HỆ THỐNG CHĂM sóc sức KHỎE CỘNG ĐỒNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT DỰ ÁN CUỘC THI GIẢI PHÁP IOT 2021 HỆ THỐNG CHĂM SÓC SỨC KHỎE CỘNG ĐỒNG Sinh viên thực Trần Mạnh Thắng Lớp: Tự động hóa K58 Khoa: Điện - Điện Tử Dương Viết Đức Lớp: Tự động hóa K58 Khoa: Điện - Điện Tử Đậu Đức Tuấn Lớp: Tự động hóa K58 Khoa: Điện - Điện Tử Vũ Văn Duy Lớp: Tự động hóa K59 Khoa: Điện - Điện Tử Người hướng dẫn: Mục lục LỜI NÓI ĐẦU THÔNG TIN KẾT QUẢ DỰ ÁN .2 Ý tưởng, cần thiết, lý chọn dự án 2 Mục tiêu dự án Phương pháp, quy trình nghiên cứu dự án .2 Nội dung nghiên cứu dự án .2  Mạch phần cứng gồm  Lưu đồ thuật toán  Sơ đồ khối cấu trúc  Vật tư thiết bị sử dụng dự án  Sơ đồ khối chức 17  Mạch PCB mơ hình thực tế 19  Hình ảnh mơ hình thực tế .21 Tài liệu tham khảo 23 LỜI NÓI ĐẦU Kể từ tháng 3/2020, việc bùng phát dịch bệnh viêm đường hô hấp cấp chủng vi-rút Corona (COVID-19) tun bố tình trạng y tế cơng cộng khẩn cấp gây quan ngại quốc tế loại vi-rút lan rộng nhiều quốc gia vùng lãnh thổ Trong dịch COVID-19 tiếp tục có mặt nhiều nơi, cộng đồng cần hành động để ngăn chặn nguy lây lan diện rộng, giảm thiểu mức độ ảnh hưởng dịch bệnh hỗ trợ biện pháp kiểm soát Trong bối cảnh đại dịch COVID-19 cịn kéo dài, kinh tế giới tiềm ẩn nhiều yếu tố bất định, khó lường, cần phải chủ động phịng ngừa, ứng phó với dịch bệnh, tránh để dịch bệnh lây lan cộng đồng gây kiểm sốt tình hình dịch bệnh Nhận thấy rõ yếu tố cần thiết việc kiểm tra, đánh giá sức khỏe người tình hình dịch bệnh cịn diễn biến phức tạp Nhóm chúng em phát minh đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống chăm sóc sức khỏe cộng đồng, giúp kiểm tra theo dõi sức khỏe người Trong q trình thực dự án nhóm chúng em gặp nhiều khó khăn nhờ giúp đỡ đơn đốc nhiệt tình mà nhóm chúng em hồn thành dự án Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô môn Điều Khiển Học thầy cô Khoa Điện - Điện Tử, người cho chúng em kiến thức chuyên ngành kinh nghiệm quý báu để chúng em hồn thành dự án có kết ngày hôm Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới CLB Kỹ Thuật SV Điện - Điện Tử ban tổ chức thi “Sáng tạo giải pháp IOT 2021” tạo điều kiện cho chúng em học hỏi trau dồi thêm nhiều kiến thức bổ ích Chúng em xin chân thành cảm ơn! TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ THÔNG TIN KẾT QUẢ DỰ ÁN CUỘC THI GIẢI PHÁP IOT 2021 - Tên dự án: Thiết bị chăm sóc sức khỏe cộng đồng - Sinh viên thực hiện: Trần Mạnh Thắng (Chủ nhiệm đề tài) Lớp: Tự động hóa K58 Khoa: Điện - Điện Tử Dương Viết Đức Lớp: Tự động hóa K58 Khoa: Điện - Điện Tử Đậu Đức Tuấn Lớp: Tự động hóa K58 Khoa: Điện - Điện Tử Vũ Văn Duy Lớp: Tự động hóa K59 Khoa: Điện - Điện Tử - Người hướng dẫn: ThS Lê Trung Kiên Ý tưởng, cần thiết, lý chọn dự án Trước bối cảnh đại dịch COVID-19 diễn biến ngày phức tạp giới với số lượng người mắc tử vong không ngừng gia tăng, nguy dịch ln rình rập xâm nhập vào nước ta Để chủ động phịng ngừa dịch bệnh việc kiểm tra đánh giá sức khỏe người cần thiết Mục tiêu dự án Mục tiêu dự án: Chăm sóc sức khỏe cộng đồng, nghiên cứu sàng lọc người có dấu hiệu triệu chứng COVID-19, đồng thời giúp người sử dụng theo dõi tình hình sức khỏe thân Phương pháp, quy trình nghiên cứu dự án Các phương pháp phục vụ cho trình nghiên cứu: + Phương pháp thu nhận thông tin + Phương pháp nghiên cứu tài + Phương pháp thí nghiệm thực tế Quy trình nghiên cứu: Lựa chọn đề tài Lập kế hoạch thực Tiến hành xây dựng mô hình Thử nghiệm mơ hình, chỉnh sửa, thu thập, phân tích số liệu Viết báo cáo tổng kết Nội dung nghiên cứu dự án  Mạch phần cứng gồm Vi xử lý STM32F103C8T6 Module RFID RC522 Cảm biến nhịp tim, oxi máu MAX30100 Module đo nhiệt độ hồng ngoại GY-906 Kit Arduino Nano, Module Wifi ESP8266 Màn hình Oled 1.3 Inch, IC nguồn LM2596 Điện trở, cuộn cảm, tụ điện,nút nhấn…  Lưu đồ thuật toán  Sơ đồ khối cấu trúc Cấu trúc hệ thống gồm có: + Các cảm biến: Đo nhiệt độ thể, nhịp tim nồng độ oxi máu + Đọc thẻ RFID: Dùng để xác minh danh tính người dùng + Bộ điều khiển: Nhận liệu từ cảm biến xử lý liệu + Màn hình OLED:Hiển thị kết đo người vào kiểm tra + Website: Tất liệu sau lần kiểm tra sức khỏe đẩy lên website đăng ký tài khoản để dễ dàng kiểm tra truy xuất liệu  Vật tư thiết bị sử dụng dự án Vi điều khiển STM32F103C8T6 Blue Pill ARM Cortex-M3 KIT Blue Pill sử dụng chip STM32F103c8t6 dòng chip phổ thơng STM, có đầy đủ ngoại vi bản, nhớ vừa đủ giá thành rẻ, phù hợp với người bắt đầu Một số ứng dụng chính: dùng cho driver để điều khiển ứng dụng, điều khiển ứng dụng thông thường, thiết bị cầm tay thuốc, máy tính thiết bị ngoại vi chơi game, GPS bản, ứng dụng cơng nghiệp, thiết bị lập trình PLC, biến tần, máy in, máy quét, hệ thống cảnh báo, thiết bị liên lạc nội bộ… Phần mềm lập trình: có nhiều trình biên dịch cho STM32 IAR Embedded Workbench, Keil C… Ở sử dụng Keil C nên viết sau đề cập đến Keil C Thư viện lập trình: có nhiều loại thư viện lập trình cho STM32 như: STM32snippets, STM32Cube LL, STM32Cube HAL, Standard Peripheral Libraries, Mbed core Mỗi thư viện có ưu khuyết điểm riêng, xin phép sử dụng Standard Peripheral Libraries đời lâu thông dụng, hỗ trợ nhiều ngoại vi dễ hiểu rõ chất lập trình Mạch nạp: có nhiều loại mạch nạp : ULINK, J-LINK , CMSIS-DAP, STLINK… sử dụng Stlink giá thành rả debug lỗi tốt Board để lập trình: bạn mua sẵn số kit chân có sẵn thị trường thiết kế board dành riêng cho thân Ở thiết kế board tích hợp sẵn mạch nạp, test chạy ổn, debug Keil C giống với phiên STlink V2 thị trường Nói chung sử dụng đồ tự làm thú vị Đây board mình: cổng Mini USB dùng để cấp nguồn, nạp debug  MCU bao gồm MCU nạp MCU dùng để lập trình  Có chân Output riêng cho chân mạch nạp MCU1  Có chân Output đầy đủ cho chân MCU2  Chân cấp nguồn riêng cho MCU2 không sử dụng nguồn từ USB  Thạch anh 32,768khz dùng cho RTC Backup  Chân nạp dùng cho chế độ nạp boot loader  Nút Reset led hiển thị chân PB9, led báo nguồn cho MCU2 Cấu hình chi tiết STM32F103C8T6:  ARM 32-bit Cortex M3 với clock max 72Mhz  Bộ nhớ: o 64 kbytes nhớ Flash (bộ nhớ lập trình) o 20kbytes SRAM  Clock, reset quản lý nguồn o Điện áp hoạt động 2.0V -> 3.6V o Power on reset(POR), Power down reset(PDR) programmable voltage detector (PVD) o Sử dụng thạch anh từ 4Mhz -> 20Mhz o Thạch anh nội dùng dao động RC mode 8Mhz 40khz o Sử dụng thạch anh 32.768khz sử dụng cho RTC  Trong trường hợp điện áp thấp: o Có mode: ngủ, ngừng hoạt động hoạt động chế độ chờ  Cấp nguồn chân Vbat pin để hoạt động RTC sử dụng lưu trữ data nguồn cấp ADC 12 bit với kênh cho o Khoảng giá trị chuyển đổi từ – 3.6V o Lấy mẫu nhiều kênh kênh o Có cảm biến nhiệt độ nội DMA: chuyển đổi giúp tăng tốc độ xử lý khơng có can thiệp sâu CPU o kênh DMA o Hỗ trợ DMA cho ADC, I2C, SPI, UART timer o timer 16 bit hỗ trợ mode IC/OC/PWM o timer 16 bit hỗ trợ để điều khiển động với mode bảo vệ ngắt input, dead-time o watdog timer dùng để bảo vệ kiểm tra lỗi o sysTick timer 24 bit đếm xuống dùng cho ứng dụng hàm Delay… Hỗ trợ kênh giao tiếp bao gồm: o I2C(SMBus/PMBus) o USART (ISO 7816 interface, LIN, IrDA capability, modem control) o SPIs (18 Mbit/s) o CAN interface (2.0B Active) o USB 2.0 full-speed interface Kiểm tra lỗi CRC 96-bit ID o      Thông số KIT STM32F103C8T6 Blue Pill sau:   Điện áp hoạt động: 3.3V – 5V  Tích hợp thạch anh ngoại 8Mhz  Tích hợp cổng USB để nạp Bootloader sử dụng ngoại vi USB  Led tích hợp vào chân PC13  Sử dụng chuẩn mạch nạp: SWD cho loại mạch nạp ST-link, J-link Module RFID RC522 13.56MHz Module RFID RC522 13.56MHz sử dụng IC MFR522 Phillip dùng để đọc ghi liệu cho thẻ NFC tần số 13.56Mhz giao tiếp với hệ thống ngồi thơng qua giao tiếp SPI Thơng số kỹ thuật:  Nguồn:3.3VDC,13 ÷ 26mA  Dịng chế độ chờ:10 ÷13mA  Dịng chế độ nghỉ:≤ 80uA  Tần số sóng mang:13.56MHz  Khoảng cách hoạt động:0 ÷60mm  Giao tiếp:SPI  Tốc độ truyền liệu: tối đa 10Mbit/s Module RFID RC522 Điện áp giới hạn - 20 VDC Số chân Digital I/O 14 (6 chân PWM) Số chân Analog (Độ phân giải 10 bit) Dòng tối đa chân I/O 40 mA Dòng tối đa 5V 500 mA Dòng tối đa 3.3V 50 mA Bộ nhớ Flash 32 KB (ATmega328) với 2KB dùng bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) Kích thước 1.85cm x 4.3cm Module Wifi ESP8266 Mục đích: truyền liệu lên Websever thông qua giao thức HTTP phương thức POST ESP8266 mạch vi điều khiển giúp điều khiển thiết bị điện tử Thêm vào tích hợp wi-fi 2.4GHz dùng cho lập trình Thơng số kỹ thuật  WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n  Điện áp hoạt động: 3.3V  Điện áp vào: 5V thông qua cổng USB  Số chân I/O: 11 (tất chân I/O có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0)  Số chân Analog Input: (điện áp vào tối đa 3.3V)  Bộ nhớ Flash: 4MB  Giao tiếp: Cable Micro USB ( tương đương cáp sạc điện thoại )  Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2  Tích hợp giao thức TCP/IP  Lập trình ngơn ngữ: C/C++, Micropython, … Cấu trúc phần cứng dòng chip ESP8266 tóm tắt sau:  Sử dụng 32-bit MCU core có tên là Tensilica  Tốc độ system clock set 80MHz 160MHz  Khơng tích hợp nhớ Flash để lưu chương trình  Tích hợp 50KB RAM để lưu liệu ứng dụng chạy  Có đầy đủ ngoại vi chuẩn đê giao tiếp 17 GPIO, Slave SDIO, SPI, I2C, I2S, UART, PWM  Tích hợp mạch RF để truyền nhận liệu tần số 2.4GHz  Hỗ trợ hoạt động truyền nhận IP packages mức hardware Acknowledgement, Fragmentation Defragmentation, Aggregation, Frame Encapsulation v.v…  (và phần stack TCP/IP thực firmware ESP8266) Do không hỗ trợ nhớ Flash nên board sử dụng ESP8266 phải gắn thêm chip Flash bên thường Flash SPI để ESP8266 đọc chương trình ứng dụng với chuẩn SDIO SPI Dưới mạch nguyên lý đầy đủ cho ESP8266: Các chế độ boot up ESP8266 Do ESP8266 khơng tích hợp Flash bên chip để lưu code ứng dụng nên phải lưu code ứng dụng nhớ bao gồm chip SPI Flash SDCard Chúng ta kết nối số chân GPIO để báo cho ESP8266 nơi lưu code ứng dụng để từ ESP8266 đọc code thực thi Các chế độ boot up ESP cấu hình chân GPIO tương ứng  như sau: Chân MTD0 chân GPIO15 ESP8266 Chúng ta kết nối điện trở kéo lên/kéo xuống dùng nút nhấn v.v board tạo tín hiệu High/Low cho chân để chọn nhớ chứa code board mà ESP8266 đọc vào thực thi (ví dụ SPI Flash chip, SDCard) Ngồi ESP8266 cịn chế độ cho phép truyền code ứng dụng từ máy tính thơng qua UART lưu vào nhớ SPI Flash board Chúng ta dùng chế độ để nạp code cho board ESP8266  Sơ đồ khối chức  Mạch PCB mơ hình thực tế  Hình ảnh mơ hình thực tế Giao diện trang web Đăng nhập hệ thống Đăng ký thẻ định danh Quản lý liệu tất người sử dụng Quản lý liệu người dung có mã thẻ Cảnh báo người sử dụng Xuất file excel liệu người dùng Tài liệu tham khảo [1] HC-SR04 pdf datasheet [2] ESP 8266 datasheet [3] ATmega328 manual [4] PHP manual Hà Nội, ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm (ký, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Hà Nội, ngày tháng Người hướng dẫn (ký, họ tên) năm ... biến phức tạp Nhóm chúng em phát minh đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống chăm sóc sức khỏe cộng đồng, giúp kiểm tra theo dõi sức khỏe người Trong q trình thực dự án nhóm chúng em gặp nhiều khó... việc kiểm tra đánh giá sức khỏe người cần thiết Mục tiêu dự án Mục tiêu dự án: Chăm sóc sức khỏe cộng đồng, nghiên cứu sàng lọc người có dấu hiệu triệu chứng COVID-19, đồng thời giúp người sử... - ĐIỆN TỬ THÔNG TIN KẾT QUẢ DỰ ÁN CUỘC THI GIẢI PHÁP IOT 2021 - Tên dự án: Thiết bị chăm sóc sức khỏe cộng đồng - Sinh viên thực hiện: Trần Mạnh Thắng (Chủ nhiệm đề tài) Lớp: Tự động hóa K58