Đồ án Thiết kế và thi công thiết bị giám sát nhịp tim và nồng độ oxy trong máu

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 18 tháng 12 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Phi Lân MSSV: 15141195 Kim Thanh Huy MSSV: 15141171 Chuyên ngành: Công Nghệ Kĩ Thuât Điện tử Truyền Thông Mã ngành: 11 Hệ đào tạo: Đại học chính quy-Sư phạm Mã hệ: 1 Khóa: 2015 Lớp: 159410DT I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG T

pdf114 trang | Chia sẻ: huong20 | Ngày: 13/01/2022 | Lượt xem: 462 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt tài liệu Đồ án Thiết kế và thi công thiết bị giám sát nhịp tim và nồng độ oxy trong máu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
THIẾT BỊ GIÁM SÁT NHỊP TIM VÀ NỒNG ĐỘ OXY TRONG MÁU II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Nguyễn Đình Phú, “Giáo trình vi xử lý ”, NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM, 2014 - Nguyễn Hữu Phương, “Xử lí tín hiệu số”, NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM, 2015 - Khoa Y,“ Kĩ thuật đo và phân tích điện tâm đồ bình thường”, NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM, 2015. - Nguyễn Thanh Hoàng, Nguyễn Khoa Nam, “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG VÒNG TAY ĐO NHỊP TIM SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ IoTs”, Đồ Án Tốt Nghiệp ĐH, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, 2019. 2. Nội dung thực hiện: - NỘI DUNG 1: Tiến hành nguyên cứu về nhịp tim và đồ thị điện tim . - NỘI DUNG 2: Đọc cảm biến thu được giá trị và cho đi qua 3 bộ lọc bằng vi xử lí - truyền giá trị thu được qua chuẩn truyền không dây. - NỘI DUNG 3:Nhận dữ liệu từ chuẩn truyền không giao tiếp với vi điều khiển chính qua chuẩn truyền UART. - NỘI DUNG 4 : Thiết kế board mạch điều khiển màn hình chuẩn FSMC và khối nhận dữ liệu - NỘI DUNG 5: Xử lí và xuất dữ liệu lên màn hình LCD dạng số và dạng điện tim. - NỘI DUNG 6: Viết ứng dụng Android hiển thị các dữ liệu trên màn hình LCD ii - NỘI DUNG 7: Thiết kế và thi công mô hình hệ thống hoàn chỉnh - NỘI DUNG 8: Đánh giá kết quả thực hiện và so sánh với các thiết bị đang có trên thị trường. - NỘI DUNG 9: Viết báo cáo đề tài. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 28/08/2019 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/12/2019 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Phan Vân Hoàn CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iii TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 15 tháng 12 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Phi Lân Lớp: 159410DT MSSV:15141195 Họ tên sinh viên 2: Kim Thanh Huy Lớp: 159410DT MSSV:15141171 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ GIÁM SÁT NHỊP TIM VÀ NỒNG ĐỘ OXY TRONG MÁU Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Tuần 1 - Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ án, tiến hành chọn đề tài, GVHD tiến hành xét duyệt đề (26/8 - 2/9) tài. Tuần 2 - Viết đề cương tóm tắt nội dung đồ án. (3/9 - 10/3) - Tìm hiểu nhịp tim và đồ thị điện tim. Tuần 3 - Tìm hiểu về công nghệ truyền không dây của (11/9 - 18/9) NodeMCU ESP8266. Tuần 4 -Tìm hiểu về màn hình TFT 7 inch. (19/9 - 26/9) - Hiển thị thông số, đồ thị trên màn hình LCD TFT - Tiến hành vẽ mạch nguyên lí và mạch PCB trên Altium cho board STM32F407 điều khiển màn hình Tuần 5 - Tìm hiểu và nghiên cứu hiển thị dạng sóng điện tim (27/9 - 4/10) trên màn hình LCD, và điện thoại Android. - Tiến hành hàn linh kiện mạch in và kiểm tra. Tuần 6 - Tìm hiểu cách lập trình trên app Inventer (5/10 - 12/10) - Thiết kế board đo nhịp tim với vi điều khiển Tuần 7 - Lập trình điều khiển hiển thị trên STM32F4 (13/10 - 20/10) iv - Lập trình trên ESP8266 Node MCU giao tiếp với Tuần 8 cảm biến nhịp tim MAX30100. (21/10 - 28/10) - Tiến hành truyền và nhận dữ liệu giữa 2 module Tuần 9 - 10 ESP8266. - Hoàn thiện app Android hiển thị nhịp tim và tín (29/11 - 12/11) hiệu điện tim. Tuần 11 - Hiển thị giá trị nhịp tim và đồ thị điện tim trên màn hình LCD TFT (13/11 - 20/11) Tuần 12 - 13 - Hoàn thiện và cải tiến chương trình. (21/11 - 5/12) Tuần 14 - Tiến hành đóng gói mô hình và hoàn thiện sản phẩm (6/5- 12/5) - Tiến hành viết báo cáo cho đề tài Tuần 15 - Chỉnh sửa báo cáo theo yêu cầu GVHD (6/12 – 13/12) Tuần 16-17 - Nộp quyển báo cáo và báo cáo đề tài. (14/12 - 28/12) - Thiết kế Slide báo cáo. GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) v LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là công trình do bản thân nhóm tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và dưới sự hướng dẫn của ThS.Phan Vân Hoàn. Các số liệu trong đề tài được nhóm thu thập và không sao chép từ tài liệu hay công trình nào khác. Người thực hiện đề tài NGUYỄN PHI LÂN KIM THANH HUY LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Phan Vân Hoàn _ Giảng viên bộ môn Điện tử công nghiệp – y sinh đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài. Em xin gửi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử và các anh chị khóa trước đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 159410 đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Cảm ơn đến cha mẹ, người thân đã ở bên cạnh động viên trong suốt quá trình thực hiện đề tài này Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài NGUYỄN PHI LÂN KIM THANH HUY vi LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Phan Vân Hoàn _ Giảng viên bộ môn Điện tử công nghiệp – y sinh đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài. Em xin gửi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử và các anh chị khóa trước đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 159410 đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Cảm ơn đến cha mẹ, người thân đã ở bên cạnh động viên trong suốt quá trình thực hiện đề tài này Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài NGUYỄN PHI LÂN KIM THANH HUY vii MỤC LỤC Trang bìa .................................................................................................................. i Nhiệm vụ đồ án ....................................................................................................... ii Lịch trình ............................................................................................................... iv Cam đoan ............................................................................................................... vi Lời cảm ơn ............................................................................................................ vii Mục lục ................................................................................................................. viii Liệt kê hình vẽ ....................................................................................................... xii Liệt kê bảng vẽ ...... ...xv Tóm tắt ................................................................................................................. xii Chương 1. TỔNG QUAN ................................. Error! Bookmark not defined. 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................ Error! Bookmark not defined. 1.2. MỤC TIÊU ............................................. Error! Bookmark not defined. 1.2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........ Error! Bookmark not defined. 1.2.2 Phương pháp nghiên cứu ...................... Error! Bookmark not defined. 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................. Error! Bookmark not defined. 1.4. GIỚI HẠN .............................................. Error! Bookmark not defined. 1.5. BỐ CỤC ................................................. Error! Bookmark not defined. Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................... Error! Bookmark not defined. 2.1 LÍ THUYẾT VỀ NHỊP TIM VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TIM . Error! Bookmark not defined. 2.1.1 Khái niệm nhịp tim ................................ Error! Bookmark not defined. 2.1.2 Nồng độ oxy trong máu ......................... Error! Bookmark not defined. 2.1.3 Quá trình điện học của tim. .................... Error! Bookmark not defined. 2.1.4 Đo nhịp tim bằng phương pháp hấp thụ quang họcError! Bookmark not defined. viii 2.2 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP GIỮA CÁC MODULE Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Chuẩn giao tiếp I2C giữa MAX30100 và ESP8266 Node MCU. Error! Bookmark not defined. ix 2.2.2 Chuẩn giao tiếp UART giữa STM32F407 và ESP8266 Node MCUError! Bookmark not defined. 2.2.3 Chuẩn truyền không dây theo giao thức UDP ..... Error! Bookmark not defined. Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ................................................... 19 3.1 GIỚI THIỆU .............................................. Error! Bookmark not defined. 3.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG .... Error! Bookmark not defined. 3.3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNGError! Bookmark not defined. 3.3.1 Thiết kế khối cảm biến đô nhịp tim ........ Error! Bookmark not defined. a. Chức năng ............................................ Error! Bookmark not defined. b. Lựa chọn linh kiện ............................... Error! Bookmark not defined. c. Thông số kỹ thuật ................................ Error! Bookmark not defined. d. Sơ đồ nguyên lý ................................... Error! Bookmark not defined. e. Giải thích sơ đồ nguyên lí ................... Error! Bookmark not defined. 3.3.2 Thiết kế khối vi điều khiển đọc cảm biến và giao tiếp wifi ....... Error! Bookmark not defined. a. Chức năng ............................................ Error! Bookmark not defined. b. Lưa chọn linh kiện ............................... Error! Bookmark not defined. c. Thông số kỹ thuật ................................ Error! Bookmark not defined. d. Sơ đồ nguyên lý ................................... Error! Bookmark not defined. e. Giải thích nguyên lí ............................. Error! Bookmark not defined. 3.3.3 Thiết kế khối giao tiếp wifi ................. Error! Bookmark not defined. a. Chức năng ............................................ Error! Bookmark not defined. b. Lựa chọn linh kiện ............................... Error! Bookmark not defined. c. Thông số kĩ thuật ................................. Error! Bookmark not defined. x d. Sơ đồ nguyên lí .................................................................................... 29 e. Giải thích sơ đồ nguyên lí ................................................................... 29 3.3.4 Thiết kế khối xử lý trung tâm điều khiển hiển thịError! Bookmark not defined. a. Chức năng ............................................ Error! Bookmark not defined. b. Lựa chọn linh kiện ............................... Error! Bookmark not defined. c. Thông số kĩ thuật ................................................................................. 31 d. Sơ đồ nguyên lý ................................... Error! Bookmark not defined. e. Giải thích sơ đồ nguyên lí ................... Error! Bookmark not defined. 3.3.5 Thiết kế khối hiển thị giao diện người dùng .... Error! Bookmark not defined. a. Chức năng ............................................ Error! Bookmark not defined. b. Lựa chọn linh kiện ............................... Error! Bookmark not defined. c. Thông số kỹ thuật ................................ Error! Bookmark not defined. d. Sơ đồ nguyên lí .................................... Error! Bookmark not defined. e. Giải thích sơ đồ nguyên lí ................... Error! Bookmark not defined. 3.3.6 Thiết kế khối nguồn ............................ Error! Bookmark not defined. a. Chức năng ............................................ Error! Bookmark not defined. b. Lựa chọn linh kiện ............................... Error! Bookmark not defined. c. Thông số kỹ thuật ................................ Error! Bookmark not defined. d. Sơ đồ nguyên lí .................................................................................... 40 e. Giải thích sơ đồ nguyên lí ................................................................... 40 3.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ TOÀN MẠCH ........ Error! Bookmark not defined. 3.4.1 Sơ đồ nguyên lí ....................................... Error! Bookmark not defined. 3.4.2 Giải thích sơ đồ nguyên lí ...................... Error! Bookmark not defined. xi Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG .............. Error! Bookmark not defined. 4.1 GIỚI THIỆU ........................................... Error! Bookmark not defined. 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG ........................ Error! Bookmark not defined. 4.2.1 Thi công bo mạch ............................... Error! Bookmark not defined. a. Liệt kê linh kiện ................................... Error! Bookmark not defined. b. Tiến hành vẽ PCB ................................ Error! Bookmark not defined. 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra ............................ Error! Bookmark not defined. 4.3 ĐÓNG GÓI MÔ HÌNH .......................... Error! Bookmark not defined. 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ...................................................................... 51 4.4.1 Lưu đồ giải thuật .............................................................................. 51 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển .............................................. 54 a. Phần mềm lập trình ESP8266 .............. Error! Bookmark not defined. b. Phần mềm STM32CubeMX và Keil C V5 ........ Error! Bookmark not defined. 4.4.3 Phần mềm lập trình Android ............................................................ 63 4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC ............ Error! Bookmark not defined. Chương 5. KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ ................................... 70 5.1 KẾT QUẢ .................................................................................................. 70 5.1.1 Giao diện App Android ........................................................................ 70 5.1.2 Mô hình chạy thực tế ............................. Error! Bookmark not defined. 5.1.3 Kết quả so với đồng hồ fitbit. ................. Error! Bookmark not defined. 5.2 NHẬN XÉT ............................................................................................... 80 5.3 ĐÁNH GIÁ ................................................................................................ 81 Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................... 80 xii 6.1 KẾT LUẬN ............................................................................................ 82 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ......................................................................... 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 84 PHỤ LỤC....................................................................................................... 85 xiii LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Các thể Hemoglobin tác động qua màng ............................................ 8 Hình 2.2: Quá trình điện học của tim .................................................................. 10 Hình 2.3: Đo nhịp tim bằng phương pháp hấp thụ quang học ............................ 11 Hình 2.4: Chuẩn giao tiếp I2C ............................................................................ 13 Hình 2.5: Truyền UART ..................................................................................... 15 Hình 2.6: So sánh giao thức truyền TCP và UDP ............................................... 17 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................ 19 Hình 3.2: Nguyên lí hoạt động LED hồng ngoại ................................................ 21 Hình 3.3: Hình ảnh cảm biến MAX30100 .......................................................... 22 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý cảm biến MAX30100 .............................................. 22 Hình 3.5: Sơ đồ chân ESP8266 NodeMCU CP2102 .......................................... 25 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý ESP_8266 và MAX30100 ....................................... 26 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý ESP_8266 Node MCU CH340 ................................ 28 Hình 3.8 Mạch giao tiếp esp8266 với vi điều khiển chuẩn UART..................... 29 Hình 3.9 Ứng dụng ARM trong kĩ thuật điện tử ................................................. 30 Hình 3.10: Hình ảnh chip STM32F407VET6 kiểu đóng gói LQF1000 ............. 32 Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lí STM32F407VET6 giao tiếp ngoại vi ..................... 33 Hình 3.12: Mạch Reset vi điều khiển mức thấp .................................................. 34 Hình 3.13: Mạch tạo dao động và thời gian thực ................................................ 34 Hình 3.14: Hình ảnh LCD TFT mặt trước .......................................................... 37 Hình 3.15: Hình ảnh LCD TFT mặt sau ............................................................. 37 Hình 3.16: Giao tiếp LCD TFT với vi điều khiển chuẩn FSMC ........................ 38 Hình 3.17: Mạch hạ áp LM2596 ......................................................................... 40 Hình 3.18: Sơ đồ nguyên lí mạch hạ áp .............................................................. 40 Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lí board đọc cảm biến và truyền dữ liệu ..................... 42 Hình 3.20 Sơ đồ nguyên lí board nhận dữ liệu và hiển thị ................................. 43 Hình 4.1: PCB lớp trên Board STM điều khiển màn hình .................................. 47 Hình 4.2: PCB lớp dưới Board STM điều khiển màn hình ................................ 48 Hình 4.3: PCB định vị SMD Board STM điều khiển màn hình ......................... 48 Hình 4.4: Mô phỏng mạch giao tiếp màn hình ................................................... 49 xiv CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Hình 4.5: Mạch cảm biến đo nhịp tim ................................................................ 50 Hình 4.6: Mặt trước màn hình hiển thị kết quả ................................................... 51 Hình 4.7: Mặt cấp nguồn và nút nhấn reset ........................................................ 51 Hình 4.8: Lưu đồ thuật toán chương trình đọc cảm biến và truyền dữ liệu ........ 52 Hình 4.9 Lưu đồ thuật toán chương trình con ghép chuỗi dữ liệu nhịp tim ....... 53 Hình 4.10 Lưu đồ thuật toán chương trình con ghép chuỗi tín hiệu điện tim .... 54 Hình 4.11 Lưu đồ thuật toán nhận dữ liệu và hiển thị ........................................ 55 Hình 4.12 Giao diện Aduino IDE mới khởi động ............................................... 56 Hình 4.13 Giao diện Aduino IDE lập trình ......................................................... 57 Hình 4.14 Tiến hành tổng hợp và nạp chương trình ........................................... 58 Hình 4.15 Giao diện khởi động chương trình STM32CubeMX ......................... 58 Hình 4.16 Tạo 1 Project mới ............................................................................... 59 Hình 4.17 Giao diện cấu hình vi điều khiển ....................................................... 60 Hình 4.18 Cấu hình xung clock cho mạch .......................................................... 61 Hình 4.19 Lưu thông tin project và sinh code..................................................... 61 Hình 4.20 Cấu hình cho mạch nạp ...................................................................... 62 Hình 4.21 Cấu hình cho mạch reset .................................................................... 63 Hình 4.22 Tiến hành compile và nạp chương trình ............................................ 64 Hình 4.23 Giao diện tạo project MIT INVENTER ............................................. 65 Hình 4.24 Thiết kế giao diện người dùng ........................................................... 66 Hình 4.25 Các lệnh lập trình cơ bản ................................................................... 67 Hình 4.26 Màn hình thiết bị khi cấp nguồn khởi động ....................................... 68 Hình 4.27 Cách đặt tay trên cảm biến như hình.................................................. 68 Hình 4.28 Màn hình hiển thị kết quả LCD ......................................................... 69 Hình 5.1 Giao diện màn hình khởi động của App .............................................. 70 Hình 5.2 Giao diện màn hình chính của App ...................................................... 71 Hình 5.3 Giao diện đo ID1 của App ................................................................... 72 Hình 5.4 Giao diện đo ID2 của App ................................................................... 73 Hình 5.5 Giao diện đo Dual của App .................................................................. 74 Hình 5.6 Giao diện thông tin liên hệ ................................................................... 75 Hình 5.7 Giao diện khi hệ thống được cấp nguồn .............................................. 76 xiii Hình 5.8 Giao diện đo khi chỉ có 1 cảm biến hoạt động ..................................... 76 Hình 5.9 Giao diện đo khi cả 2 cảm biến cùng hoạt động .................................. 77 Hình 5.10 Đồng hồ thể thao Fitbit theo dõi tình trạng sức khỏe ........................ 78 Hình 5.11 Vị trí đeo đồng hồ ở cổ tay ................................................................. 79 xiv LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1: Chỉ số HR phụ thuộc vào giới tính và độ tuổi .................................................. 6 Bảng 2.2: Chỉ số HR đối với trạng thái hoạt động cơ thể. 7 Bảng 3.1: Bảng sơ đồ kết nối chân vi điều khiển 35 Bảng 3.2: Bảng dòng điện tiêu thụ của các thiết bị sử dụng ....... 39 Bảng 4.1. Danh sách các linh kiện. ......... 45 Bảng 5.1. Bảnh so sánh mô hình với đồng hồ thể thao79 xv TÓM TẮT Chúng ta có thể thấy, những sự cố ảnh hưởng đến sức khỏe có thể xảy ra bất cứ lúc nào với chúng ta cũng như sự quan tâm chưa đúng về tim mạch thường xuyên trong đời sống thường ngày. Vì thế, chúng em đã đưa ra ý tưởng làm một thiết bị đo điện tim nhỏ gọn. Mục đích giúp chúng ta có thể theo dõi sức khỏe của người sử dụng một cách linh hoạt nhất. Ở thiết bị sẽ có chức năng đo nhịp tim và nồng độ oxy trong máu kết hợp với dạng điện tim. Vì vậy chúng em thực hiện đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY ĐO ĐIỆN TIM” mang lại những chức năng rất cần thiết để đảm bảo tính mạng và sức khỏe cho mọi người. Cũng như chức năng theo dõi nhịp tim giúp chúng ta biết và điều chỉnh các hoạt động tối ưu, có lợi cho sức khỏe, không gây hại hoặc chấn thương. Hệ thống gồm mạch đo sử dụng cảm biến MAX30100 giao tiếp với vi điều khiển ESP8266 Node MCU. Dữ liệu được truyền và nhận không dây qua wifi. Bộ hiển thị gồm có LCD TFT inch đủ để người dùng có thể theo dõi tình trạng sức khỏe của mình. Trên màn hình gồm có các chỉ số nhịp tim, SPO2 và dạng đồ thị điện tim theo thời gian. Ngoài ra, ứng dụng Android còn lấy dữ liệu không dây từ wifi hiển thị trên app giúp người thân có thể theo dõi người bệnh. xvi CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay với sự phát triển của ngành điện tử và ứng dụng điện tử đã giúp sự sáng tạo của con người trở thành hiện thực. Ngành điện tử và ứng dụng điện tử vào lĩnh vực y sinh đã tạo chỗ đứng và khẳng định được tầm quan trọng của mình đối với nhu cầu của con người. Nhưng sự cố ảnh hưởng đến sức khỏe có thể xảy ra bất cứ lúc nào với chúng ta nếu như chúng ta chưa có sự quan tâm chưa đúng về vấn đề tim mạch trong đời sống thường ngày. Mặc dù trình độ khoa học kỹ thuật trong nước về lĩnh vực y tế đang có những bước tiến lớn, tuy nhiên do là một nước đang phát triển, việc chăm lo đảm bảo cho sức khỏe người dân cũng có nhiều hạn chế và chưa được thật sự chú trọng. Với những nước phát triển như Mỹ, Anh, Úc, việc theo dõi chăm sóc sức khỏe là cần thiết và rất được chú trọng. Có rất nhiều phần mềm theo dõi sức khỏe được lập trình với giao diện thân thiện người dùng, rất dễ sử dụng trên smartphone hay tablet, PC, laptop, vv kết hợp với các bệnh viện. Các tập đoàn, công ty lớn cũng rất chú trọng đến mảng y sinh với các sản phẩm phần cứng theo dõi sức khỏe như Apple Watch, Xiaomi Band, Samsung Gear Fit Wearables, vv đi kèm với phần mềm hỗ trợ tích hợp trên smartphone, tablet. Các thông số để có thể đánh giá được gần đúng tình trạng sức khỏe bao gồm: nhịp tim, huyết áp, nhiệt độ cơ thể. Tuy nhiên, với những hạn chế như trình độ, thời gian của thực hiện đồ án, yếu tố về công nghệ, đồ án sẽ chỉ tập trung vào giá trị nhịp tim để nghiên cứu và xử lý đồ thị điện tim, ngoài ra còn nguyên cứu nồng độ Oxi trong máu. Đối tượng chúng em chọn để theo dõi ở đây là người cao tuổi và người có tiền sử về tim mạch nên việc di chuyển đến bệnh viện để kiểm tra thường xuyên là rất khó khăn. Vì vậy chúng em đã đưa ra ý tưởng làm một thiết bị đo điện tim nhỏ gọn. Mục đích giúp chúng ta có thể theo dõi sức khỏe của người cao tuổi hoặc người có tiểu sử về tim mạch sử dụng tại gia đình một cách linh hoạt nhất. Thiết bị sẽ có chức năng đo nhịp tim và được hiển thị dạng số kết hợp với dạng điện tim (dạng sóng). Ngoài ra, còn có thể hiển thị nhịp tim và đồ thị điện tim trên ứng dụng điện thoại android để người nhà có thể theo dõi được mọi nơi. Nêu nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài: “Thiết kế và thi công thiết bị giám sát nhịp tim và nồng độ oxy trong máu” để thực hiện làm khóa luận tốt nghiệp. 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.2. MỤC TIÊU Thiết kế và thi công mô hình hệ thống theo dõi, giám sát nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và đồ thị điện tim, tức thời và có thể hoạt động liên tục, đồng thời gửi các thông số dữ liệu đo được qua mạng wifi hiển thị trên ứng dụng di động để nâng cao khả năng giám sát, theo dõi. 1.2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu về phần mềm là các giải thuật để đo được nhịp tim, nồng độ oxi trong máu từ cảm biến MAX30100 chính xác, tức thời, đảm bảo hệ thống hoạt động đúng chức năng và thông tin tới người dùng qua mạng wifi, mạng di động. Cách thức lập trình ESP8266 Node MCU. Giao tiếp giữa board ESP8266 Node MCU và ARM. Lập trình STM32F407VET6 xuất màn hình FSMC. Phạm vi nghiên cứu trong khuôn khổ mô hình nhỏ áp dụng cho một hoặc hai người dùng, tuy nhiên có khả năng mở rộng thành hệ thống lớn. Ngoài ra, do kiến thức về lập trình ứng dụng android còn rất nhiều hạn chế nên nhóm sử dụng app inventor để lập trình. 1.2.2 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu các thông số chính của tín hiệu nhịp tim, từ đó xây dựng được giải thuật phù hợp nhằm giảm thiểu sai số đo đạc. Kiểm tra tính chính xác của phép đo bằng các thiết bị đang được sử dụng trên thị trường. Tiến hành thiết kế, xây dựng và thi công mô hình hệ thống giám sát nhịp tim. 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  NỘI DUNG 1: Tiến hành nguyên cứu về nhịp tim và đồ thị điện tim .  NỘI DUNG 2: Đọc cảm biến thu được giá trị và cho đi qua 3 bộ lọc bằng vi xử lí, truyền giá trị thu được qua chuẩn truyền không dây.  NỘI DUNG 3: Nhận dữ liệu từ chuẩn truyền không dây và giao tiếp với vi điều khiển chính qua chuẩn truyền UART.  NỘI DUNG 4: Thiết kế board mạch điều khiển màn hình chuẩn FSMC và khối nhận dữ liệu. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN  NỘI DUNG 5: Xử lí và xuất dữ liệu lên màn hình LCD dạng số và dạng điện tim.  NỘI DUNG 6: Viết ứng dụng Android hiển thị các dữ liệu trên màn hình điện thoại.  NỘI DUNG 7: Thiết kế và thi công mô hình hệ thống hoàn chỉnh.  NỘI DUNG 8: Đánh giá kết quả thực hiện và so sánh với các thiết bị đang có trên thị trường.  NỘI DUNG 9: Viết báo cáo đề tài. 1.4. GIỚI HẠN - Thiết bị phù hợp sử dụng ở hộ gia đình, phòng khám nhỏ, yêu cầu cần phải có 1 modem wifi để hoạt động. - Kết quả đo được phụ thuộc vào chất lượng của cảm biến MAX30100 và cách đặt ngón tay lên cảm biến nên yêu cầu phải đặt ngón tay chính xác. - Cảm biến MAX30100 được sử dụng trong đề tài này đo kết quả chính xác nhất là ở đầu ngón tay trỏ. 1.5. BỐ CỤC  Chương 1: Tổng quan. Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu, thông tin liên quan đến đề tài trước đây. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.  Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Giới thiệu về sơ lược về cấu tạo của tim, tín hiệu nhịp tim, đồ thị điện tim,, phương pháp đo điện tim bằng phương pháp hấp thụ quang học chuẩn giao tiếp I2C ,UART, UDP và các chuẩn giao tiếp khác trong đề tài.  Chương 3: Tính toán và thiết kế Trong chương này, nhóm thực hiện thiết kế sơ đồ khối cho đề tài. Thực hiện giới thiệu chức năng, lựa chọn linh kiện, thông số kĩ thuật của linh kiện, thiết kế sơ đồ nguyên lí và giải thích sơ đồ nguyên lí cho từng khối.  Chương 4: Thi công hệ thống Tiến hành thi công mô hình.  Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Đưa ra kết quả mà nhóm đạt được, số liệu, hình ảnh hệ thống sau khi thi công, so sánh ưu điểm có cải tiến sao với các đề tài trước và so với máy đo thực tiếp của các sản phẩm đang có trên thị trường.  Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Đưa ra kết luận và hướng phát triển của đề tài. 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUÝET Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 LÍ THUYẾT VỀ NHỊP TIM VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TIM 2.1.1 Khái niệm nhịp tim Nhịp tim là tốc độ nhịp tim đo bằng số lần co thắt (nhịp đập) của tim mỗi phút (BPM - beat per minute). Nhịp tim có thể thay đổi theo nhu cầu thể chất của cơ thể, bao gồm cả nhu cầu hấp thu oxy và bài tiết carbon dioxit. Các hoạt động có thể tạo ra thay đổi bao gồm tập thể dục, ngủ , lo lắng, căng thẳng, bệnh tật và khi uống thuốc. Chỉ số nhịp tim bình thường là khác nhau giữa các cá thể, phụ thuộc vào giới tính, độ tuổi, tình trạng sức khỏe, . Sự thay đổi của chỉ số nhịp tim có thể là dấu hiệu cho thấy một sự thay đổi của trạng thái tim, qua đó có thể phản ánh tình trạng sức khỏe cơ thể. Trong khi nhịp tim được điều hòa hoàn toàn bởi nút xoang nhĩ trong điều kiện bình thường, nhịp tim được điều chỉnh bởi đầu vào giao cảm và giao cảm với nút xoang nhĩ. Các dây thần kinh gia tốc cung cấp đầu vào thông cảm cho tim bằng cách giải phóng norepinephrine lên các tế bào của nút xoang nhĩ (nút SA), và dây thần kinh phế vị cung cấp đầu vào giao cảm với tim bằng cách giải ph...ại cấu trúc vi xử lý 32 bit kiểu RISC được sử dụng rộng rãi trong thiết kế nhúng. Do đặc điểm tiết kiệm năng lượng, các bộ CPU ARM chiếm được ưu thế trong các sản phẩm điện tử di động, mà các sản phẩm này việc tiêu tán công suất thấp là một mục tiêu thiết kế hàng đầu. Hình 3.9 Ứng dụng ARM trong kĩ thuật điện tử BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 30 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Với mô hình máy đo điện tim sử dụng vi xử lý ARM này thì nhóm tôi quyết định chọn con chip STM32F407VET6 vì tốc độ và dung lượng lưu trữ phù hợp với yêu cầu đặt ra để giao tiếp với màn hình chuẩn FSMC, quan trọng nhất là đã được tiếp xúc trong quá trình học tập . c. Thông số kĩ thuật: • Bộ nhớ Flash lên tới 1 Mbyte. • 192 + 4 Kbyte SRAM bao gồm RAM dữ liệu 64-Kbyte CCM (bộ nhớ kết hợp lõi). • Bộ điều khiển bộ nhớ tĩnh linh hoạt hỗ trợ các bộ nhớ Compact Flash, SRAM, PSRAM, NOR và NAND. • Hỗ trợ truyền dữ liệu song song với LCD • Nguồn cung cấp từ 1.8V đến 3.6V • Bộ tạo dao động tinh thể 4 đến 26 MHz. • Dao động 32 kHz cho RTC với hiệu chuẩn RC 32 kHz bên trong có hiệu chuẩn. • Chế độ ngủ, dừng và chờ. • Cung cấp cho RTC, các thanh ghi dự phòng 20 × 32 bit + SRAM sao lưu 4 KB tùy chọn. • Bộ chuyển đổi A/D 3 × 12 bit, 2.4 MSPS: tối đa 24 kênh và 7.2 MSPS • Bộ chuyển đổi D/A 2 × 12 bit DMA đa năng. • DMA 16 luồng với hỗ trợ FIFO và hỗ trợ cụm. • Lên đến 17 bộ định thời: tối đa 12 bộ định thời 16 bit và 2 bộ định thời 32 bit lên đến 168 MHz, mỗi bộ có tối đa 4 IC / OC / PWM hoặc bộ đếm xung. • 140 cổng I/O với khả năng ngắt. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 31 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ • 136 I/O nhanh lên đến 84 MHz. • Giao diện lên tới 3 × I 2 C (SMBus / PMBus) • 4 USART / UART (10,5 Mbit / s, giao diện ISO 7816, LIN, IrDA, điều khiển modem). • 3 SPI (42 Mbits/giây), 2 với I2S song công hoàn chỉnh để đạt được độ chính xác của lớp âm thanh thông qua PLL âm thanh bên trong hoặc đồng hồ bên ngoài. • Giao diện 2 × CAN (Hoạt động 2.0B). • Giao diện SDIO. • Giao diện camera song song 8- đến 14 bit lên tới 54 Mbyte/s. • Trình tạo số ngẫu nhiên thực. • Đơn vị tính CRC ID duy nhất 96 bit. • RTC: độ chính xác cao Hình 3.10 Hình ảnh chip STM32F407VET6 kiểu đóng gói LQF1000 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 32 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ d. Sơ đồ nguyên lý kết nối chân STM32F4VET6 Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lí STM32F407VET6 giao tiếp ngoại vi BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 33 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Hình 3.12 Mạch Reset vi điều khiển mức thấp. Hình 3.13 Mạch tạo dao động và thời gian thực e. Giải thích sơ đồ nguyên lí Sơ đồ nguyên lí của khối xử lí hiển thị được giải thích theo bảng sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 34 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Bảng 3.1 Bảng sơ đồ kết nối chân vi điều khiển FSMC 1 bộ giao tiếp màn hình LCD ( 16 chân dữ liệu, 4 chân điều khiển,3 chân điều khiển cảm ứng và 2 chân nguồn ) 1 UART giao tiếp ESP8266 Node MCU Chuẩn truyền thông sử dụng (PA2,PA3) 1 I2C giao tiếp màn hình cảm ứng (PB6,PB7) Oscillator Type ( tạo dao động) Thạch anh 8Mhz (PC14,PC15) Điện áp hoạt động 3.3V được cấp từ mạch giảm áp Bộ tạo tạo thời thực Thạch Anh 32.768kHz ( PH0,PH1) Mach nạp ST-Link v2 SW_DIO,SW_CLK ( PA13,PA14) Tụ điện lọc nguồn C8,,C12,C21,,C29 chống nhiễu công (100nF,10Uf) nghiệp Nút Nhấn Loại thường mở Diode 1N5818 chống ngược nguồn 3.3.5 Thiết kế khối hiển thị giao diện người dùng a. Chức năng: Nhận dữ liệu từ khối vi xử lí hiển thị. Nhịp tim, nồng độ oxy và đồ thị điện tim được hiển thị lên màn hình lớn giúp người dùng có thể theo dõi quan sát. b. Lựa chọn linh kiện Với yêu cầu của đề tài “ Thiết kế thi công máy đo điện tim” dữ liệu cần hiển thị sẽ được truyền nhận liên tục để đảm bảo tính ổn định của đồ thị dạng sóng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 35 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Chính vì những lí do đó màn hình LCD cảm ứng điện dung 7 inch được phát triển với mục đích giúp người sử dụng có thể thiết kế các giao diện điều khiển và hiển thị (GUI) trên màn cảm ứng một cách dễ dàng và trực quan nhất. Các điểm mạnh về tính năng: • Giao tiếp FSMC chuẩn song song, với chỉ 16 dây dữ liệu và 4 dây điều khiển tín hiệu . • Thiết kế cảm ứng điện dung giúp dễ dàng thao tác khi mang găng tay trong môi trường lao động. • Mạch có chất lượng gia công tốt, độ bền cao. c. Thông số kỹ thuật: • Màn hình HMI 7 inch cảm ứng điện dung. • Giao tiếp song song FSMC. • Cấp nguồn 3.3VDC. • Có bộ nhớ lưu trữ và xử lý hình ảnh Hình 3.14 Hình ảnh LCD mặt trước BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 36 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Hình 3.15 Hình ảnh LCD mặt sau BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 37 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ d. Sơ đồ nguyên lí Hình 3.16 Giao tiếp LCD với vi điều khiển STM32F407 chuẩn FSMC e. Giải thích sơ đồ nguyên lí  Chân 2,36,34 : nối GND.  Chân 25, 33: Cấp nguồn 3.3V từ mạch giảm áp LM2596.  Tụ điện C1 10uF: lọc nhiễu 50Hz công nghiệp.  Chân 3,,18: chân lấy dữ liệu truyền song song từ chân vi điều khiển.  Chân 19: tín hiệu cho phép LCD hoạt động thường là mức thấp.  Chân 20: Chọn ghi dữ liệu hay đọc dữ liệu trong thanh ghi.  Chân 21: Chân ghi dữ liệu.  Chân 22: Chân đọc dữ liệu. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 38 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3.3.6 Thiết kế khối nguồn: a. Chức năng: Cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống bao gồm cả khối đo nhịp tim và khối điều khiển hiển thị. b. Lựa chọn linh kiện: Bảng 3.2 Dòng điện tiêu thụ của các thiết bị sử dụng Tên linh kiện Điện áp định mức Dòng điện định mức ESP8266 5VDC 200mA STM32F407VET6 3.3VDC 240mA LCD 7 inch 3.3VDC 180mA Với các thông số điện áp, dòng điện của các linh kiện được sử dụng cũng như để đáp ứng mục tiêu thiết kế nhỏ gọn thì nguồn 5V 1.5A là lựa chọn phù hợp cho khối nguồn của toàn mạch. Loại nguồn này rất phổ biến trong các ứng dụng Iot hiện nay có thể đc cung cấp từ Adapter, Sạc pin điện thoại, pin dự phòng, pin lipo.. Tuy nhiên với ứng dụng đo điện tim hiển thị thì sử dụng nguồn cung cấp từ pin dự phòng hoặc adapter sạc cho điện thoại là hợp lí và dễ sử dụng nhất. Ngoài ra còn cần phải thực hiện cho nguồn 5v dc qua mạch Buck DC-DC để cấp có các ngoại vi ở đây nhóm em chọn module đc thế kế sẵn là mạch hạ áp dùng IC LM2596. c. Thông số kỹ thuật:  Điện áp đầu vào: Từ 3V đến 30V.  Điện áp đầu ra: Điều chỉnh được trong khoảng 1.5V đến 30V.  Dòng đáp ứng tối đa là 3A.  Hiệu suất : 92%  Công suất : 15W  Kích thước: 45 (dài) * 20 (rộng) * 14 (cao) mm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 39 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Hình 3.17 Mạch hạ áp LM2596 d. Sơ đồ nguyên lí Hình 3.18 Sơ đồ nguyên lí mạch hạ áp e. Giải thích sơ đồ nguyên lí. Bộ chuyển đổi Buck là bộ chuyển đổi nguồn DC-DC có điện áp đầu ra nhỏ hơn điện áp đầu vào. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 40 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Khi “Switch On” tức là nối nguồn vào mạch, lúc đó dòng điện đi qua cuộn cảm nên dòng cuộn cảm tăng lên. Tại thời điểm này thì tụ điện được nạp và cũng cung cấp dòng điện qua tải. Khi “Switch Off” tức là ngắt nguồn ra khỏi mạch. Khi đó cuộn cảm tích lũy năng lượng từ trường và tụ điện được tích lũy trước đó sẽ phóng điện qua tải. Cuộn cảm có xu hướng giữ cho dòng không đổi và giảm dần. Điện áp đầu ra được tính như sau : Vout = Vin * ( ton /( ton + toff) . Với ton và toff lần lượt là thời gian mở và thời gian khóa của Switch Đối với kiểu nguồn Buck này thì cho công suất đầu ra rất lớn so với công suất đầu vào vì sử dụng cuộn cảm, tổn hao công suất thấp. Trong trường hợp này Mạch giảm áp DC dùng IC LM2596 nhỏ gọn có khả năng giảm áp từ 30V xuống 1.5V mà vẫn đạt hiệu suất cao (92%) . Thích hợp cho các ứng dụng chia nguồn, hạ áp, cấp cho các thiết bị như camera, motor , robot,... BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 41 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ TOÀN MẠCH 3.4.1 Sơ đồ nguyên lí Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lí board đọc cảm biến và truyền dữ liệu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 42 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Hình 3.20 Sơ đồ nguyên lí board nhận dữ liệu và hiển thị 3.4.2 Giải thích sơ đồ nguyên lí Cảm biến Max30100 giao tiếp với ESP8266 Node MCU qua chuẩn truyền I2C. Dữ liệu từ led phát và led thu từ cảm biến sẽ đc ESP8266 Node MCU xử lí và cho qua 3 bộ lọc để hình thành tín hiệu dạng điện tim. Ngoài ra vi xử lí cũng sẽ tính toán ra giá trị nhịp tim và nồng độ oxy trong máu. Mỗi lần thực hiện tính toán giá xong dữ liệu sẽ được cập nhật và truyền đi bằng giao thức UDP. Vòng lặp lại tiếp tục xử lí đọc giá trị cảm biến. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 43 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ESP8266 Node MCU trong khối xử lí hiển thị sẽ nhận dữ liệu qua giao thức UDP và sẽ được cập nhật qua vi điều khiển STM32F407 bằng 2 chân Tx và Rx. Dữ liệu được lấy về dưới dạng chuỗi gồm có: giá trị điện tim, nhịp tim và nồng độ oxy trong máu. Thực hiện thuật toán tách chuỗi và đẩy dữ liệu hiển thị qua 16 chân truyền song song FSMC để hiển thị giao diện người dùng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 44 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 4.1 GIỚI THIỆU Chương này trình bày quá trình thi công mạch PCB, lập trình hệ thống, lắp ráp phần cứng và kiểm tra mạch. Quá trình thực hiện gồm hình vẽ cũng như hình ảnh thực tế của mô hình, hình ảnh kết quả chạy mà hệ thống thực hiện được. 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 4.2.1 Thi công bo mạch a. Liệt kê linh kiện. - Mạch in được thiết kế trên phần mềm Alitum Designer 18. - Thực hiện in mạch và tiến hành thi công bo mạch. Sau khi thi công sẽ dùng đồng hồ VOM để kiểm tra ngõ vào, ngõ ra chân chip dán có lỗi trong lúc thực hiện hay không. Câp nguồn 5VDC cho mạch kiểm tra nguồn ra 3.3VDC từ mạch giảm áp. Bảng 4.1. Danh sách các linh kiện. STT Tên linh kiện Giá trị Dạng vỏ Chú thích 1 STM32F407VET6 --- SMD SL:1 ESP8266 Node Module tích 2 MCU --- hợp mạch SL:3 nạp Gồm chip Hãng 3 LCD TFT 7 inch điều khiển và Waveshare cảm ứng SL:1 4 MAX30100 --- Đã ra chân SL:2 hàng rào BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 45 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 5 Thạch anh tạo 8MHZ SMD SL:1 giao động 6 Thạch anh tạo thời 32678 KHZ Dạng chân SL:1 gian thực đứng 7 Chuông 5VDC SMD SL:1 8 Transistor c1815 NPN SMD SL:1 9 Nút nhấn --- SMD SL:1 10 Mạch nạp ST Link --- USB mạch SL:1 V2 nạp 11 Đế Pin CR1220 --- SMD SL:1 12 Pin CR1220 3VDC --- SL:1 12 Mạch giảm áp 5VDC-> Module SL:1 LM2596 3VDC 13 Điện trở 10k SMD SL:5 14 Điện trở 4.7K SMD SL:4 15 Điện trở 680 SMD SL:1 16 Tụ điện 10uF SMD SL:9 17 Tụ điện 22pF SMD SL:5 18 Tụ điện 100nF SMD SL:9 19 Diot 1N4007 SMD SL:2 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 46 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG b. Tiến hành vẽ PCB trên Altium 18 Hình 4.1 PCB lớp trên Board STM điều khiển màn hình BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 47 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.2 PCB lớp dưới Board STM điều khiển màn hình Hình 4.3 PCB định vị SMD Board STM điều khiển màn hình BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 48 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.4 Mạch mô phỏng đo điện tim 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra a. Lắp ráp module nguồn Tiến hành lắp ráp và hàn các linh kiện của module nguồn. Tiến hành đo và kiểm tra nguồn vào và ra xem đúng sai, cân chỉnh cho đúng đầu vào 5VDC sau mạch giảm áp còn 3.3VDC. b. Tiến hành thực hiện hàn chip dán STM32F4, các linh kiện khác. Sau khi đã hoàn hàn linh kiện lên board. Kiểm tra mạch xem board có bị đứt hay chập mạch không. Nếu có thì tiến hành xử lý. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 49 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 4.3 ĐÓNG GÓI MÔ HÌNH Hình 4.5 Mạch cảm biến nhịp tim BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 50 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.6 Mặt trước màn hình hiển thị kết quả Hình 4.7 Mặt cấp nguồn và nút nhấn reset BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 51 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 4.4.1 Lưu đồ giải thuật Bắt đầu Kiểm tra thiết bị đã S kết nối wifi chưa Đ Kiếm tra xem S cảm biến có hoạt động hay không Đ Đọc giá trị nhịp tim và spo2 thu được từ cảm biến Lọc giá trị điện tim Thực hiện ghép chuỗi nhịp tim, spo2 Thực hiện ghép chuỗi tín hiệu điện tim Truyền chuỗi dữ liệu ghép được qua chuẩn truyền không dây Kết thúc Hình 4.8 Lưu đồ thuật toán chương trình đọc cảm biến và truyền dữ liệu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 52 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG - Bắt đầu chương trình là kiểm tra kết nối wifi trên thiết bị, thiết lập giao thức truyền UDP qua địa chỉ IP cố định. Kiểm tra nối dây giữa cảm biến và vi điều khiển. Tiến hành lấy mẫu dữ liệu và tính toán giá trị nhịp tim và spo2. Giá trị thu được từ led hồng ngoại cho đi qua 3 bộ lọc( lọc thông thấp, lọc butterworth, lọc trung vị) để hình thành dạng sóng điện tim.Thực hiện ghép chuỗi dữ liệu và truyền dữ liệu qua wifi. Cuối cùng qua lại thực hiện lại vòng lặp như trên. Bắt đầu Khởi tạo các chuỗi bmp: nhịp tim Spo: nồng độ oxy Drawa: giá trị điện tim S Cảm biến cập nhật dữ liệu mới Đ Ghép chuỗi “ha” + bmp “Sa” + Spo Gửi chuỗi dữ liệu Kết thúc Hình 4.9 Lưu đồ thuật toán chương trình con ghép chuỗi dữ liệu nhịp tim - Bắt đầu khởi tạo các biến bmp là nhip tim theo phút, spo là nồng độ oxy trong máu. Khi dữ liệu trên cảm biến cập nhật về giá trị thực hiện ghép 2 chuỗi “Ha” và “Sa” lần lược cho giá trị nhịp tim và spo2 gửi đi chuỗi dữ liệu. Vòng lặp tiếp tục qua lại chờ giá trị mới cập nhật từ cảm biến. Tương tự cho cảm biến 2 là “Hb” và “Sb”. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 53 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Bắt đầu Khởi tạo chuỗi Drawdata S Cảm biến cập nhật dữ liệu mới Đ Gán Drawdata cho giá trị sau bộ lọc Giá trị Drawdata lớn hơn 1000 S Đ Giá trị Drawdata Gửi chuỗi “Da0” lớn hơn -1000 Đ S Gửi chuỗi “Da”+ Gửi chuỗi “Da0” Drawdata Kết thúc Hình 4.10 Lưu đồ thuật toán chương trình con ghép chuỗi tín hiệu điện tim - Bắt đầu khởi tạo giá trị Drawdata. Khi cảm biến cập nhật giá trị mới thìgiá trị dữ liệu sau các bộ lọc được gán cho Drawdata. Khi giá trị Drawdata thỏa mãn điều kiện lớn hơn -1000 và bé hơn 1000 tiến hành ghép chuỗi “Da” + Drawdata BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 54 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG và gửi dữ liệu. Ngược lại gửi “Da0”. Vòng lặp lại quay về chờ cảm biến cập nhật giá trị mới. Tiến hành tương tự cho cảm biến 2. Start Kiểm tra wifi S trên thiết bị Đ Đọc chuỗi dữ liệu từ khối nhận dữ liệu Phân tích chuỗi dữ liệu S S S S S S Dữ liệu bắt Dữ liệu bắt Dữ liệu bắt Dữ liệu bắt Dữ liệu bắt Dữ liệu bắt đầu là ”Ha” đầu là ”Hb” đầu là ”Sa” đầu là ”Sb” đầu là ”Da” đầu là ”Db” Đ Đ Đ Đ Đ Đ Nhịp tim cảm Nhịp tim cảm Nồng độ Oxy Nồng độ Oxy Tín hiệu điện Tín hiệu điện biến1 biến 2 cảm biến 1 cảm biến 2 tim cảm biến 1 tim cảm biến 2 Kí tự dữ liệu S thứ 2 là “a” Kenha =a+1 1 Đ Kenha =0 Kênh a <100 và kênh b <100 S Đ Kí tự dữ liệu S thứ 2 là “b” Kenhb =b+1 Xuất giao diện 2 Xuất giao diện 1 Đ kênh kênh Kenhb =0 1 Kết thúc Hình 4.11 Lưu đồ thuật toán nhận dữ liệu và hiển thị BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 55 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG - Bắt đầu kiểm tra wifi trên thiết bị nhận dữ liệu. Tiến hành đọc chuỗi dữ liệu và phân tích dữ liệu. Khi chuỗi dữ liệu bắt đầu bằng kí tự “H” và kí tự tiếp theo sau nó “a” thì đó chính là nhịp tim của cảm biến 1. Tương tự cho các dữ liệu còn lại. Lần lượt ta tách được nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và tín hiệu vẽ điện tim của các cảm biến. Tiến hành xuất dữ liệu lên màn hình người dùng. Kiểm tra 100 lần nếu có dữ liệu từ cả 2 kênh a và b thì xuất màn hình cả 2 kênh. Nếu chỉ có tín hiệu 1 kênh thì chỉ hiển thị trên 1 màn hình 1 kênh đang hoạt động. 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển a. Phần mềm lập trình ESP8266 Trong đề tài này người thực hiện sử dụng trình biên dịch Arduino IDE vì nó tiện lợi và hỗ trợ tốt hơn cho người sử dụng. Hướng dẫn sử dụng Arduino IDE: - Bước 1: Mở chương trình Arduino IDE có giao diện như hình 4.6 Hình 4.12 Giao diện Aduino IDE mới khởi động BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 56 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG - Bước 2: Tiến hành biên soạn chương trình như hình 4.7: Hình 4.13 Giao diện Aduino IDE lập trình - Bước 3: Lưu chương trình như hình 1.11, khi bạn nhấn Save trình biên dịch Arduino IDE sẽ tự tạo thư mục để lưu code. - Bước 4: Tiến hành tổng hợp code (1) và nạp cho board ESP8266 Node MCU (2). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 57 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.14 Tiến hành tổng hợp và nạp chương trình b. Phần mềm lập trình STM32CubeMX và Keil C V5 Hình 4.15 Giao diện khởi động chương trình STM32CubeMX BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 58 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Tại giao diện này các bạn có thể:  Tạo 1 Project mới: File -> New Project hoặc nhấn vào ACCESS TO MCU SELECTOR nếu bạn lập trình 1 MCU STM32 bất kỳ, hoặc nhấn vào ACCESS TO BOARD SELECTOR nếu bạn lập trình trên 1 board phát triển của hãng STM32.  Mở project gần đây: tại mục Recent Opened Project nhấn vào tên project bạn đã mở gần đây.  Mở 1 project bất kỳ: tại mục Other Project, bấm vào biểu tượng duyệt thư mục hoặc File -> Load Project. Sau khi nhấn vào File -> New Project thì giao diện chọn vi điều khiển STM32 sẽ hiện ra: . Chọn vi điều khiển: tại mục Part Number Search các bạn nhập vào tên vi điều khiển mà mình muốn cấu hình (ví dụ vi điều khiển STM32F103) . Bắt đầu Project: nhấn vào Start Project Hình 4.16 Tạo 1 Project mới Tiếp theo sau khi tạo project chương trình sẽ dẫn chúng ta đến giao diện cấu hình chip. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 59 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.17 Giao diện cấu hình vi điều khiển Tại mục Pinout & Configuration:  Cấu hình nạp code: Các bạn chọn System Core -> SYS -> Debug: Serial Wire để vi điều khiển được cấu hình nạp code thông qua mạch nạp ST- Link V2.  Cấu hình các ngoại vi: Việc cấu hình các ngoại vi như INPUT, INPUT, External Interrupt, ADC, TIMER, UART có thể được thực hiện bằng cách chuột phải để chọn chân trực tiếp và kích chuột trái vào chân mà mình muốn cài đặt.  Ngoài ra, các bạn cũng có thể cấu hình các ngoại vi khác tại các mục: System Core, Analog, Timers, Connectivity Tại mục Clock Configuration: Các bạn cấu hình lựa chọn nguồn tạo dao động và tần số hoạt động cho vi điều khiển (Bộ xử lý trung tâm – CPU và Peripherals – các ngoại vi) thông qua Clock tree. (Kết hợp với cấu hình RCC tại System Core). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 60 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.18 Cấu hình xung clock cho mạch Tại Project Manager các bạn đặt tên Project, nơi lưu trữ (lưu ý không sử dụng Tiếng Việt có dấu), và chọn Toolchain /IDE là MDK-ARM V5 nếu các bạn sử dụng Keil C IDE để code và debug. Sau khi cấu hình xong, các bạn bấm vào GENERATE CODE để sinh code. Sau khi đã sinh code thì sẽ có thông báo các bạn Open Project. Lúc này Project sẽ được mở lên ở phần mềm Keil C với đầy đủ các cấu hình mà bạn đã thực hiện. Hình 4.19 Lưu thông tin project và sinh code Sau khi cấu hình, sinh code từ phần mềm STM32CubeMX và mở Project Keil C, các bạn mở file main.c tại mục Application/User. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 61 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Các bạn nhấn vào biểu tượng Option for Target hoặc Project -> Option for Target để thực hiện 1 số cấu hình: Hình 4.20 Cấu hình cho mạch nạp Tại cửa sổ Option for Target, các bạn chọn thẻ Debug và tick chọn Use ST- Link Debugger, để nạp chương trình xuống kit (nếu chọn Use Simulator thì sẽ ở chế độ mô phỏng). Nhấn vào Settings tại Use: ST-Link Debugger, cửa sổ Cortex-M Target Driver Setup, các bạn chọn thẻ Flash Download, tại đây nếu tick chọn Reset and Run thì ngay sau khi nạp, chương trình sẽ chạy ngay. Nếu không tick chọn thì các bạn nạp code xong, nhấn vào nút reset trên board mạch thì chương trình mới chạy. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 62 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.21 Cấu hình cho mạch reset Cuối cùng có các biểu tượng Build (F7) để compile chương trình và Load (F8) để nạp chương trình. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 63 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.22 Tiến hành compile và nạp chương trình 4.4.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại Android sử dụng app inventer MIT App Inventor dành cho Android là một ứng dụng web nguồn mở ban đầu được cung cấp bởi Google và hiện tại được duy trì bởi Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Nền tảng cho phép nhà lập trình tạo ra các ứng dụng phần mềm cho hệ điều hành Android (OS). Bằng cách sử dụng giao diện đồ họa, nền tảng cho phép người dùng kéo và thả các khối mã (blocks) để tạo ra các ứng dụng có thể chạy trên thiết bị Android. Đến thời điểm hiện tại 07/2017, phiên bản iOS của nền tảng này đã bắt đầu được đưa vào thử nghiệm bởi Thunkable, là một trong các nhà cung cấp ứng dụng web cho ngôn ngữ này. Mục tiêu cốt lõi của MIT App Inventor là giúp đỡ những người chưa có kiến thức về ngôn ngữ lập trình từ trước có thể tạo ra những ứng dụng có ích trên hệ điều hành Android. Phiên bản mới nhất là MIT App Inventor 2. Ngày nay, MIT đã hoàn thiện App Inventor và nó được chia sẻ ngay trên tài khoản Google. Các lập trình viên mới bắt đầu hoặc bất kỳ ai muốn tạo ra ứng dụng Android chỉ cần vào địa chỉ web của MIT, nhập thông tin tài khoản Google, và từ những mảnh ghép nhỏ, xây dựng những ý tưởng của mình. Bạn BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 64 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG là người mới bắt đầu hoặc chưa biết gì hết về App Inventor? MIT có sẵn một loạt các hướng dẫn cụ thể cho bạn làm quen với chương trình. Để sử dụng được App Inventor, các bạn truy cập vào địa chỉ . Sau đó tiến hành đăng nhập bằng tài khoản Google của bạn để mở trang quản lí các project. Các bước xây dựng ứng dụng android trên app inventer: Bước 1: Tạo project Sau khi đăng nhập, tại cửa sổ chính (My Project), bạn chọn Start new project , sau đó đặt trên cho project bạn muốn tạo. Hình 4.23 Giao diện tạo project MIT INVENTER Bước 2: Thiết kế giao diện Cửa sổ thiết kế gồm 4 khung chức năng chính như hình dưới đây: Đầu tiên, một ứng dụng có thể có nhiều cửa sổ giao diện, trong MIT AI2 gọi là các Screen.  Palette: Chứa các thành phần có thể đặt lên trên Screen như: Button, Label, Image, Listview, Video player, . Đến các thanh phần chức năng BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 65 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG không nhìn thấy trên Screen như: BLE extension, Notifier, các sensors, .  Viewer: Hiển thị giao diện screen. Kéo thả các thành phần từ khung Palette sang đây để thiết kế giao diện cho phần mềm của bạn.  Components: Sơ đồ cây thể hiện cấu trúc các thành phần đã được bố trí trên Screen.  Properties: Hiển thị thuộc tính của component tương ứng được chọn. Hình 4.24 Thiết kế giao diện người dùng Bước 3: Lập trình cho hệ thống bằng cách kéo thả các block. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 66 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.25 Các lệnh lập trình cơ bản 4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC Đầu tiên để mạch hoạt động thì ta phải cấp nguồn sử dụng, ở đây ta sử dụng nguồn 5VDC. Khi thấy màn hình hiển thị và cảm biến sáng đèn led là BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 67 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG mạch sẵn sàng hoạt động. Hình 4.26 Màn hình thiết bị khi cấp nguồn khởi động Đặt tay lên cảm biến cố định tay trên thiết bị. Trong quá trình đo cần hạn chế xê dịch tay làm sai lệch kết quả đo. Hình 4.27 Cách đặt tay trên cảm biến như hình BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 68 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Tiến hành quan sát dạng sóng trên màn hình hiển thị. Đồ thị dạng sóng cần 10-20 để ổn định. Hình 4.28 Màn hình hiển thị kết quả LCD Kèm theo đó có thể quan sát trực tiếp từ ứng dụng điện thoại. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 69 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết quả Sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu chuyên ngành tiếng việt cũng như tiếng anh, tìm hiểu thêm qua mạng internet, tổng hợp các kiến thức đã được học suốt 4 năm cũng như được sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn, nhóm chúng em đã cơ bản hoàn thành được đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế và thi công thiết bị giám nhịp tim và nồng độ oxy trong máu” và đạt các kết quả như sau: 5.1.1 Giao diện App Android Để thuận tiện hơn trong quá trình sử dụng, nhóm thực hiện đã nghiên cứu và phát triển một ứng dụng trên điện thoại smartphone sử dụng hệ điều hành Android cho ứng dụng đo nhịp tim và đồ thị điện tim. Giao diện App Android như sau: Hình 5.1 Giao diện màn hình khởi động của App BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 70 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Sau khi nhấn Start màn hình chuyển qua giao diện chính như sau: Hình 5.2 Giao diện màn hình chính của App App bao gồm 3 chế độ:Đo bệnh nhân 1, Đo bệnh nhân 2,Đo Dual cả 2 bệnh nhân và cuối cùng là thông tin về app. Chế độ thứ nhất là đo dữ liệu nhịp tim, spo2, đồ thị điện tim của người bệnh nhân 1, nhập tên bệnh nhân dễ theo dõi kèm thể hiện cảnh báo ở cuối giúp người thân có thể theo dõi được thể hiện như sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 71 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.3 Giao diện đo ID1 của App Tương tự với ID2 bệnh nhân 2, với các thông số tương tự trên ta có kết quả như sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 72 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.4 Giao diện đo ID2 của App Cuối cùng là giao diện đo dual, hiển thị thông tin cả 2 người trên 1 màn hình BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 73 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.5 Giao diện đo Dual của App Cuối cùng là thông tin của người thực hiện đề tài. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 74 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.6 Giao diện thông tin liên hệ 5.1.2 Mô hình chạy thực tế Khi cấp nguồn hệ thống chưa thực hiện đo có giao diện như sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 75 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.7 Giao diện khi hệ thống được cấp nguồn Giao diện đo khi chỉ có 1 cảm biến hoạt động: Hình 5.8 Giao diện đo khi chỉ có 1 cảm biến hoạt động BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 76 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Giao diện đo khi cả 2 cảm biến cùng hoặt động cùng lúc: Hình 5.9 Giao diện đo khi cả 2 cảm biến cùng hoạt động 5.1.3 Kết quả so với đồng hồ đo thể thao Fitbit theo dõi sức khỏe hiện nay So sánh kết quả đo thực tế của mạch thi công với thiết bị đo chính xác. Thiết bị được sử dụng để so sánh kết quả trong đề tài này là đồng hồ thể thao Fitbit đo nhịp tim, theo dõi tình trạng sức khỏe. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 77 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.10 Đồng hồ thể thao Fitbit theo dõi tình trạng sức khỏe BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 78 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.11 Vị trí đeo đồng hồ ở cổ tay Kết quả thu được như bảng sau: đeo đồng hồ trên cổ tay, và đặt đầu ngón trỏ lên cảm biến đo liên tục không nhấc tay ra khỏi cảm biến. Xem như mỗi lần đo cách nhau 10 giây. Bảng 5.1. Bảnh so sánh mô hình thiết kế với đồng hồ thể thao Lần đo Mô hình sinh viên thiết kế Đồng hồ thể thao trên thị trường (đơn vị nhịp/phút) (đơn vị nhịp/phút) 1 101 92 2 98 95 3 98 95 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 79 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 4 93 93 5 89 96 6 90 92 7 90 94 8 88 89 9 90 91 10 89 90 Đánh giá sau 10 lần đo trung bình ta thấy nhịp tim ổn định ở mức 90 tuy nhiên mức giao động quanh ngưỡng trung bình của đồng hồ thể thao ít hơn so với mạch thế kế. một phần do cơ chế truyền không dây của nhó thế kế cần thời gian khoảng 20 giây để mạch hoạt động ổn định. Nhưng nhìn chung với chất lượng cảm biến với giá thành rẻ khó có thể yêu cầu cao nên nhóm chúng tôi đánh giá cao mạch đã thiết kế được. 5.2 Nhận xét Sau khi hoàn thành mạch đo và lắp ráp màn hình board mạch thành mô hình hoàn chỉnh, kết quả đạt được như sau: Mặt trước hệ thống là màn hình LCD 7 Inch đủ to để người dùng có thể quan sát, cố định chắc chắn trong hộp cách điện mica. Sau khi hoàn thành sản phẩm có mức độ hoàn thiện tốt về tính thẩm mỹ cũng như khả năng vận hành thực tế. Mạch liên tục trong 10h vẫn giữ được sự ổn định. Có khả năng đáp ứng nhanh yêu cầu người dùng. Sau khi thực hiện xong thì sinh viên đã hoàn thành được các công việc mà đề tài đã đề ra:  Tạo được giao diện ứng dụng Android trên điện thoại.  Màn hình hiển thị thực tế với app Android đồng bộ khá tốt.  Sản phẩm hoạt động khá ổn định (tắt mở nguồn 10 lần thì mạch chạy được khoảng 9 lần). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 80 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ  Sản phẩm thi công gọn gàng, độ an toàn cao vì đã được cách điện bảo vệ an toàn tuyệt đối cho người sử dụng. 5.3 Đánh giá Sau 16 tuần nghiên cứu và thực hiện đề tài, hệ thống đã đáp ứng được những mục tiêu và yêu cầu thiết kế. a. Ưu điểm - Hệ thống dễ sử dụng, dễ thao tác. - Thiết bị nhỏ gọn, tiện lợi. - Mô hình bền, hoạt động tương đối ổn định trong thời gian dài. - Giá thành rẻ. - Sử dụng được tại nhà, tại giường bệnh nhân, phòng khám tư - Không phụ thuộc và nguồn điện 220V. Nguồn cấp ở thể là sạc dự dòng 5v. Modem wifi có thể thay thế bằng cơ chế phát wifi trên thế bị di động b. Nhược điểm - Hệ thống dữ liệu truyền

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfthiet_ke_va_thi_cong_thiet_bi_giam_sat_nhip_tim_va_nong_do_o.pdf