũng được sử dụng để cập nhật các byte cao trong code lên bộ nhớ chương trình bên trong của vi điều khiển AT89S52 và cũng được sử dụng để xác nhận code đã được cập nhật. Khi sử dụng các chân này để lập trình, chúng ta cần kết nối các chân này với các điện trở kéo lên bên ngoài. Chân port 3 Port 3 cũng là một cổng 8-bit và có 8 chân GPIO. Ngoài chức năng nhập / xuất, các chân này còn có một số tính năng đặc biệt. Cổng 3 cũng được sử dụng để truyền dữ liệu nối tiếp UART, ngắt ngoài và thực hiện các thao tác đọc / ghi bộ nhớ dữ liệu bên ngoài.Số chân | Chức năng |
P3.0 | RXD |
P3.1 | TXD |
P3.2 | INT0 |
P3.3 | INT1 |
P3.4 | T0 |
P3.5 | T1 |
P3.6 | WR |
P3.7 | RD |
Các chức năng khác
- Reset: Chân 9 là chân reset mức thấp đang hoạt động. Xung mức thấp dài hơn độ dài xung tối thiểu sẽ tạo ra reset. Các xung ngắn không có khả năng tạo ra reset.
- VCC: Chân 10 là chân cấp nguồn cho bộ điều khiển này. Nguồn điện của cần phải có 5 V để đặt bộ điều khiển này trong điều kiện đang chạy.
- GND: Chân 11 là chân nối đất.
- AREF: Chân 32 là chân tham chiếu tương tự chủ yếu được sử dụng cho bộ chuyển đổi A / D .
- AVCC: Chân 30 là AVCC là chân điện áp cung cấp cho PORTA và ADC. Nó được kết nối với VCC thông qua bộ lọc thông thấp khi có ADC. Tuy nhiên, trong trường hợp không có ADC, AVCC được kết nối bên ngoài với VCC.
- Chân 12 & 13: Một bộ dao động tinh thể được kết nối với các chân này. Atmega16 hoạt động ở tần số bên trong 1MHZ; bộ dao động được thêm vào để tạo ra xung clock và tần số cao.
c.Thông số kỹ thuật At89s52 (Dip)
Datasheets | At89s52 |
Standard Package | 27 |
Category | Integrated Circuits (ICs) |
Family | Embedded – Atmel |
Series | At89s |
Packaging | Tube |
Core Processor | 8051 |
Core Size | 8-Bit |
Speed | 33MHz |
Connectivity | SPI, UART / USART, USB |
Peripherals | Brown-out Detec t/ Reset, HLVD, POR, PWM, WDT |
Number of I /O | 32 |
Program Memory Size | 8KB |
Program Memory Type | FLASH |
EEPROM Size | NO |
RAM Size | 256×8 Byte |
Voltage – Supply (Vcc/Vdd) | 4.2 V ~ 5.5 V |
Data Converters | NO |
Oscillator Type | Internal |
Operating Temperature | -40°C ~ 85°C |
Package / Case | 40-SOIC (0.295″, 7.50mm Width) |
Other Names | At89s52 |
d. Power
- 5V: Điện áp ra 5V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 500mA).
- GND: Là chân mang điện cực âm trên board.
- IOREF: Điệp áp hoạt động của vi điều khiển trên AVR và có thể đọc điện áp trên chân IOREF. Chân IOREF không dùng để làm chân cấp nguồn.
e.Bộ nhớ
- 8 KByte bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình nhanh (EPROM),
- 8 KByte bộ nhớ có thể lập trình nhanh, có khả năng tới 1000 chu kỳ ghi/xoá
- 128 Byte RAM
- 64 KB vùng nhớ mã ngoài
- 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.
f. Chức năng nội bật
- Là bộ vi điều khiển công nghệ CMOS hiệu suất cao tích hợp công nghệ Flash
- Hoạt động ở dải điện áp rộng 4 – 5.5V, vì vậy nó là một IC công suất thấp.
- Thiết bị hỗ trợ lập trình bên trong ở cả chế độ page và byte của bộ nhớ Flash.
- Tần số hoạt động lên đến 33MHz nhưng có thể thay đổi để tiết kiệm năng lượng.
- Module có thời gian lập trình nhanh với 10.000 chu kỳ đọc / ghi.
- Bộ nhớ RAM 256 × 8 bit.
- Giao tiếp nối tiếp thông qua module UART song công.
- Nó có một chân reset, ba bộ định thời 16 bit và tám bộ ngắt.
- AT89S52 có hai chế độ nguồn. Đầu tiên là chế độ nhàn rỗi, trong đó thiết bị xử lý dừng hoạt động trong khi ngoại vi vẫn tiếp tục hoạt động. Thứ hai là chế độ tắt nguồn sẽ tạm dừng bộ dao động và các chức năng khác và lưu nội dung RAM.
- Bộ đếm thời gian Watchdog để hoạt động khởi động thiết bị từ chế độ ngủ và có thể được kích hoạt hoặc hủy kích hoạt thông qua lập trình
1.2 Cảm biến nhịp tim và nồng độ Oxy Max30100 giao tiếp At89s52
a. Giới thiệu cảm biến Max30100 giao tiếp At89s52
Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu MAX30100 được sử dụng để đo nhịp tim và nồng độ Oxy trong máu, thích hợp cho nhiều ứng dụng liên quan đến y sinh, cảm biến sử dụng phương pháp đo quang phổ biến hiện nay với thiết kế và chất liệu mắt đo chuyên biệt từ chính hãng Maxim cho độ chính xác và độ bền cao, cảm biến sử dụng giao tiếp I2C với bộ thư viện sẵn có trên Arduino rất dễ sử dụng. Cảm biến nhịp tim MAX30100 được tích hợp 16-bit sigma delta ADC và bộ xử lý tín hiệu tương tự với độ nhiễu thấp giúp cảm biến hoạt động chính xác và ổn định cao. Đồng thời được thiết kế nhỏ gọn có thể sử dụng làm thiết bị đeo tay và dễ dàng giao tiếp với các MCU, Arduino và Raspberry Pi.b. Thông số kỹ thuật cảm biến Max30100
- Đèn LED tích hợp
- Nhỏ gọn 5,6mm x 2,8mm x 1,2mm được cải tiến về mặt quang học
- Hoạt động năng lượng thấp, tăng tuổi thọ pin cho các thiết bị đeo được
- Tốc độ mẫu có thể lập trình và dòng điện LED cho tiết kiệm điện
- Dòng tắt máy cực thấp (0,7μA, typ)
- Chức năng nâng cao cải thiện hiệu suất đo lường
- SNR cao cung cấp khả năng phục hồi chuyển động mạnh mẽ
- Tích hợp hủy ánh sáng xung quanh
- Khả năng tỷ lệ mẫu cao
- Khả năng xuất dữ liệu nhanh
- Điện áp: 3.3VDC
- IC chính: MAX30100
- Giao tiếp: I2C, mức tín hiệu TTL
1.3 Oled cho mạch đọc nhịp tim và oxy Max30100 giao tiếp At89s52
a. Giới thiệu
Màn hình Oled 1.3 inch giao tiếp I2C cho khả năng hiển thị đẹp, sang trọng, rõ nét vào ban ngày và khả năng tiết kiệm năng lượng tối đa với mức chi phí phù hợp, màn hình sử dụng giao tiếp I2C cho chất lượng đường truyền ổn định và rất dễ giao tiếp chỉ với 2 chân GPIO. Màn hình OLED SH1106 với kích thước 1.3 inch, cho khả năng hiển thị hình ảnh tốt với khung hình 128×64 pixel. Ngoài ra, màn hình còn tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay thông qua giao tiếp SPI. Màn hình sử dụng driver SH1106 cùng thiết kế nhỏ gọn sẽ giúp bạn phát triển các sản phẩm DIY hoặc các ứng dụng khác một cách nhanh chóng.Màn hình Oled chuẩn truyền I2C
Màn hình Oled chuẩn truyền SPI
b. Thông số kỹ thuật
- Điện áp sử dụng: 2.2~5.5VDC
- Công suất tiêu thụ: 0.04w
- Góc hiển thị: lớn hơn 160 độ
- Số điểm hiển thị: 128×64 điểm.
- Độ rộng màn hình: 1.3 inch.
- Màu hiển thị: Trắng / Xanh Dương.
- Giao tiếp: I2C hoặc SPI tùy loại
- Driver: SH1106
- Kích thước 1.3 inch (128x64px)
- Góc nhìn tối đa: 160°
- Nhiệt độ làm việc: -30°V đến 80°C
- Tương thích với hầu hết các board như: Arduino, ESP8266, ESP32, STM32,
1.4 App Blynk cho mạch đọc nhịp tim và oxy Max30100 giao tiếp At89s52
a. Giới thiệu
- Blynk là một nền tảng với các ứng dụng điện thoại thông minh cho phép bạn có thể dễ dàng tương tác với bộ vi điều khiển như: Arduino, Esp8266, Esp32 hoặc Raspberry qua Internet.
- Blynk App là một bảng điều khiển kỹ thuật số cho phép bạn có thể xây dựng giao diện đồ họa cho dự án của mình bằng cách kéo và thả các widget khác nhau mà nhà cung cấp thiết kế sẵn.
- Blynk không bị ràng buộc với một số bo hoặc shield cụ thể. Thay vào đó, nó hỗ trợ phần cứng mà bạn lựa chọn. Cho dù Arduino hoặc Raspberry Pi của bạn được liên kết với Internet qua Wi-Fi, Ethernet hoặc chip ESP8266, Blynk sẽ giúp bạn kết nối và sẵn sàng cho các dự án IoT.
- Blynk Server – chịu trách nhiệm về tất cả các giao tiếp giữa điện thoại thông minh và phần cứng. Bạn có thể sử dụng Blynk Cloud hoặc chạy cục bộ máy chủ Blynk riêng của mình. Nó là mã nguồn mở, có thể dễ dàng xử lý hàng nghìn thiết bị và thậm chí có thể được khởi chạy trên Raspberry Pi.
- Thư viện Blynk – dành cho tất cả các nền tảng phần cứng phổ biến – cho phép giao tiếp với máy chủ và xử lý tất cả các lệnh đến và lệnh đi.
- Mỗi khi bạn nhấn một nút trong ứng dụng Blynk, thông điệp sẽ truyền đến không gian của đám mây Blynk, và tìm đường đến phần cứng của bạn.
b. Tính năng
- API và giao diện người dùng tương tự cho tất cả phần cứng và thiết bị được hỗ trợ
- Kết nối với đám mây bằng cách sử dụng:
- Wifi
- Bluetooth và BLE
- Ethernet
- USB (Nối tiếp)
- GSM
- …
- Bộ Widget dễ sử dụng
- Thao tác ghim trực tiếp mà không cần viết mã
- Dễ dàng tích hợp và thêm chức năng mới bằng cách sử dụng ghim ảo
- Theo dõi dữ liệu lịch sử qua tiện ích SuperChart
- Giao tiếp giữa thiết bị với thiết bị sử dụng Bridge Widget
- Gửi email, tweet, push notification…
c. Hoạt động app blynk
- Blynk được thiết kế cho IoT. Nó có thể điều khiển phần cứng từ xa, nó có thể hiển thị dữ liệu cảm biến, nó có thể lưu trữ dữ liệu, trực quan hóa và làm nhiều thứ hay ho khác.
- Có ba thành phần chính trong nền tảng:
- Ứng dụng Blynk – cho phép bạn tạo giao diện cho các dự án của mình bằng cách sử dụng các widget khác nhau.
- Blynk Server – chịu trách nhiệm về tất cả các giao tiếp giữa điện thoại thông minh và phần cứng. Bạn có thể sử dụng Blynk Cloud hoặc chạy cục bộ máy chủ Blynk riêng của mình. Nó là mã nguồn mở, có thể dễ dàng xử lý hàng nghìn thiết bị và thậm chí có thể được khởi chạy trên Raspberry Pi.
- Thư viện Blynk – dành cho tất cả các nền tảng phần cứng phổ biến – cho phép giao tiếp với máy chủ và xử lý tất cả các lệnh đến và lệnh đi.
2. Hướng dẫn đồ án Max30100 giao tiếp At89s52 hiển thị LCD1602
Phần này chưa được chia sẻ.
LIÊN HỆ thông tin ở TẠI ĐÂY để được hổ trợ tốt hơn.
Phần cứng
Phần mềm
#include <Wire.h> #include "MAX30100_PulseOximeter.h" #define BLYNK_PRINT Serial #include <Blynk.h> #include <ESP8266WiFi.h> #include <BlynkSimpleEsp8266.h> #include "Wire.h" #include "Adafruit_GFX.h" #include "OakOLED.h" #define REPORTING_PERIOD_MS 1000 OakOLED oled; char auth[] = "N-81lOStH83VwUeNuKHOzpLVzqjFXhHO"; // You should get Auth Token in the Blynk App. char ssid[] = "dientunhatttung"; // Your WiFi credentials. char pass[] = "0967551477"; // Connections : SCL PIN - D1 , SDA PIN - D2 , INT PIN - D0 PulseOximeter pox; float BPM, SpO2; uint32_t tsLastReport = 0; const unsigned char bitmap [] PROGMEM= { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x80, 0x18, 0x00, 0x0f, 0xe0, 0x7f, 0x00, 0x3f, 0xf9, 0xff, 0xc0, 0x7f, 0xf9, 0xff, 0xc0, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xe0, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0xff, 0xf7, 0xff, 0xf0, 0xff, 0xe7, 0xff, 0xf0, 0xff, 0xe7, 0xff, 0xf0, 0x7f, 0xdb, 0xff, 0xe0, 0x7f, 0x9b, 0xff, 0xe0, 0x00, 0x3b, 0xc0, 0x00, 0x3f, 0xf9, 0x9f, 0xc0, 0x3f, 0xfd, 0xbf, 0xc0, 0x1f, 0xfd, 0xbf, 0x80, 0x0f, 0xfd, 0x7f, 0x00, 0x07, 0xfe, 0x7e, 0x00, 0x03, 0xfe, 0xfc, 0x00, 0x01, 0xff, 0xf8, 0x00, 0x00, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x00, 0x7f, 0xe0, 0x00, 0x00, 0x3f, 0xc0, 0x00, 0x00, 0x0f, 0x00, 0x00, 0x00, 0x06, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 }; void onBeatDetected() { Serial.println("Beat Detected!"); oled.drawBitmap( 60, 20, bitmap, 28, 28, 1); oled.display(); } void setup() { Serial.begin(115200); oled.begin(); oled.clearDisplay(); oled.setTextSize(1); oled.setTextColor(1); oled.setCursor(0, 0); oled.println("Initializing pulse oximeter.."); oled.display(); pinMode(16, OUTPUT); Blynk.begin(auth, ssid, pass); Serial.print("Initializing Pulse Oximeter.."); if (!pox.begin()) { Serial.println("FAILED"); oled.clearDisplay(); oled.setTextSize(1); oled.setTextColor(1); oled.setCursor(0, 0); oled.println("FAILED"); oled.display(); for(;;); } else { oled.clearDisplay(); oled.setTextSize(1); oled.setTextColor(1); oled.setCursor(0, 0); oled.println("SUCCESS"); oled.display(); Serial.println("SUCCESS"); pox.setOnBeatDetectedCallback(onBeatDetected); } // The default current for the IR LED is 50mA and it could be changed by uncommenting the following line. //pox.setIRLedCurrent(MAX30100_LED_CURR_7_6MA); } void loop() { pox.update(); Blynk.run(); BPM = pox.getHeartRate(); SpO2 = pox.getSpO2(); if (millis() - tsLastReport > REPORTING_PERIOD_MS) { Serial.print("Heart rate:"); Serial.print(BPM); Serial.print(" bpm / SpO2:"); Serial.print(SpO2); Serial.println(" %"); Blynk.virtualWrite(V7, BPM); Blynk.virtualWrite(V8, SpO2); oled.clearDisplay(); oled.setTextSize(1); oled.setTextColor(1); oled.setCursor(0,16); oled.println(pox.getHeartRate()); oled.setTextSize(1); oled.setTextColor(1); oled.setCursor(0, 0); oled.println("Heart BPM"); oled.setTextSize(1); oled.setTextColor(1); oled.setCursor(0, 30); oled.println("Spo2"); oled.setTextSize(1); oled.setTextColor(1); oled.setCursor(0,45); oled.println(pox.getSpO2()); oled.display(); tsLastReport = millis(); } }
3. Hoạt động của mạch đọc nhịp tim và Oxy Max30100 giao tiếp At89s52
Khi cấp điện hệ thống hoạt động, vi điều khiển hiển thị thông tin ban đầu. Lúc này vi điều khiển chờ tín hiệu từ cảm biến nhịp tim và nồng độ Oxy Max30100 trong máu đưa vào. Khi nhận tín hiệu từ cảm biến Max30100 giao tiếp At89s52 vi điều khiển tính toán, xử lý dữ liệu sau đó hiển thị giá trị nhịp tim và nồng độ Oxy lên màn hình Oled đồng thời gửi lên điện thoại App Blynk dùng wifi theo yêu cầu đã được lập trình.4. Cụ thể hoạt động của mạch đọc nhịp tim và Oxy Max30100 giao tiếp At89s52:
Ngoài ra còn nhiều Phần và các môn khác
Đồ án điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 1 Mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 2 Thiết kế mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 3 Vi xử lý, Lập trình vi điều khiển Pic – 8051 – Avr – Phần 4 Tổng hợp File ĐỒ ÁN Điện tử cơ bản Tổng hợp File ĐỒ ÁN Viễn thông Tổng hợp File ĐỒ ÁN PLC Tổng hợp File ĐỒ ÁN Cung cấp điện
Sẽ còn các phần khác nữa nhé.
Chúc các bạn thành công…!!!