Thiết kế và thi công tủ thuốc nhắc bệnh nhân uống thuốc đúng giờ và đúng liều

MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘi DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU 2.1.1 Chuẩn giao tiếp UART 2.1.2 Chuẩn giao tiếp SPI 2.1.3 Chuẩn giao tiếp I2C 2.2 Giới thiệu mạng di động GSM 2.3 Tập lệnh AT Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 11 3.1 GIỚI THIỆU 11 3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 11 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 11 3.2.2 Tính tốn thiết kế mạch 12 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 27 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 28 4.1 GIỚI THIỆU 28 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 28 4.2.1 Thi công bo mạch 28 4.2.2 Lắp ráp kiểm tra 30 4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 31 4.3.1 Đóng gói điều khiển 31 4.3.2 Thi công mơ hình 31 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 33 4.4.1 Lưu đồ giải thuật 33 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 37 4.4.3 Phần mềm thiết kế cho hình Nextion 42 v 4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 45 4.5.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng 45 4.5.2 Quy trình thao tác 45 Chương KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 48 5.1 GIỚI THIỆU 48 5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 48 5.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 49 5.3.1 Cài đặt lịch dùng thuốc 49 5.3.2 Cài đặt liều dùng 50 5.3.3 Tủ thông báo hướng dẫn lấy thuốc 50 5.3.4 Tủ gọi điện cảnh báo bệnh nhân không lấy thuốc 51 5.4 NHẬN XÉT-ĐÁNH GIÁ 52 5.4.1 Nhận xét 52 5.4.2 Đánh giá 52 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 53 6.1 KẾT LUẬN 53 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC 55 vi LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình 2.1 Gói liệu truyền UART Hình 2.2 Sóng truyền UART Hình 2.3 Quá trình truyền UART Hình 2.4 Quá trình nhận UART Hình 2.5 Truyền liệu SPI Hình 2.6 Bus I2C thiết bị ngoại vi Hình 2.7 Trình tự truyền bit đường truyền Hình 2.8 Cấu trúc mạng di động Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 11 Hình 3.2 Sơ đồ chân Arduimo Mega 2560 13 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm 14 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý khối công tắc cảm biến 15 Hình 3.5 Màn hình Nextion NX4024T032 3.2 inch 16 Hình 3.6 Giao diện phần mềm Nextion Editor 17 Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị cài đặt 18 Hình 3.8 Module thời gian thực DS1307 19 Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý khối thời gian thực 20 Hình 3.10 Các chân kết nối module SIM800L 21 Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý khối module Sim 22 Hình 3.12 Module SD Card 23 Hình 3.13 Loa Bluetooth 3w 4ohms 23 Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lý khối phát âm 24 Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 26 Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 27 Hình 4.1 Bố trí linh kiện mặt mạch 29 Hình 4.2 Bố trí linh kiện mặt mạch 29 Hình 4.3 Hình ảnh mạch thực tế 30 Hình 4.4 Đóng gói điều khiển 31 Hình 4.5 Gắn cảm biến loa lên tủ thuốc 32 Hình 4.6 Gắn cơng tắc hành trình lên tủ thuốc 32 Hình 4.7 Hình ảnh thực tế mơ hình 33 vii Hình 4.8 Lưu đồ chương trình Arduino Mega2560 34 Hình 4.9 Lưu đồ chương trình kiểm tra thời gian phát hướng dẫn 36 Hình 4.10 Quy trình làm việc arduino 38 Hình 4.11 Giao diện lập trình arduino 38 Hình 4.12 Giao diện menu arduino IDE 38 Hình 4.13 Giao diện file menu arduino IDE 39 Hình 4.14 Giao diện Examples menu 39 Hình 4.15 Giao diện Sketch Menu Arduino IDE 40 Hình 4.16 Giao diện edit menu arduino IDE 40 Hình 4.17 Giao diện Tool Menu Arduino IDE 41 Hình 4.18 Board ESP8266 sử dụng 41 Hình 4.19 Arduino Toolbar 42 Hình 4.20 Chương trình nạp thành cơng 42 Hình 4.21 Phần mềm Nextion Editor 43 Hình 4.22 Tạo project phần mềm Nextion Editor 43 Hình 4.23 Chọn loại hình muốn thiết kế 44 Hình 4.24 Thiết kế giao diện 44 Hình 4.25 Chạy debug giao diện Nextion Editor 44 Hình 4.26 Cài đặt lịch dùng thuốc 46 Hình 4.27 Cài đặt liều thuốc cho lần 46 Hình 4.28 Cài đặt liều thuốc cho lần 47 Hình 4.29 Lấy thuốc theo hướng dẫn 47 Hình 5.1 Màn hình cài đặt lịch dùng thuốc 49 Hình 5.2 Màn hình cài đặt liều thuốc cho lần 50 Hình 5.3 Màn hinh cài đặt liều thuốc cho lần 50 Hình 5.4 Tủ thuốc phát hướng dẫn lấy thuốc 51 Hình 5.5 Cuộc gọi thơng báo từ tủ thuốc 51 viii LIỆT KÊ BẢNG Bảng 3.1 Bảng công suất hệ thống 25 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật Adapter 5V 2A 25 Bảng 4.1 Danh sách linh kiện mạch 28 ix TÓM TẮT Trong sống đại ngày người phải đối mặt với nhiều vấn đề làm tổn hại đến sức khỏe Ví dụ như: làm việc sức, nghỉ ngơi không điều độ, ăn uống thất thường, thực phẩm nhiễm chất độc tai nạn ý muốn Để điều trị có hiệu người bệnh phải tuân thủ việc uống thuốc giờ, liều cơng việc bận rộn trí nhớ dấn đến người bệnh không uống thuốc làm giảm hiệu điều trị Đồng thời người thân bệnh nhân gặp khó khăn việc vừa chăm sóc bệnh nhân vừa phải lao động đời sống Để giải vấn đề nhóm lên ý tưởng thiết kế tủ thuốc có cài đặt thời gian, liều lượng thông báo cho người thân bệnh nhân qua điện thoại Tủ có chức nhắc bệnh nhân uống thuốc giờ, liều theo số liệu cài đặt trước đồng thời thông báo cho người thân bác sĩ bệnh nhân không dùng thuốc x CHƯƠNG TỔNG QUAN Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong sống đại ngày người phải đối mặt với nhiều vấn đề làm tổn hại đến sức khỏe Ví dụ như: làm việc sức, nghỉ ngơi không điều độ, ăn uống thất thường, thực phẩm nhiễm chất độc tai nạn ngồi ý muốn Để điều trị có hiệu người bệnh phải tuân thủ việc uống thuốc giờ, liều cơng việc bận rộn trí nhớ dấn đến người bệnh không uống thuốc làm giảm hiệu điều trị Đồng thời người thân bệnh nhân gặp khó khăn việc vừa chăm sóc bệnh nhân vừa phải lao động đời sống Hiện thị trường có nhiều thiết bị cảnh báo hướng dẫn âm hình ảnh Các phương thiết bị dùng cho việc nhập liệu : nút nhấn, bàn phím, hình cảm ứng phổ biến Mạng internet hay mạng điện thoại giúp người trao đổi thông tin nhanh chóng có phổ biến rộng khắp Dựa vào khảo sát kiến thức tiếp thu em xin thực đề tài: “Thiết kế thi công tủ thuốc nhắc bệnh nhân uống thuốc liều ” có chức nhắc bệnh nhân uống thuốc giờ, liều đồng thời thông báo cho người thân bác sĩ bệnh nhân không dùng thuốc liều 1.2 MỤC TIÊU Thiết kế thi cơng tủ thuốc cài đặt thời gian, số lượng loại thuốc hình cảm ứng, nhắc nhở bệnh nhân uống thuốc đến giọng nói Nếu sau nhiều lần nhắc nhở mà bệnh nhân không uống thuốc tủ gửi thông báo đến điện thoại người thân bác sĩ gọi điện thoại 1.3 NỘi DUNG NGHIÊN CỨU  NỘI DUNG 1: Tìm kiếm đọc tài liệu liên quan đến đề tài  NỘI DUNG 2: Thực giao tiếp Arduino với hình cảm ứng Nextion 3.2 inch  NỘI DUNG 3: Thưc giao tiếp Arduino với module đọc thẻ nhớ phát audio  NỘI DUNG 4: Thưc giao tiếp Arduino với module Sim 800L  NỘI DUNG 5: Thiết kế mơ hình hệ thống BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG TỔNG QUAN  NỘI DUNG 6: Viết chương trình điều khiển cho toàn hệ thống Arduino  NỘI DUNG 7: Thi công phần cứng chạy thử nghiệm hiệu chỉnh hệ thống  NỘI DUNG 8: Viết báo cáo thực  NỘI DUNG 9: Báo cáo đề tài tốt nghiệp 1.4 GIỚI HẠN Đề tài “Thiết kế thi công tủ thuốc nhắc bệnh nhân uống thuốc liều” có giới hạn sau:  Số loại thuốc cài đặt 10  Tủ thơng báo qua mạng điện thoại  Không thể hoạt động cúp điện  Tủ khơng dùng cho người khiếm thính khiếm thị 1.5 BỐ CỤC Với đề tài “Thiết kế thi công tủ thuốc nhắc bệnh nhân uống thuốc liều” bố cục đồ án sau:  Chương 1: Tổng quan Chương trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, giới hạn thông số bố cục đồ án  Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chương trình bày lý thuyết có liên quan đến vấn đề mà đề tài dùng để thực thiết kế, thi công cho đề tài  Chương 3: Thiết Kế Tính Toán Chương giới thiệu tổng quan yêu cầu đề tài thiết kế tính tốn liên quan đến đề tài  Chương 4: Thi công ṭ hống Chương gồm kết thi công phần cứng kết hiển thị hình giao diện điện thoại  Chương 5: Kết quả_Nhận xét_Đánh giá Chương đưa nhận xét đánh giá sản phẩm mơ hình hồn thành  Chương 6: Kết Luận Hướng Phát Triển Chương trình bày ngắn gọn kết thu dựa vào phương pháp, thuật toán kiến nghị ban đầu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU 2.1.1 Chuẩn giao tiếp UART UART viết tắt Universal Asynchronous Receiver – Transmitter kiểu truyền thông tin nối tiếp khơng đồng thường mạch tích hợp Mục đích UART để truyền tín hiệu qua lại lẫn (ví dụ truyền tín hiệu từ Laptop vào Modem hay ngược lại) hay truyền từ vi điều khiển tới vi điều khiển, từ laptop tới vi điều khiển [7] Hình 2.1 Gói liệu truyền UART Các thông số chuẩn truyền UART: - Packet: Một gói liệu truyền đi, bao gồm bit Start, khung truyền liệu, bit parity, bit Stop - Bit Start: thường giữ mức điện áp cao khơng truyền liệu Để bắt đầu truyền liệu, UART truyền kéo bit từ cao xuống thấp chu kỳ xung nhịp Khi UART nhận phát chuyển đổi điện áp cao sang thấp, bắt đầu đọc bit khung liệu tần số tốc độ truyền - Khung liệu: chứa liệu truyền, dài từ đến bit sử dụng bit parity Nếu khơng có bit parity sử dụng, khung liệu dài bit Bit parity có tác dụng kiểm tra xem liệu có bị thay đổi q trình truyền khơng cách kiểm tra tổng số bit chẵn hay lẻ so sánh với liệu Nếu tổng số bit chẵn mà bit parity trình truyền khơng có lỗi đường truyền bị lỗi khiến liệu bị thay đổi - Bit Stop: để báo hiệu kết thúc gói liệu, UART gửi điều khiển đường truyền liệu từ điện áp thấp đến điện áp cao hai bit Nguyên lý hoạt động: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT UART truyền nhận liệu từ bus liệu Dữ liệu truyền từ bus liệu sang UART truyền dạng song song thêm bit start, bit parity bit stop để tạo gói liệu Sau đó, gói liệu xuất dạng nối tiếp chân Tx truyền qua chân Rx UART nhận UART nhận đọc gói liệu nhận loại bỏ bit start, bit parity bit stop Sau chuyển đổi liệu trở lại dạng song song Cuối cùng, UART nhận chuyển gói liệu song song qua bus liệu [7] Hình 2.2 Sóng truyền UART Hình 2.3 Quá trình truyền UART Hình 2.4 Quá trình nhận UART 2.1.2 Chuẩn giao tiếp SPI SPI (Serial Peripheral Bus): chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao hãng Motorola đề xuất Đây kiểu truyền thông Master-Slave, có chip BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH PHỤ LỤC else if(sl==9) { if(millis()-ti>7000) {tmrpcm.play("ngan10.wav");ti=millis();ii=1;} if(ii&&millis()ti>2000){ii=0;tmrpcm.play("9vien.wav");delay(1000);} } else if(sl==10) { if(millis()-ti>7000) {tmrpcm.play("ngan10.wav");ti=millis();ii=1;} if(ii&&millis()ti>2000){ii=0;tmrpcm.play("10vien.wav");delay(1000);} } else if(sl==11) { if(millis()-ti>7000) {tmrpcm.play("ngan10.wav");ti=millis();ii=1;} if(ii&&millis()ti>2000){ii=0;tmrpcm.play("11vien.wav");delay(1000);} } else if(sl==12) { if(millis()-ti>7000) {tmrpcm.play("ngan10.wav");ti=millis();ii=1;} if(ii&&millis()ti>2000){ii=0;tmrpcm.play("12vien.wav");delay(1000);} } else if(sl==13) { if(millis()-ti>7000) {tmrpcm.play("ngan10.wav");ti=millis();ii=1;} if(ii&&millis()ti>2000){ii=0;tmrpcm.play("13vien.wav");delay(1000);} } else if(sl==14) { if(millis()-ti>7000) {tmrpcm.play("ngan10.wav");ti=millis();ii=1;} if(ii&&millis()ti>2000){ii=0;tmrpcm.play("14vien.wav");delay(1000);} } else if(sl==15) { if(millis()-ti>7000) {tmrpcm.play("ngan10.wav");ti=millis();ii=1;} if(ii&&millis()ti>2000){ii=0;tmrpcm.play("15vien.wav");delay(1000);} } } } ////////////////////////////////////////// int tgian=0, n=0,flag=0; uint32_t t=0; void phataudio() { if ((gio1!=0)&&(gio==gio1)&&(phut==phut1)&&(giay==giaycd)) { tgian=1;t=millis(); //digitalWrite(13,HIGH); tmrpcm.play("toigio.wav"); //callNumber(); /// n=1; code a duong delay(3000); } else if ((gio2!=0)&&(gio==gio2)&&(phut==phut2)&&(giay==giaycd)) { tgian=2;t=millis(); //digitalWrite(13,HIGH); tmrpcm.play("toigio.wav"); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 95 PHỤ LỤC //callNumber(); // n=1; code a duong delay(3000); } if((tgian!=0)&&n==0) { if((!digitalRead(sensor))&&(millis()-t