Đề tài thiết kế ứng dụng và mạch đo cảm biến nồng độ spo2 và nhịp tim

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH & ĐIỆN TỬ - ĐỒÁNCƠSỞ5 ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ỨNG DỤNG VÀ MẠCH ĐO CẢM BIẾN NỒNG ĐỘ SPO2 VÀ NHỊP TIM Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYỄN VŨ ANH QUANG Sinh viên thực : ĐẶNG ĐỨC TÀI : ĐINH GIA BẢO Lớp : 19CE Đà Nẵng, tháng 05 năm 2021  ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG VIỆT - HÀN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH & ĐIỆN TỬ - ĐỒÁNCƠSỞ5 ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ỨNG DỤNG VÀ MẠCH ĐO CẢM BIẾN NỒNG ĐỘ SPO2 VÀ NHỊP TIM Đà Nẵng, tháng 05 năm 2022 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài đồ án sở này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Vũ Anh Quang - giảng viên trường đại học Công nghệ thông tin Truyền thông Việt Hàn - người hướng dẫn - tận tình bảo hướng dẫn em để hoàn thành tốt đợt báo cáo đồ án Em xin cảm ơn thầy cô trường đại học Công nghệ thông tin Truyền thông Việt Hàn truyền đạt cho chúng em kiến thức kỹ để hoàn thành tốt báo cáo đồ án Trong trình thực đề tài cịn nhiều thiếu sót, em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để chúng em có điều kiện bổ sung, khắc phục hạn chế báo cáo thực tập Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 16 tháng 05 năm 2022 Sinh viên Đặng Đức Tài Đinh Gia Bảo LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta thấy, cố ảnh hưởng đến sức khỏe xảy lúc với quan tâm chưa tim mạch thường xuyên đời sống thường ngày Vì thế, chúng em đưa ý tưởng làm thiết bị đo điện tim nhỏ gọn Mục đích giúp theo dõi sức khỏe người sử dụng cách linh hoạt Ở thiết bị có chức đo nhịp tim nồng độ oxy máu kết hợp với dạng điện tim Vì chúng em thực đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY ĐO ĐIỆN TIM” mang lại chức cần thiết để đảm bảo tính mạng sức khỏe cho người Cũng chức theo dõi nhịp tim giúp biết điều chỉnh hoạt động tối ưu, có lợi cho sức khỏe, không gây hại chấn thương Hệ thống gồm mạch đo sử dụng cảm biến MAX30100 giao tiếp với vi điều khiển ESP8266 Node MCU Dữ liệu truyền nhận không dây qua wifi hiển thị qua ứng dụng androi để người dùng theo dõi tình trạng sức khỏe Thiết bị hiển thị thông số nhịp tim, SP02 theo thời gian NHẬN XÉT ( Của giáo viên hướng dẫn ) …………………………………………………………………………………… ………………………… ……………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Đà Nẵng, ngày 16 tháng 05 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Vũ Anh Quang MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC CÁC BẢNG .viii CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.5 GIỚI HẠN 1.6 BỐ CỤC CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .4 2.1 LÝ THUYẾT VỀ NHỊP TIM VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TIM 2.1.1 Khái niệm nhịp tim 2.1.2 Cách thức hoạt động máy đo nồng độ oxy 2.1.3 Những trường hợp cần sử dụng máy đo nồng độ oxy Sp02 2.1.4 Những lưu ý 2.2 Giới thiệu linh kiện sử dụng 2.2.1 Cảm biến nhịp tim oxy máu Max30100 2.2.1.1 Khái niệm 2.2.1.2 Thông số kỹ thuật: 2.2.1.3 Xác định số SP02 2.2.1.4 Nguyên lý vật lý sử dụng để đo SP02 2.2.2 Wifi ESP8266 NodeMcu .8 2.2.2.1 Đặc tính bật Module thu phát Wifi ESP8266 2.3 Giới thiệu Firebase 11 2.3.1 Firebase Realtime Database 11 2.3.2 ưu điểm Firebase 12 2.3.4 điểm hạn chế Firebase 13 2.4 Giới thiệu Android Studio 13 2.4.1 Ưu điểm Android Studio .14 2.4.2 Nhược điểm Android Studio .14 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH VÀ ỨNG DỤNG 15 3.1 Phân tích thiết kế hệ thống 15 3.2 Thiết kế hệ thống 17 3.2.1 Sơ đồ mạch thiết bị 17 3.2.2 Thực kết nối firebase ESP8266 17 3.2.2.1 Thực lập trình esp8266 .17 3.2.3 Thiết kế ứng dụng IOT 19 3.2.3.1 Thiết kế giao diện ứng dụng 19 3.2.3.3 Lập trình tác vụ hệ thống 20 3.3 Thiết kế mạch thiết bị 22 3.3.1 Thiết kế mạch thông qua Altium Designer 22 3.3.2 In hoàn thiện mạch 23 3.4 Kết thực .25 3.4.1 Kiểm tra hoạt động thiết bị 25 3.4.2 So sánh – Đánh giá hoạt động 27 KẾT LUẬN 28 Kêt qua đat đươc 28 Ưu điểm: .28 Nhươc điêm 28 Hướng phát triển 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Cảm biến nhịp tim oxy MAX30100 Hình 2.2: Tỉ lệ độ bão hịa oxy Hình 2.3: LED LDR dùng cảm biến .8 Hình 2.4: Wifi ESP8266 NodeMcu Lua CP2102 .9 Hình 2.5: Sơ đồ pinout NodeMCU8266 10 Hình 2.6: FireBase 11 Hình 2.7: Firebase Realtime Database 12 Hình 3.1: Lưu đồ thuật tốn kết nối ESP8266 Firebase 15 Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán kết nối ứng dụng Firebase 16 Hình 3.3: Sơ đồ mạch thiết bị 17 Hình 3.4: Khai báo thư viện 18 Hình 3.5: Hàm khởi tạo 18 Hình 3.6: Hàm xuất liệu 19 Hình 3.7: Giao diện ứng dụng 19 Hình 3.8: Xử lý tác vụ chính, tương tác với firebase 20 Hình 3.9: Xử lý tác vụ đăng nhập ứng dụng .20 Hình 3.10 Lấy liệu cảm biến 21 Hình 3.11: Schematic diagram 22 Hình 3.12: PCB Layout 22 Hình 3.13: Mạch Khi xuất file PDF 23 Hình 3.14: Ủi mạch lên board đồng 23 Hình 3.15: Rửa mạch 24 Hình 3.16 Mạch hồn thiện (mặt trước) 24 Hình 3.17: Mạch hồn thiện (Mặt sau) .25 Hình 3.18: Kết đo lần 25 Hình 3.19: Kết đo lần 26 Hình 3.20: Kết đo lần 26 Hình 3.21: Kết đo sở y tế 27 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Chỉ số HR phụ thuộc vào giới tính độ tuổi Bảng 3.1: kết thử nghiệm 25 THIẾT KẾ ỨNG DỤNG VÀ MẠCH ĐO CẢM BIẾN NỒNG ĐỘ SPO2 VÀ NHỊP TIM CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày với phát triển ngành điện tử ứng dụng điện tử giúp sáng tạo người trở thành thực Ngành điện tử ứng dụng điện tử vào lĩnh vực y sinh tạo chỗ đứng khẳng định tầm quan trọng nhu cầu người Nhưng cố ảnh hưởng đến sức khỏe xảy lúc với chưa có quan tâm chưa vấn đề tim mạch đời sống thường ngày Mặc dù trình độ khoa học kỹ thuật nước lĩnh vực y tế có bước tiến lớn, nhiên nước phát triển, việc chăm lo đảm bảo cho sức khỏe người dân có nhiều hạn chế chưa thật trọng Với nước phát triển Mỹ, Anh, Úc, … việc theo dõi chăm sóc sức khỏe cần thiết trọng Có nhiều phần mềm theo dõi sức khỏe lập trình với giao diện thân thiện người dùng, dễ sử dụng smartphone hay tablet, PC, laptop kết hợp với bệnh viện Các tập đồn, cơng ty lớn trọng đến mảng y sinh với sản phẩm phần cứng theo dõi sức khỏe Apple Watch, Xiaomi Band, Samsung Gear Fit Wearables… kèm với phần mềm hỗ trợ tích hợp smartphone, tablet Đối tượng chúng em chọn để theo dõi người cao tuổi người có tiểu sử tim mạch nên việc di chuyển đến bệnh viện để kiểm tra thường xuyên khó khăn Vì chúng em đưa ý tưởng làm thiết bị đo điện tim nhỏ gọn Mục đích giúp theo dõi sức khỏe người cao tuổi người có tiểu sử tim mạch sử dụng gia đình cách linh hoạt Thiết bị có chức đo nhịp tim hiển thị dạng số Ngồi ra, cịn hiển thị nhịp tim ứng dụng điện thoại android để người nhà theo dõi nơi Nên nhóm chúng em định chọn đề tài: “THIẾT KẾ ỨNG DỤNG VÀ MẠCH ĐO CẢM BIẾN NỒNG ĐỘ SPO2 VÀ NHỊP TIM.” để thực đồ án sở Đồ án sở Khoa kỹ thuật máy tính điện tử