B
TR

NG

GIÁO D C & ÀO T O

IH CS

PH M K THU T TP. H

CHÍ MINH

KHOA: I N – I N T
B

MÔN: I N T

CÔNG NGHI P – Y SINH

---------------------------------

ÁN T T NGHI P
NGÀNH CÔNG NGH K THU T I N T

TRUY N THÔNG

TÀI:

THI T K VÀ THI CÔNG
CÂN I N T

GVHD: ThS. Phan Vân Hoàn
SVTH: Tr n Minh

c

MSSV: 14141072

Tp. H Chí Minh -01/2019

I


TR

NG H SPKT TP. H CHÍ MINH

C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM

CL P-T

KHOA I N- I N T
B

MÔN I N T

DO - H NH PHÚC

----o0o----

CÔNG NGHI P –


Y SINH
Tp. HCM, ngày 05 tháng 01 n m 2019

NHI M V

ÁN T T NGHI P

H tên sinh viên:

Tr n Minh

Chuyên ngành:

K thu t i n - i n t

H đào t o:

c

MSSV: 14141072

i h c chính quy

Khóa:

2014

I. TÊN


Mã ngành:

141

Mã h :

1

L p:

14141DT3A

TÀI: THI T K VÀ THI CÔNG CÂN I N T

II. NHI M V
1. Các s li u ban đ u:
Kh o sát các lo i vi đi u khi n ARM, l a ch n màn hình c m ng TFT LCD,
module âm thanh.
Tìm hi u và thu th p các s li u t các trang m ng và sách v l p trình vi đi u
khi n ARM.
Tìm hi u các tài li u h

ng d n s d ng loadcell, đ ng c b

c, module gi i mã

âm thanh.
2. N i dung th c hi n:
 N I DUNG 1: Nghiên c u tài li u v KIT STM32F103RBT6, module
VS1003, loadcell, đ ng c b


c,.

 N I DUNG 2: D a trên các d li u thu th p đ

c, l a ch n gi i pháp thi t

k và thi công mô hình k t n i các module v i KIT đi u khi n.
 N I DUNG 3: Vi t ch

ng trình đi u khi n cho vi đi u khi n, thi t k giao

di n màn hình cân đi n t .

II


 N I DUNG 4: Th nghi m và đi u ch nh ph n m m c ng nh ph n c ng đ
mô hình đ

c t i u, s d ng d dàng.

ánh giá các thông s c a mô hình so

v i thông s th c t .
 N I DUNG 5: Vi t báo cáo th c hi n.
III. NGÀY GIAO NHI M V :

10/09/2018


IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 05/01/2019
V. H VÀ TÊN CÁN B H
CÁN B H

NG D N

NG D N:ThS. Phan Vân Hoàn
BM. I N T

CÔNG NGHI P – Y SINH

III


TR

NG H SPKT TP. H CHÍ MINH

C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T
NAM

KHOA I N- I N T
B

MÔN I N T

CL P-T

CÔNG NGHI P – Y SINH


DO - H NH PHÚC

----o0o---Tp. HCM, ngày 05 tháng 01 n m 2019

L CH TRÌNH TH C HI N
H tên sinh viên 2: Tr n Minh

ÁN T T NGHI P

c

L p: 14141DT3A

MSSV: 14141072

Tên đ tài: THI T K VÀ THI CÔNG CÂN I N T
Tu n/ngày
Tu n 1

N i dung

Xác nh n GVHD

G p GVHD nh n đ tài.

10/9 – 16/9

Nh n tài li u h

Tu n 2


Vi t báo cáo Ch

17/9 – 23/9
Tu n 3
24/9 – 30/9
Tu n 4
1/10 – 7/10

ng d n t GVHD.
ng 1.

c tài li u k thu t KIT STM32F103.
Vi t báo cáo Ch

ng 1.

Giao ti p STM32 v i TFT-LCD.
Vi t báo cáo Ch

ng 2.

Giao ti p STM32 v i TFT-LCD.
Nghiên c u v loadcell.

Tu n 5
8/10 – 14/10

Vi t báo cáo Ch


ng 2.

Giao ti p STM32 v i loadcell b ng module
HX711.
Hi n th đ

Tu n 6
15/10 – 21/10
Tu n 7
22/10 – 28/10

c cân n ng.

Vi t báo cáo Ch

ng 3.

Thi t k mô hình đo chi u cao.
Vi t báo cáo Ch

ng 3.

Giao ti p STM32 v i đ ng c b

c.

Tìm hi u mudule đi u khi n LN298.
IV



Tu n 8
29/10 – 4/11
Tu n 9
5/11 – 11/11
Tu n 10
12/11 – 18/11
Tu n 11
19/11 – 25/11

Vi t báo cáo Ch

ng 3.

Tính toán, hi n th đ
Vi t báo cáo Ch

c đo chi u cao.

ng 3.

Giao ti p STM32 v i th nh SD card.
Vi t báo cáo Ch

ng 4.

Giao ti p v i th nh phát đ
Vi t báo cáo Ch

c nh c MP3.


ng 4.

Giao ti p module gi i mã âm thanh đ c đ

c

cân n ng.
Tu n 12
26/11 – 2/12

Vi t báo cáo Ch

ng 5.

Giao ti p module gi i mã âm thanh đ c đ

c

chi u cao.
Tu n 13,14

Vi t báo cáo Ch

ng 5,6.

3/12 – 16/12

Hoàn thành mô hình, ti n hành ch y th

và


ki m tra l i.
GV H

NG D N

(Ký và ghi rõ h và tên)

L I CAM OAN
V


tài này là do chúng tôi t th c hi n d a vào m t s tài li u tr
sao chép t tài li u hay công trình đã có tr

c đó và không

c đó.

Ng

i th c hi n đ tài

Tr n Minh

L IC M

c

N


VI


Chúng em xin c m n sâu s c đ n th y Phan Vân Hoàn đã tr c ti p h

ng d n và

t n tình giúp đ , t o đi u ki n đ chúng em hoàn thành đ tài.
Chúng em xin g i l i chân thành c m n các th y cô trong Khoa i n -

i nT

đã t o nh ng đi u ki n t t nh t cho em hoàn thành đ tài.
Chúng em c ng g i l i đ ng c m n đ n các b n l p 14141DT3A đã chia s trao
đ i ki n th c c ng nh nh ng kinh nghi m quý báu trong th i gian th c hi n đ tài.
Xin c m n đ n cha m .
Xin chân thành c m n!

Ng

i th c hi n đ tài

Tr n Minh

c

TÓM T T
Ngày nay v i s phát tri n c a công nghi p đi n t , k thu t s các h th ng d n
d nđ


c t đ ng hoá. V i s phát tri n c a vi x lí, vi m ch s đ

c ng d ng vào l nh
VII


v c đi u khi n giúp vi c x lý thông tin nhanh h n tr
cu c s ng c a con ng

c đây giúp ph c v vào nhu c u

i. V i tiêu chí ch m sóc s c kh e con ng

i trong cu c s ng

hi n nay, chúng tôi ch n đ tài này đ thi t k mô hình cân đi n t th c t giúp nh n
bi t đ

c th tr ng con ng

h n và h n ch đ

c các b nh lý trong c th qua đó giúp nh n bi t t t nh t nh m cân

b ng th tr ng con ng
tài này đ

i, đ có nh ng bi n pháp giúp c th tr nên kh e m nh


i.

c nghiên c u th c hi n và c i ti n t nh ng trang thi t b cân đo

th c t có trong cu c s ng. Qua đó giúp chúng ta áp d ng đ

c l p trình vi x lý vào

mô hình cân đo h ng ngày.
Sau quá trình nghiên c u thì chúng tôi đã thành công trong vi c hoàn thi n mô
hình cân đo chi u cao và cân n ng, mang l i đ chính xác khá cao trong vi c đo đ t và
l i khuyên t mô hình cho ng

i cân đo.

VIII


M CL C

BÌA NGOÀI ................................................................................................................ I
NHI M V

ÁN T T NGHI P ........................................................................... II

L CH TRÌNH TH C HI N

ÁN T T NGHI P .................................................. IV

L I CAM OAN ....................................................................................................... V

L I C M N ........................................................................................................... VI
TÓM T T ............................................................................................................... VII
M C L C ................................................................................................................. IX
DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................. XI
DANH SÁCH B NG ............................................................................................. XIII
CH

NG 1. T NG QUAN ........................................................................................ 1

1.1

TV N

. .................................................................................................. 1

1.2 M C TIÊU. ....................................................................................................... 1
1.3 N I DUNG NGHIÊN C U. ............................................................................. 2
1.4 GI I H N. ........................................................................................................ 2
1.5 B C C. ........................................................................................................... 2
CH

NG 2. C S LÝ THUY T ............................................................................. 4

2.1 T NG QUAN CÂN S C KH E VÀ O CHI U CAO BMI. .......................... 4
2.1.1 Ch s BMI là gì? ........................................................................................ 4
2.1.2 BMI v i s c kh e con ng

i. ...................................................................... 5

2.2 GI I THI U PH N C NG. ............................................................................. 7

2.2.1 T ng quan v ARM. .................................................................................... 7
2.2.2 Gi i thi u v ARM-Cortex-M3 STM32F1. ................................................. 9
2.2.3 C m bi n loadcell...................................................................................... 11
2.2.4 Gi i thi u module HX711. ........................................................................ 13
2.2.5 Gi i thi u đ ng c b

c. ........................................................................... 17

2.2.6 Gi i thi u modual L298N. ......................................................................... 21
2.2.7 Module gi i mã âm thanh VS1003. ........................................................... 23
2.2.8 Chu n giao ti p SPI. .................................................................................. 25
CH

NG 3: TÍNH TOÁN_THI T K .................................................................... 28

3.1 GI I THI U. ................................................................................................... 28
3.2 TÍNH TOÁN VÀ THI T K H TH NG. ..................................................... 28
3.2.1 Thi t k s đ kh i. ................................................................................... 28
IX


3.2.2 Tính toán và thi t k m ch. ....................................................................... 29
a. Kh i x lý trung tâm ............................................................................... 29
b. Kh i hi n th ........................................................................................... 30
c. Kh i đi u khi n ....................................................................................... 31
d. Kh i c m bi n ......................................................................................... 33
e. Kh i đ ng c ........................................................................................... 34
f. Kh i âm thanh ......................................................................................... 36
g. Kh i ngu n ............................................................................................. 39
3.2.3 S đ nguyên lý toàn h th ng. ................................................................. 40

CH

NG 4. THI CÔNG H TH NG...................................................................... 41

4.1 GI I THI U. ................................................................................................... 41
4.2 THI CÔNG H TH NG.................................................................................. 41
4.2.1 Thi công board m ch. ................................................................................ 41
4.2.2 L p ráp, hàn linh ki n và ki m tra. ............................................................ 43
4.2.3 Thi công mô hình. ..................................................................................... 44
4.3 L P TRÌNH H TH NG. ............................................................................... 46
4.3.1 L u đ gi i thu t. ...................................................................................... 46
4.4.2 Ph n m m l p trình cho vi đi u khi n. ....................................................... 52
4.4 TÀI LI U H

NG D N S

4.4.1 Vi t tài li u h

D NG, THAO TÁC. ....................................... 53

ng d n s d ng. ................................................................ 53

4.4.2 Quy trình thao tác. ..................................................................................... 54
CH

NG 5. K T QU _NH N XÉT_ ÁNH GIÁ ................................................. 56

5.1 K T QU . ....................................................................................................... 56
5.1.1 K t qu ph n c ng..................................................................................... 56
5.1.3 K t qu đo th . .......................................................................................... 60

5.2 ÁNH GIÁ VÀ NH N XÉT K T QU ......................................................... 63
CH

NG 6. K T LU N VÀ H

NG PHÁT TRI N ............................................ 65

6.1 K T LU N. .................................................................................................... 65
6.2 H

NG PHÁT TRI N. .................................................................................. 65

TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................... 66
PH L C .................................................................................................................. 67

X


DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1: Bi u đ quan h gi a chi u cao và cân n ng con ng i. ............................... 4
Hình 2.2: nh minh h a ng i g y. ............................................................................. 9
Hình 2.3: nh minh h a ng i béo phì.. ...................................................................... 6
Hình 2.4: Ki n trúc c a vi x lí ARM Cotex-M7. ........................................................ 9
Hình 2.5: Ki n trúc ARM Cortex-M3.. ...................................................................... 10
Hình 2.6: Load cell 50kg. .......................................................................................... 12
Hình 2.7: Load cell 5kg. ............................................................................................ 12
Hình 2.8: M ch c u đi n tr Wheatstone. .................................................................. 12
Hình 2.9: S thay d i đi n tr trên loadcell. ............................................................... 13
Hình 2.10: Module HX711. ....................................................................................... 13
Hình 2.11: S đ kh i ng d ng cân n ng.. ............................................................... 15

Hình 2.12: S đ chân trong module HX711. ............................................................ 15
Hình 2.13: D li u đ u ra, đ u vào và th i gian l a ch n và ki m soát.. .................... 17
Hình 2.14: ng c b c.. ......................................................................................... 18
Hình 2.15: C u t o đ ng c b c t tr . .................................................................... 18
Hình 2.16: C u t o đ ng c b c đ n c c.. ............................................................... 19
Hình 2.17: C u t o đ ng c b c hai c c. ................................................................. 20
Hình 2.18: C u t o đ ng c b c nhi u pha. ............................................................. 21
Hình 2.19: S đ chân c a IC L298. .......................................................................... 22
Hình 2.20: Module L298N. ........................................................................................ 23
Hình 2.21: S đ c u trúc và s đ chân VS1003.. .................................................... 24
Hình 2.22: S đ k t n i chu n SPI Master-Slave. ..................................................... 26
Hình 2.23: Quá trình truy n nh n SPI.. ...................................................................... 27
Hình 3.1: S đ kh i c a h th ng. ............................................................................ 28
Hình 3.2: M t trên c a kit STM32F103RBT6. ........................................................... 30
Hình 3.3: Màn hình LCD 2.8 inch.............................................................................. 31
Hình 3.4: S đ nguyên lý c a KIT STM32 v i LCD. ............................................... 29
Hình 3.5: Nút nh n 12x12x12mm. ............................................................................. 32
Hình 3.6: S đ nguyên lý nút nh n v i KIT STM32. ................................................ 32
Hình 3.7: S đ nguyên lý c a kh i c m bi n đo cân n ng. ....................................... 34
Hình 3.8: Th t đ ng c quay thu n. ........................................................................ 35
Hình 3.9: Th t đ ng c quay ngh ch. ...................................................................... 35
Hình 3.10: Module công t c hành trình ...................................................................... 35
Hình 3.11: S đ nguyên lý c a đ ng c b c v i L298 và KIT STM32 .. ................ 36
Hình 3.12: Module VS1003.. ..................................................................................... 37
Hình 3.13: S đ nguyên lý STM32F103 v i VS1003 và SD-card. .......................... 38
Hình 3.14: Loa xí ng u VSP-CK4.............................................................................. 39
Hình 3.15: S đ nguyên lý toàn h th ng. ................................................................ 40
Hình 4.1: S đ m ch in c a m ch x lý trung tâm. . 41Error! Bookmark not defined.
Hình 4.2: S đ m ch in c a m ch đi u khi n. .......................................................... 41
XI



Hình 4.3: S đ b trí linh ki n m ch x lý trung tâm................................................ 42
Hình 4.4: S đ b trí linh ki n c a m ch đi u khi n. ................................................ 42
Hình 4.5: Khung d i c a h th ng. .......................................................................... 44
Hình 4.6: Khung trên và b tr t c a h th ng. ......................................................... 45
Hình 4.7: H p đ ng đ ng c . ..................................................................................... 45
Hình 4.8: L u đ ch ng trình chính. ........................................................................ 46
Hình 4.9: L u đ ch ng trình cân n ng.. .................................................................. 47
Hình 4.10: L u đ đo chi u cao ................................................................................. 48
Hình 4.11: L u đ đ c/phát nh c ............................................................................... 49
Hình 4.12: L u đ ch đ phát nh c. ......................................................................... 50
Hình 4.13: L u đ phát nh c...................................................................................... 50
Hình 4.14: L u đ đ c giá tr BMI............................................................................. 51
Hình 4.15: Giao di n ph n m m Keil uVision5.......................................................... 52
Hình 4.16: Giao di n màn hình chính......................................................................... 54
Hình 4.17: Giao di n màn hình nghe nh c ................................................................. 55
Hình 4.18: Giao di n màn hình đo. ............................................................................ 55
Hình 5.1: M ch x lý trung tâm. ................................................................................ 56
Hình 5.2: Giao di n hình nh c a cân đi n t . ............................................................ 56
Hình 5.3: Mô hình cân đo cân n ng ........................................................................... 57
Hình 5.4: Mô hình đo chi u cao. ................................................................................ 57
Hình 5.5: Mô hình b đi u khi n. .............................................................................. 58
Hình 5.6: Mô hình b x lý trung tâm. ....................................................................... 58
Hình 5.7: H th ng cân đi n t hoàn thi n. ................................................................ 59
Hình 5.8: Ng i dùng ch nh h th ng tr c khi đo. ................................................... 60
Hình 5.9: Ng i dùng đ ng khi đang đo. ................................................................... 61
Hình 5.10: Ng i dùng đo khi thanh tr t ch m đ u. ................................................ 62
Hình 5.11:Giao di n hi n th sau khi đo. .................................................................... 63


XII


DANH SÁCH B NG
B
B
B
B
B
B
B
B
B

ng 2.1: ánh giá tiêu chu n c a t ch c y t th gi i. .............................................. 5
ng 2.2: Các ch đ BOOT c a STM32F1. ............................................................. 10
ng 2.3: Mô t s đ ch c n ng các chân c a HX711. ............................................. 16
ng 2.4: Quá trình ho t đ ng c a d li u đ u vào và d li u đ u ra. ........................ 17
ng 2.5: Mô t s đ ch c n ng các chân c a VS1003. ........................................... 24
ng 3.1: Mô t chân k t n i c a VS1003 v i STM32F103RBT6. ............................ 37
ng 4.1: B ng linh ki n s d ng .............................................................................. 43
ng 4.2: Các b c l p ráp linh ki n. ........................................................................ 44
ng 5.1: Ti n hành đo th nghi m. .......................................................................... 64

XIII


CH

NG 1. T NG QUAN


CH
1.1

NG 1. T NG QUAN
TV N

.

Ngày nay v i s phát tri n c a công nghi p đi n t , k thu t s các h th ng d n
d nđ

c t đ ng hoá. V i s phát tri n c a vi x lí, vi m ch s đ

v c đi u khi n giúp vi c x lý thông tin nhanh h n tr
cu c s ng c a con ng

c ng d ng vào l nh

c đây giúp ph c v vào nhu c u

i.

Trong l nh v c ch m sóc s c kh e, vi c cân đo chi u cao và cân n ng b ng cách th
công t n khá nhi u th i gian và đ chính xác không cao.

ngành đi n t , vi đi u khi n

đã thâm nh p khá vào l nh v c này chính vì th cân đi n t là m t ng d ng đi n hình
giúp gi i quy t đ


c v n đ này. Vì các lý do trên và trên c s lý thuy t đã h c đ

c,

đ ng th i v i s giúp đ c a th y Phan Vân Hoàn nên nhóm ti n hành th c hi n đ tài:
“ Thi t k và thi công cân đi n t ”.
H th ng s d ng vi đi u khi n STM32F103 giao ti p v i màn hình c m ng TFT
LCD đ hi n th các thông s . KIT đi u khi n đ

c đ ng c thông qua module L298N

và loadcell qua module HX711. B gi i mã âm thanh VS1003 giúp phát đ

c âm thanh

t th nh SD CARD.

1.2 M C TIÊU.
Thi t k và thi công đ
-

ođ

c h th ng cân và đo chi u cao có ch c n ng:

c cân n ng b ng loadcell k t n i v i module HX711 đ chuy n tín hi u

đi n áp sang tín hi u s .
-


ođ

c chi u cao b ng cách tính kho ng cách đi đ

c c a đ ng c b

c qua

giao ti p v i module L298N.
-

Có các nút nh n đi u khi n 2 ch đ : Ch đ phát nh c lúc r nh và ch đ đ c
cân n ng, chi u cao khi đo.

-

H th ng âm thanh đ c chi u cao và cân n ng. Sau đó nh n xét k t lu n và đ a
ra l i khuyên cho ng

B

MÔN I N T

i đo.

CÔNG NGHI P – Y SINH

1



CH

NG 1. T NG QUAN

1.3 N I DUNG NGHIÊN C U.
 N I DUNG 1: Tìm hi u và tham kh o các tài li u, giáo trình, nghiên c u các ch
đ , các n i dung liên quan đ n đ tài.
 N I DUNG 2: D a trên các d li u thu th p đ

c, l a ch n gi i pháp thi t k và

thi công mô hình k t n i các module v i KIT đi u khi n.
 N I DUNG 3: Thi t k l u đ gi i thu t và vi t ch

ng trình đi u khi n cho vi

đi u khi n, thi t k giao di n màn hình cân đi n t .
 N I DUNG 4: Th nghi m và đi u ch nh ph n m m c ng nh ph n c ng đ mô
hình đ

c t i u, s d ng d dàng.

ánh giá các thông s c a mô hình so v i

thông s th c t .
 N I DUNG 5: ánh giá k t qu th c hi n.

1.4 GI I H N.



o tr ng l

ng t i đa đ

c 200 kg và đo chi u cao là 2 m.

 Công t c hành trình nh , ng

i đo c n đ ng đúng vào v trí c a công t c.

 Cân n ng và chi u cao hi n th s li u khác nhau sau m i l n đo khác nhau.
 C n đ t cân

nh ng v trí b ng ph ng tránh d c đ đ m b o vi c đo đ t chính

xác.

1.5 B

C C.

 Ch
Ch

ng 1: T ng Quan
ng này trình bày đ t v n đ d n nh p lý do ch n đ tài, m c tiêu, n i dung

nghiên c u, các gi i h n thông s và b c c đ án.
 Ch

Ch

ng 2: C S Lý Thuy t.
ng này trình bày các lý thuy t có liên quan đ n các v n đ mà đ tài s dùng

đ th c hi n thi t k , thi công cho đ tài.
 Ch
Ch

ng 3: Thi t K và Tính Toán
ng này gi i thi u t ng quan v các yêu c u c a đ tài v thi t k và các tính

toán liên quan đ n đ tài.
 Ch

B

ng 4: Thi công h th ng

MÔN I N T

CÔNG NGHI P – Y SINH

2


CH

NG 1. T NG QUAN
Ch


ng này có th g m k t qu thi công ph n c ng và nh ng k t qu hình nh

trên màn hình hay mô ph ng tín hi u, k t qu th ng kê.
 Ch
Ch
 Ch
Ch
ph

B

ng 5: K t qu , nh n xét và đánh giá.
ng này đ a ra nh n xét và đánh giá s n ph m mô hình đã hoàn thành.
ng 6: K t lu n và h

ng phát tri n.

ng này trình bày ng n g n nh ng k t qu đã thu đ

c d a vào nh ng

ng pháp, thu t toán đã ki n ngh ban đ u.

MÔN I N T

CÔNG NGHI P – Y SINH

3



CH

NG 2. C

CH

S

LÝ THUY T

NG 2. C

S

LÝ THUY T

2.1 T NG QUAN CÂN S C KH E VÀ O CHI U CAO BMI.
2.1.1 Ch s BMI là gì?
V i cu c s ng ngày càng hi n đ i và phát tri n, đ duy trì m t s c kh e t t giúp
chúng ta h c t p và làm vi c m t cách hi u qu thì vi c cân b ng th tr ng c th là đi u
c nđ

c quan tâm. Nh đó giúp con ng

th phòng tránh đ

i gi đ

c m t vóc dáng cân đ i qua đó có


c m t s b nh t t. Vì v y, m i ng

duy trì ch đ dinh d

i c n ph i rèn luy n c th và

ng m t cách h p lý.

Hình 2.1: Bi u đ quan h gi a chi u cao và cân n ng con ng
Ch s kh i c th th
Anh Body Mass Index - đ

ng đ

ng, ng

i.

i B là Adolphe Quetelet đ a ra n m 1832. Thông

i ta d a vào ch s này đ xác đ nh tình tr ng c th c a m t ng

m c béo phì, th a cân, bình th

i nào đó

ng, g y ho c quá g y.

Ch s kh i c th c a m t ng

bình ph

c bi t đ n v i ch vi t t t BMI theo tên ti ng

c dùng đ đánh giá m c đ g y hay béo c a m t ng

Ch s này do nhà bác h c ng
th

i.

i tính b ng cân n ng c a ng

i đó (kg) chia cho

ng chi u cao (đo theo mét). Có th tính theo công th c đ nh ngh a ho c cho

theo nh ng b ng tiêu chu n.

B

MÔN I N T

CÔNG NGHI P – Y SINH

4


CH


NG 2. C

S

LÝ THUY T

Công th c tính ch s BMI:

Sau khi tính đ

â

c ch s BMI, ch c n so sánh v i b ng đánh theo chu n c a t

ch c y t đ nh n bi t đ

c th tr ng c th .

B ng 2.1: ánh giá tiêu chu n c a t ch c y t th gi i.
Phân lo i

WHO BMI (kg/m2)

IDI & WPRO BMI (kg/m2)

<18,5

<18,5

18,5-24,9


18,5-22,9

25

23

Ti n béo phì

25-29,9

23-24,9

Béo phì lo i I

30-34,9

25-29,9

Béo phì lo i II

35-39,9

30

Béo phì lo i III

40

40


Cân n ng th p (g y)
Bình th

ng

Th a cân

2.1.2 BMI v i s c kh e con ng
 Nguy c c a ng

i.

i gây thi u cân là:

D b m c các b nh nh h huy t áp, loãng x
vitamin và khoáng ch t nên x

ng ... do c th không đ ch t nh

ng không ch c kh e, r t giòn và d gãy.

Suy y u h mi n d ch càng làm cho d m c b nh, đ c bi t là nh ng b nh nhi m
trùng.
Ng

i g y th

ng b m t kh i c , c y u, l ng l o ch không s n ch c do c th


thi u đ m t c b p đ t o n ng l
Tóc và khô da có hi n t
tóc còn có hi n t

ng.

ng khô vì không đ

c cung c p đ d

ng ch t, khi đó,

ng xác x và r ng nhi u còn da thì thi u h n l p m d

i da s t o

nh ng n p nh n...

B

MÔN I N T

CÔNG NGHI P – Y SINH

5


CH

NG 2. C


S

LÝ THUY T

Hình 2.2: nh minh h a ng
 Nh ng nguy c v i ng

i g y.

i béo phì, th a cân:

Khi ch s BMI trên 25 thì thu c ng

i th a cân (ng

i Vi t Nam là trên 23), khi

đó s có nguy c :
Béo phì t c nhi u m d n đ n h p m ch vành nên d m c các ch ng b nh v tim.
D b r i lo n lipid máu do n ng đ triglyceride và LDL –cholesterol trong máu
cao, n ng đ HDL – cholesterol trong máu th p.
N u ch s BMI l n h n 30, kh n ng m c các b nh v m ch máu não r t cao.
Nguy c m c ti u đ
đ

ng và huy t áp cao l n vì gi m kh n ng đi u hòa m c đ

ng huy t c a c th b ng vi c s n sinh insulin.
Gi m ch c n ng hô h p, khó th d khi n m c b nh ng ng th khi ng , khi n não


thi u oxy, t o h i ch ng Pickwick.
Các b nh v đ
L

ng tiêu hóa nh s i m t, ung th đ

ng m t, b nh v gan, ru t,…

ng m nhi u làm r i lo n bu ng tr ng gây t t kinh ho c r i lo n kinh nguy t,

khó có con.

Hình 2.3: nh minh h a ng

B

MÔN I N T

CÔNG NGHI P – Y SINH

i béo phì.

6


CH

NG 2. C


S

LÝ THUY T

2.2 GI I THI U PH N C NG.
2.2.1 T ng quan v ARM (Trích d n Wikipedia).
C u trúc ARM (vi t t t t tên g c là Acorn RISC Machine) là m t lo i c u trúc vi
x lý 32 bit ki u RISC (thu c ki n trúc Hardvard, có t p l nh rút g n) đ
r ng rãi trong các thi t k nhúng. Do có đ c đi m ti t ki m n ng l

c s d ng

ng, các b CPU

ARM chi m u th trong các s n ph m đi n t di đ ng mà v i các s n ph m này vi c
tiêu tán công su t th p là m t m c tiêu thi t k quan tr ng hàng đ u.
Vi c thi t k ARM đ

c b t đ u t n m 1983 trong m t d án phát tri n c a công

ty máy tính Acorn. Nhóm thi t k hoàn thành vi c phát tri n m u g i là ARM1 vào n m
1985, và vào n m sau, nhóm hoàn thành s n ph m “th c’’ g i là ARM2 v i thi t k đ n
gi n ch g m 30.000 transistor. ARM2 có tuy n d li u 32 bit, không gian đ a ch 26 bit
t c cho phép qu n lý đ n 64 Mbyte đ a ch và 16 thanh ghi 32 bit. Th h sau, ARM3,
đ

c t o ra v i 4KB cache và có ch c n ng đ

c c i thi n t t h n n a.


Tr i qua nhi u th h nh ng lõi ARM g n nh không thay đ i kích th
có 30.000 transistors trong khi ARM6 ch t ng lên đ n 35.000. Ý t
lõi ARM là sao cho ng

c. ARM2

ng c a nhà s n xu t

i s d ng có th ghép lõi ARM v i m t s b ph n tùy ch n

nào đó đ t o ra m t CPU hoàn ch nh, m t lo i CPU mà có th t o ra trên nh ng nhà
máy s n xu t bán d n c và v n ti p t c t o ra đ

c s n ph m v i nhi u tính n ng mà

giá thành v n th p.
Th h thành công nh t có l là ARM7TDMI v i hàng tr m tri u lõi đ

c s d ng

trong các máy đi n tho i di đ ng, h th ng video game c m tay, và Sega Dreamcast.
Trong khi công ty ARM ch t p trung vào vi c bán lõi IP, c ng có m t s gi y phép t o
ra b vi đi u khi n d a trên lõi này.
Ngày nay ARM đ

c ng d ng r ng rãi trên m i l nh v c c a đ i s ng: Robot,

máy tính, đi n tho i, xe h i, máy gi t…
ARM Cortex đ


c chia làm 3 dòng:

 Cortex-A: B x lý dành cho h đi u hành và các ng d ng ph c t p. H tr t p
l nh ARM, thumb, và thumb-2.
 Cortex-R: B x lý dành cho h th ng đòi h i kh c khe v đáp ng th i gian
th c. H tr t p l nh ARM, thumb và thumb-2.

B

MÔN I N T

CÔNG NGHI P – Y SINH

7


CH

NG 2. C

S

LÝ THUY T

 Cortex-M: B x lý dành cho dòng vi đi u khi n, đ

c thi t k đ t i u v giá

thành. H tr t p l nh Thumb-2.
Giá tr s n m cu i tên c a 1 dòng ARM cho bi t v m c đ hi u su t t


ng đ i

c a dòng đó. Theo đó dòng ARM mang s 0 s có hi u su t th p nh t.
T p đoàn ST Microelectronic đã cho ra m t dòng STM32, vi đi u khi n đ u tiên
d a trên n n lõi ARM Cortex-M3 th h m i do hãng ARM thi t k , lõi ARM CortexM3 là s c i ti n c a lõi ARMv7-M 32bit truy n th ng, t ng mang l i s thành công
vang d i cho công ty ARM. Dòng STM32 thi t l p các tiêu chu n m i v hi u su t, chi
phí, c ng nh kh n ng đáp ng các ng d ng tiêu th n ng l

ng th p và tính đi u

khi n th i gian th c kh t khe.
Chip ARM Cortex-M7 là m t vi đi u khi n 32-bit cao c p nh t trong series CortexM c a ARM cho đ n hi n nay. Theo ARM, Cortex-M7 có DSP (Digital Signal
Processing: X lý tín hi u s ) cao g p đôi so v i Cortex-M4 do đó có th x lý cùng lúc
2 t p l nh, giúp cho M7 có th ho t đ ng

m c xung nh p cao h n.

ây là dòng chip

MCU 32-bit giúp t ng t c thông d ch d li u t các c m bi n thành thông tin s . Nó
t ng g p đôi hi u n ng tính toán và DSP trong khi gi m thi u m c tiêu th đi n n ng
nh vào công ngh s n xu t 28nm. Chip M7 h tr các thi t b nhúng đi u khi n gi ng
nói ho c giao di n rich OS và còn đ

c s d ng trong các smartphone ho c trên xe h i

đ đi u khi n các ch c n ng màn hình ch m và âm thanh ph c t p h n.

B


MÔN I N T

CÔNG NGHI P – Y SINH

8


CH

NG 2. C

S

LÝ THUY T

Hình 2.4: Ki n trúc c a vi x lí ARM Cotex-M7.
2.2.2 Gi i thi u v ARM-Cortex-M3 STM32F1.
Dòng ARM STM32F1 đ
l

c chia ra làm 5 nhóm nh , m i nhóm s có s dung

ng b nh Flash, SRAM và s l

ng ngo i vi khác nhau:

 Low-density: G m các vi đi u khi n STM32F101xx, STM32F102xx và
STM32F103xx có b nh Flash t 16 đ n 32 Kbytes.
 Medium-density: G m các vi đi u khi n STM32F101xx, STM32F102xx và

STM32F103xx có b nh Flash t 64 đ n 128 Kbytes.
 High-density: G m các vi đi u khi n STM32F101xx và STM32F103xx có b
nh Flash t 256 đ n 512 Kbytes.
 XL-density: G m các vi đi u khi n STM32F101xx và STM32F103xx có b nh
Flash t 768 đ n 1MKbytes.
 Connective line: G m các vi đi u khi n STM32F105xx và STM32F107xx.

B

MÔN I N T

CÔNG NGHI P – Y SINH

9


CH

NG 2. C

S

LÝ THUY T

Hình 2.5: Ki n trúc ARM Cortex-M3.
a ch ngo i vi trong h ARM STM32F1 b t đ u t 0x40000000 k t thúc
0x500003FF s d ng các bus AHB, APB1, APB2 đ trao đ i d li u nh hình trên.
Vùng nh SRAM có đ a ch n n là 0x20000000 và có th truy xu t theo d ng byte,
half word, word. Vùng nh FLASH c a STM32F103RBT6 b t đ u t 0x08000000 đ n
0x0807FFFF.

Dòng STM32F1 có 3 ch đ BOOT đ

c ch n b i 2 chân BOOT0 và BOOT1

theo b ng 1.
B ng 2.2: Các ch đ BOOT c a STM32F1.

Tr ng thái chân
Ch đ boot

boot

Gi i thích

BOOT1 BOOT0

B

x

0

B nh Flash chính Ch n boot t b nh Flash chính

0

1

B nh h th ng


Ch n boot t b nh h th ng

1

1

SRAM

Ch n boot t b nh SRAM

MÔN I N T

CÔNG NGHI P – Y SINH

10


CH

NG 2. C

S

LÝ THUY T

Ngu n cung c p cho ARM (VDD) ph i n m trong ph m vi t 2 đ n 3.6V (th
c p 3.3V). M t b đi u ch nh đi n áp bên trong đ

ng


c s d ng đ cung c p ngu n 1.8V

cho lõi đi u khi n, SRAM và ngo i vi s .
STM32F103RBT6 là vi đi u khi n c a hãng STmicroelectronic s d ng lõi ARM
Cortex-M3 thu c dòng High-density v i b nh Flash 512Kb, b nh SRAM 64Kbytes,
t n s ho t đ ng lên t i 72Mhz, h tr các chu n giao ti p đa d ng nh CAN, I2C, SPI,
UART/USART, USB, FSMC. S d ng 4 ngu n t o dao đ ng bao g m t th ch anh
ngo i t 4 t i 16Mhz, b dao đ ng RC n i t n s 8Mhz, b dao đ ng RC hi u chu n n i
40kHz và b dao đ ng 32kHz cho b RTC.
Có các ch đ ti t ki m n ng l

ng bao g m Sleep, Stop và Standby. Có 2 kênh

chuy n đ i DAC 12 bit, 16 kênh ADC 12 bit, 12 kênh DMA h tr nhi u ngo i vi, h
tr 2 chu n g l i bao g m SWD và JTAG. Có 8 TIMER trong đó TIMER1 và TIMER8
là 2 TIMER nâng cao, TIMER6 & TIMER7 là TIMER c b n, các TIMER còn l i có
ch c n ng thông th

ng.

Dòng ARM Cortex là m t b x lí th h m i đ a ra m t ki n trúc chu n cho nhu
c u đa d ng v công ngh . Không gi ng nh các chip ARM khác, dòng Cortex là m t
lõi x lí hoàn thi n, đ a ra m t chu n CPU và ki n trúc h th ng chung. Dòng Cortex
g m có 3 phân nhánh chính: dòng A dành cho các ng d ng cao c p, dòng R dành cho
các ng d ng th i gian th c nh các đ u đ c và dòng M dành cho các ng d ng vi đi u
khi n và chi phí th p. STM32 đ
đ

c thi t k d a trên dòng Cortex-M3, dòng Cortex-M3


c thi t k đ c bi t đ nâng cao hi u su t h th ng, k t h p v i tiêu th n ng l

th p, CortexM3 đ

ng

c thi t k trên n n ki n trúc m i, do đó chi phí s n xu t đ th p đ

c nh tranh v i các dòng vi đi u khi n 8 và 16-bit truy n th ng.
2.2.3 C m bi n loadcell.
Loadcell là thi t b c m bi n dùng đ chuy n đ i l c ho c tr ng l
hi u đi n. Loadcell th
thiên ch m. M t s tr

ng đ

ng thành tín

c s d ng đ c m ng các l c l n, t nh hay các l c bi n

ng h p loadcell đ

c thi t k đ đo l c tác đ ng m nh ph thu c

vào thi t k c a Loadcell.

B

MÔN I N T


CÔNG NGHI P – Y SINH

11


CH

NG 2. C

S

LÝ THUY T

Hình 2.6: Load cell 50kg.
Loadcell đ

Hình 2.7: Load cell 5kg.

c c u t o b i hai thành ph n, thành ph n th nh t là "Strain gage" và

thành ph n còn l i là "Load". Strain gage là m t đi n tr đ c bi t ch nh b ng móng
tay, có đi n tr thay đ i khi b nén hay kéo dãn và đ
đ nh, đ

c nuôi b ng m t ngu n đi n n

c dán ch t lên “Load” - m t thanh kim lo i ch u t i có tính đàn h i.

Nguyên lý ho t đ ng: Ho t đ ng d a trên nguyên lý c u đi n tr


cân

b ng Wheatstone. Giá tr l c tác d ng t l v i s thay đ i đi n tr c m ng trong c u
đi n tr , và do đó tr v tín hi u đi n áp t l .
C u t o chính c a loadcell g m các đi n tr strain gauges R1, R2, R3, R4 k t n i
thành 1 c u đi n tr Wheatstone nh hình d

i và đ

c dán vào b m t c a thân load

cell.

Hình 2.8: M ch c u đi n tr Wheatstone.
M t đi n áp kích thích đ

c cung c p cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) và (4) c a

c u đi n tr Wheatstone) và đi n áp tín hi u ra đ
B

MÔN I N T

c đo gi a hai góc khác. T i tr ng thái

CÔNG NGHI P – Y SINH

12