(Đồ án hcmute) thiết kế và thi công hệ thống bảng thông báo trong bệnh viện hỗ trợ google assistant

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ÐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BẢNG THÔNG BÁO TRONG BỆNH VIỆN HỔ TRỢ GOOGLE ASSISTANT GVHD: NGUYỄN THANH HẢI SVTH : DƯƠNG VĂN ÐỊNH MSSV: 14141065 SKL 0 4 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2018 an TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA 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 03 tháng 10 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Dương Văn Định MSSV: 14141065 Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Mã ngành: 141 Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ: Khóa: 2014 Lớp: 14141DT2A I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BẢNG THÔNG BÁO TRONG BỆNH VIỆN HỔ TRỢ GOOGLE ASSISTANT II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: Nhóm tiến hành nghiên cứu loại Module Led phương thức hoạt động, phương thức giao tiếp, đặc tính, ứng dụng chúng Thu thập tài liệu hướng dẫn nghiên cứu Arduino Mega 2560 R3, cách lập trình cho Module phần mềm Arduino IDE Thu thập tài liệu hướng dẫn nghiên cứu Module NodeMCU ESP8266, cách lập trình cho Module phần mềm Arduino IDE Tìm hiểu lập trình web, cách thức xây dựng hệ thống websever điểu khiển hệ thống Tìm hiểu Android, cách thức lập trình ứng dụng Android liên kết ứng dụng với hệ thống thông qua Module Bluetooth HC-06 Tìm hiểu OpenHab, giao thức điều khiển giọng nói thơng qua IFTTT Google Assistant Nội dung thực hiện: Nội dung 1: Nghiên cứu Module Led dùng cho bảng thông báo Nội dung 2: Nghiên cứu tài liệu KIT NodeMCU ESP8266, giao tiếp với hệ thống không dây mạng Internet Nội dung 3: Nghiên cứu xây dựng ứng dụng Android giao tiếp với hệ thống thông qua Bluetooth Nội dung 4: Nghiên cứu xây dựng Webserver điều khiển hệ thống an Nội dung 5: Nghiên cứu thiết lập giao tiếp hệ thống với Google Assistance Nội dung 6: Thiết kế tính tốn thiết kế mạch phần cứng cho thiết bị Nội dung 7: Thi công phần cứng, thử nghiệm hiệu chỉnh hệ thống Nội dung 8: Thử nghiệm điều chỉnh hệ thống chương trình để hệ thống tối ưu Đánh giá thơng số mơ hình so với thực tế Nội dung 9: Viết báo cáo thực Nội dung 10: Bảo vệ luận văn III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 03/10/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/01/2019 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Thanh Hải CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH an 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 01 tháng 10 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Dương Văn Định Lớp: 14141DT2A MSSV: 14141065 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BẢNG THÔNG BÁO TRONG BỆNH VIỆN HỔ TRỢ GOOGLE ASSISTANT Tuần/ngày Nội dung Tuần (01/10 - 7/10) - Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ án, tiến hành chọn đề tài, GVHD tiến hành xét duyệt đề tài Tuần (8/10 - 14/10) - Viết đề cương tóm tắt nội dung đồ án - Tìm hiểu tổng quan phương thức hoạt động Module Led Tuần (15/10 - 21/10) - Tìm hiểu module Wifi Tuần (22/10 - 28/10) - Tìm hiểu nghiêm cứu điều khiển thiết bị qua sóng Bluetooth Tuần (29/10 - 04/11) Tuần (05/11 - 11/11) Tuần (12/11 - 18/11) - Tìm hiểu cơng nghệ truyền khơng dây NodeMCU ESP8266 - Tìm hiểu nghiêm cứu điều khiển thiết bị qua điện thoại android - Tìm hiểu nghiêm cứu điều khiển thiết bị qua web, mạng wifi - Viết app android giao tiếp với hệ thống - Tìm hiểu cách lập trình web giao tiếp hệ thống với web - Thiết kế giao diện web - Kết hợp phương thức điều khiển hướng: Bluetooth, wifi Google Assistant Tuần (19/11 - 25/11) - Mô mạch, kiểm tra cân chỉnh mạch Tuần - 10 (26/11 - 09/12) - Tiến hành thi công mạch Tuần 11 (10/12 - 16/12) Tuần 12 - 13 (17/12 - 30/1) - Nghiêm cứu điều khiển giọng nói - Vẽ PCB - Kiểm tra mạch thi công - Viết báo cáo nội dung làm an Xác nhận GVHD Tuần 14 (31/12- 06/01) - Hoàn thiện báo cáo gởi cho GVHD để xem xét góp ý lần cuối trước in báo cáo Tuần 15 (07/01 - 13/01) - Nộp báo cáo báo cáo đề tài - Thiết kế Slide báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) an LỜI CAM ĐOAN Đề tài cơng trình thân nhóm tự thực dựa vào số tài liệu trước hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thanh Hải Các số liệu đề tài nhóm thu thập khơng chép từ tài liệu hay cơng trình khác Người thực đề tài Dương Văn Định an LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực hiện, nhóm may mắn hồn thành đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BẢNG THÔNG BÁO TRONG BỆNH VIỆN HỔ TRỢ GOOGLE ASSISTANT”, để đạt thành cố gắng thành viên nhóm cịn có giúp đỡ gia đình, bạn bè, thầy khoa Điện – Điện Tử Nhóm thực xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Thầy PGS TS Nguyễn Thanh Hải người trực tiếp hướng dẫn nhóm suốt trình thực Cảm ơn Thầy giành thời gian quý báu để hướng dẫn nhóm, hỗ trợ góp ý đưa hướng giải nhóm gặp khó khăn Bên cạnh đó, nhóm cảm ơn kiến thức mà thầy cô truyền đạt suốt năm học trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM để từ nhóm có sở để vận dụng hoàn thiện nên đồ án tốt nghiệp Nhóm em chân thành gửi lời cảm ơn đến người bạn sinh viên khoa Điện - Điện tử đồng hành hổ trợ trình học tập, cố gắng, tạo động lực để nhóm để hồn thành tốt đề tài Xin trân trọng cảm ơn! Những người thực Dương Văn Định an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP……………………………………………… I LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP……………………………….II LỜI CAM ĐOAN………………………………………………………………….III LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………… IV MỤC LỤC………………………………………………………………………… V LIỆT KÊ HÌNH……………………………………………………………………VI LIỆT KÊ BẢNG………………………………………………………………… VII TÓM TẮT……………………………………………………………………… VIII CHƯƠNG TỔNG QUAN .1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN .3 1.5 BỐ CỤC CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN .5 2.1 2.1.1 Tổng quan website .5 2.1.2 Tổng quan websever 2.1.3 Tổng quan Internet of Things .6 a Giới thiệu .6 b Ứng dụng IOT 2.1.4 Giới thiệu MySQL 2.2 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP 2.2.1 Giới thiệu mạng không dây a Giới thiệu .8 b Nguyên tắc hoạt động .8 2.2.2 Chuẩn giao tiếp UART a Giới thiệu .9 b Các thông số UART 2.2.3 Bluetooth .10 an 2.3 PHẦN MỀM .11 2.3.1 Phần mềm Arduino IDE 11 2.3.2 Phần mềm Android Studio 13 2.3.3 Phần mềm lập trình xây dựng Websever 15 2.3.4 Phần mềm OpenHab .16 a Giới thiệu .16 b Cài đặt .16 2.3.5 Google Assistance 16 2.3.6 Công cụ IFTTT (If This Then That) .17 CHƯƠNG TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ .18 3.1 GIỚI THIỆU 18 3.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG .18 3.3 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH .19 3.3.1 Khối thu thập, xử lý liệu 19 a Module Bluetooth HC-06 19 b NodeMCU ESSP8266 24 3.3.2 Khối xử lý trung tâm .28 3.3.3 Khối hiển thị 31 a Module P10 31 b Module Led đoạn .41 c Mạch Relay 44 3.3.4 Khối nguồn 47 a Tính chọn nguồn 47 b Tính tốn công suất .48 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN 51 4.1 THI CÔNG HỆ THỐNG 51 4.1.1 Thi công bo mạch 51 a Vẽ mạch in 51 b Lắp ráp kiểm tra .53 4.1.2 Thi công khung đỡ 55 4.1.3 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 56 an a 4.2 Lưu đồ giải thuật 56 KẾT QUẢ 60 4.2.1 Giao diện websever .60 4.2.2 Giao diện App Android 60 4.2.3 Mạch chạy thực tế 61 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG .64 4.3 4.3.1 Hướng dẫn sử dụng phần cứng .64 4.3.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm .64 a Các bước sử dụng web điều khiển thông qua ESP .64 b Các bước sử dụng App điều khiển thông qua Bluetooth 65 c Các bước sử dụng Google Assistant điều khiển 67 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 72 5.1 KẾT LUẬN .72 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO .74 PHỤ LỤC 75 an CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN Hình 4.24 Màn hình scan Bước 4: Nhập kí tư ta cần hiển thị nhấn send text chờ 3-5s liệu ta yêu cầu hiển thị Hình 4.25 àn hình nhập thơng tin c Các bước sử dụng Google Assistant điều khiển Bước 1: Bật ứng dụng IFTTT điện thoại để đăng nhập tài khoản BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 67 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN Hình 4.26 Ứng dụng IFTTT điện thoại Bước 2: Ở giao diện hiển thị chọn My Applets -> chọn Services -> chọn Google Assistant Hình 4.27 Các bước chọn google assistant Bước 3: Nhập tên đăng nhập, password email sau nhấn login BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 68 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN Hình 4.28 Màn hình đăng nhập Bước 4: Thoát App IFTTT mở App Allo lên Hình 29 App Allo Bước 5: Nhấn vào khung chat Google Assistant sau nhấn vào Micro để chuyển qua chế độ thu âm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 69 CHƯƠNG THI CƠNG HỆ THỐNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN Hình 4.30 Khung chat Google Assistant Hình 4.31 Phản hồi Google Asistant đọc Khi ta đọc: turn on connect google phản hồi lại ON sau bảng tắt mở lên Khi ta đọc: turn off disconnect google phản hồi lại OFF sau bảng led mở tắt BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 70 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.3.3 Giá thành sản phẩm Bảng 4.2 Danh sách giá linh kiện sử dụng mạch Tên linh kiện Loại Số lượng (cái) Giá (VND) Hàng rào đực đơn 40 chân 000 Hàng rào đơn 40 chân 12 000 Điện trở 1K 500 Diode 1N4007 1 000 Opto PC817 000 Transistor C1815 000 Relay chân 5V 10 000 Switch Đôi 000 Jump chân 1 000 Arduino Mega2560 SMD 250 000 NodeMCU ESP8266 105 000 Module BluetoothHC-06 90 000 Module Led đoạn TM1627 35 000 Module LED P10 LED RED 580 000 Nguồn tổ ong 5V – 10A 125 000 TỔNG 222 500 Như tổng chi phí phần cứng để xây dựng hệ thống 222 500 vnđ, ngồi cịn chi phí cho phần làm mạch khung như: boar đồng, hóa chất rửa mạch, in mạch, mica làm khung bảo vệ Led, khung gỗ, bảng nội dung đề can cắt lazer, dây nối Led P10, dây nguồn chi phí để hoàn thiện hệ thống rơi vào tầm 000 000 vnd BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 71 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN Sau gần tháng nghiên cứu tìm hiểu, nhóm hồn thành đề tài “Thiết kế thi công bảng thông báo bệnh viện hổ trợ Google Assistant”, hệ thống đáp ứng hầu hết yêu cầu phần mục tiêu đề bao gồm: Hiển thị song song hai hệ thống Module Led để hiển thị, Điều khiển hiển thị Websever, App Android thông qua Bluetooth kết hợp Google Assistant vào hệ thống xây dựng sở liệu Websever Hệ thống thực thiết lập kết nối Wifi Bluetooth nhanh ổn định, trình giao tiếp điều khiển hiển thị Websever App Bluetooth diễn nhanh, liệu truyền tầm 1s đến 2s hiển thị Kí tự, font chữ hiển thị Module Led đẹp mắt rõ ràng, phần khung cho hệ thống có tính thẩm mỹ, gọn gàng, dễ lắp ráp sử dụng Tuy nhiên, Mơ hình cịn vấn đề hệ thống bị nhiễu bắt đầu khởi động, Google Assistant nhóm hoạt động chế độ tắt mở bảng quang báo khách quan hệ thống Google Assistant thường không nhận thông tin người đọc phát âm 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Sản phẩm hoàn thiện với mức độ hiển thị tương đối đẹp Do sử dụng Module LED P10 có mật độ điểm ảnh khơng cao nên nội dung hiển thị bị hạn chế, có màu đỏ nên có điều kiện phát triển cách dùng module có độ phân giải tốt có màu sắc đẹp P3, P1 Led đoạn dùng loại nhỏ cho khả nhìn nâng cấp loại lớn Việc sử dụng server miễn phí bị giới hạn tốc độ, khả truy cập Điều cải thiện sử dụng server có tính phí sử dụng phương pháp NAT port với đường truyền internet riêng biệt để có độ ổn định cao khả phản hồi đáp ứng nhanh cho hệ thống Mơ hình sử dụng điều khiển độc lập kết nối bảng Nhóm em tìm hiểu phát triển hệ thống mà với websever điều khiển nhiều bảng thống báo tích hợp nhiều thơng tin bảng nhiệt độ, độ ẩm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 72 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Có thời gian nhóm nghiên cứu sâu Google Assistant để ứng dụng tốt ứng dụng vào mơ hình Tính mà em dự kiến là: đọc số hệ thống hiển thị đoạn thông báo lên bảng hiển thị trường hợp khẩn cấp BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thế Vinh, Trần Trung Thành, Điều khiển panel Led ma trận RGB sử dụng Kit Raspberry Pi, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2016 [2] Đào Văn Đông, Trương Hữu Thắng, Thiết kế thi công bảng quang báo, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2018 [3] Trần Minh Luân, Lâm Thành Đạt, Thiết kế thi công thiết bị điều khiển nhà thông minh, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2018 [4] Phạm Võ Sơn Liêm, Hồ Quốc Trưởng, Thiết kế thi công hệ thống bảng báo giá, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2018 [5] Nguyễn Đình Phú, Nguyễn Trường Duy, “Giáo trình kỹ thuật số”, Đại học quốc gia Tp.HCM, 2013 [6] Trần Thu Hà (chủ biên), Trương Thị Bích Ngà, Nguyễn Thị Lưỡng, Bùi Thị Tuyết Đan, Phù Thị Ngọc Hiếu, Dương thị Cẩm Tú - “Giáo trình Điện tử bản”, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM [7] Datasheet linh kiện: Website alldatasheet.com [8] Phát triển web: 000webhost.com [9] Trang học lập trình web bản: w3schools.com [10] Trang cung cấp thông tin hỗ trợ ESP8266: http://esp8266.vn an PHỤ LỤC Chương trình cho Arduino Mega #include // khai bao tv Module Led doan #include // thu vien chuan SPT #include // thu vien DMD cho module led p10 #include #include #include // font module led #define CLK 21 #define DIO 20 // khai bao cac chan giao tiep module led doan TM1637Display display(CLK, DIO); SoftDMD dmd(2,2); DMD_TextBox box(dmd, 2, 0, 64, 8); DMD_TextBox box1(dmd, 2, 8, 64, 8); DMD_TextBox box2(dmd, 2, 16, 64, 8); DMD_TextBox box3(dmd, 2, 24, 64, 8); // vi tri va thong so hien thi tren Module led String msg="",onoff="0"; String _bs,_ngay,_stt,_benhnhan,_khoa; // khai bao chuoi int _stt_int=0,ngan,chuc,tram, donvi; // khai bao bien uint8_t data[] = { 0xff, 0xff, 0xff, 0xff }; // ban dau tat het String data_seri[5]={}; // data ESP la chuoi co chuoi int j=0; void setup() { dmd.setBrightness(10); // Set brightness - 255 dmd.selectFont(SystemFont5x7); // Font used dmd.begin(); // Start DMD Serial.begin(9600); Serial1.begin(9600); Serial2.begin(9600); // khai bao toc baud display.setBrightness(0x0f); box.clear(); box.print("Le Ly"); // dong ten benh nhan in dau tien box1.clear(); box1.print("24-12-2018"); // dong thang nam in dau tien mo nguon box2.clear(); box2.print("Than Kinh"); // dong thong tin tren khoa box3.clear(); box3.print("Le Van Ty"); //dong len bac sy pinMode(23, OUTPUT); / chan pin output la chan 23 } void loop() { if(Serial2.available()>0) // lenh phan tich chuoi du lieu tu module du lieu gui ve tu ESP { msg=Serial2.readString(); an Serial.println(msg); if(msg.indexOf("#")>=0) { msg.remove(0,msg.indexOf("#")+1);// dong lenh xu ly chuoi onoff=msg.substring(0,msg.indexOf("#")); // cac dong lenh tach chuoi } if(msg.indexOf("@")>=0) { for(int i=0;i0) // lenh nhan du lieu tu module HC06 { msg=Serial1.readString(); // doc chuoi tu module if(msg.indexOf("@")>=0) { for(int i=0;i