Đang tải... (xem toàn văn)
Untitled BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI Tp Hồ Chí Minh – 08/2020 NGÀNH KỸ THUẬT Y[.]
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ ĐO NHỊP TIM, NỒNG ĐỘ OXY TRONG MÁU VÀ NHIỆT ĐỘ GVHD: PGS TS Nguyễn Thanh Hải SVTH: Đinh Ngọc Vĩnh An Dương Thị Kiều Oanh Tp Hồ Chí Minh – 08/2020 16129001 16129050 LỜI CAM ĐOAN Đề tài nhóm tự tìm hiểu, nghiên cứu, thi cơng dựa số tài liệu trước hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thanh Hải Nhóm cam đoan khơng chép tài liệu hay cơng trình nghiên cứu liên quan trước nhằm mục đích phục vụ cho đề tài, có, nhóm xin chịu hồn tồn trách nhiệm Người thực đề tài Đinh Ngọc Vĩnh An Dương Thị Kiều Oanh BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH v LỜI CẢM ƠN Lời chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô giáo Bộ môn Điện Tử Y Sinh nói riêng thầy giáo Khoa Điện – Điện Tử nói chung nhiệt tình giúp đỡ chúng em kiến thức liên quan tới lĩnh vực nghiên cứu đề tài thời gian thực đề tài, kiến thức mà thầy cô truyền đạt cho chúng em suốt thời gian học tập trường Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn PGS TS Nguyễn Thanh Hải tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, cung cấp kiến thức quan trọng tạo điều kiện thuận lợi thời gian thực đề tài Chúng em gửi lời cảm ơn ba mẹ người thân đồng hành động viên suốt trình thực đề tài Chúng em gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp 161290A chia sẻ trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Đinh Ngọc Vĩnh An Dương Thị Kiều Oanh BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP- Y SINH vi MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án .ii Lịch trình iii Cam đoan v Lời cảm ơn .vi Mục lục vii Liệt kê hình vẽ x Liệt kê bảng xii Tóm tắt xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung thực 1.4 Giới hạn 1.5 Bố cục đề tài CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan phương pháp đo 2.1.1 Phương pháp đo nhịp tim 2.1.2 Phương pháp đo Sp02 dựa vào hấp thụ quang học 2.1.3 Phương pháp đo nhiệt độ 2.2 Giới thiệu phần cứng 2.2.1 Cảm biến nhịp tim nồng độ oxy máu MAX30100 2.2.2 Cảm biến đo nhiệt độ hồng ngoại MXL90614 2.2.3 Tổng quan module Arduino Mega 2560 10 2.2.4 Tổng quan công nghệ Bluetooth 12 2.2.5 Tổng quan hình OLED 14 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH vii 2.3 Giới thiệu phần mềm 14 2.3.1 MIT App Inventor 14 2.3.2 Phần mềm lập trình Arduino IDE 15 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 16 3.1 Giới thiệu hệ thống 16 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống 16 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 16 3.2.2 Tính tốn thiết kế khối 17 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 26 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 27 4.1 Giới thiệu 27 4.2 Thi công hệ thống 27 4.2.1 Thi công bo mạch 27 4.2.2 Đóng gói thi cơng mơ hình 31 4.3 Lập trình hệ thống 36 4.3.1 Lưu đồ giải thuật 36 4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 40 4.3.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại 40 4.4 Tài liệu hướng dẫn sử dụng thao tác 42 4.4.1 Tài liệu hướng dẫn sử dụng 42 4.4.2 Quy trình thao tác 44 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 46 5.1 Kết 46 5.1.1 Tổng quan kết đạt 46 5.1.2 Kết thi công phần cứng 46 5.1.3 Kết thi công phần mềm 48 5.1.4 Kết chạy thực tế thiết bị 49 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH viii 5.2 Nhận xét 54 5.3 Đánh giá 55 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 56 6.1 Kết luận 56 6.2 Hướng phát triển 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 58 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP- Y SINH ix LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1 Cách đo nhịp tim thủ công tay Hình 2.2 Đo nhịp tim ống nghe Hình 2.3 Đo nhịp tim phương pháp quang Hình 2.4 Tư đặt ngón tay đo nồng độ oxy máu Hình 2.5 Cảm biến nhịp tim MAX30100 Hình 2.6 Cảm biến đo nhiệt độ hồng ngoại MXL90614 Hình 2.7 Sơ đồ chân cảm biến MXL90614 10 Hình 2.8 Vị trí chân Arduino Mega 11 Hình 2.9 Ứng dụng Bluetooth điều khiển thiết bị ngoại vi 13 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 17 Hình 3.2 Board Arduino Mega 2560 20 Hình 3.3 Module tích hợp cảm biến MAX30100 20 Hình 3.4 Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614 21 Hình 3.5 Mạch điện khối nút nhấn 22 Hình 3.6 Module Bluetooth HC- 05 24 Hình 3.7 Mạch cầu phân áp giúp hạn dòng vào chân RX 24 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 26 Hình 4.1 Sơ đồ mạch in vẽ phần mềm Altium 28 Hình Sơ đồ 3D mạch vẽ phần mềm Altium 28 Hình 4.3 Mạch in giấy 30 Hình 4.4 Board mạch lớp 30 Hình 4.5 Board mạch lớp 31 Hình 4.6 Thiết kế hộp đựng (ảnh mơ hình) 32 Hình 4.7 Thi cơng lắp phần vào hộp đựng 32 Hình 4.8 Thiết kế tay cầm 33 Hình 4.9 Tay cầm đo nhiệt độ hoàn thành 33 Hình 4.10 Thiết kế hộp đựng cảm biến Max30100 34 Hình 4.11 Hộp đựng cảm biến Max30100 hồn thành 34 Hình 4.12 Bên mơ hình thiết bị 35 Hình 4.13 Thiết bị sau hồn thiện 35 BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP- Y SINH x Hình 4.14 Lưu đồ giải thuật chương trình 36 Hình 4.15 Lưu đồ chọn chế độ sử dụng 37 Hình 4.16 Lưu đồ chương trình đo nhịp tim, spo2 38 Hình 4.17 Lưu đồ chương trình đo nhiệt độ 39 Hình 4.18 Lưu đồ chương trình cho App 41 Hình 4.19 Các nút nhấn công tắc thiết bị 42 Hình 4.20 Cách đo nhịp tim Spo2 43 Hình 4.21 Cách đo nhiệt độ trán 43 Hình 4.22 Nút nhấn chọn chế độ App 45 Hình 4.23 Trạng thái hiển thị Bluetooth trước sau kết nối 45 Hình 4.24 File lưu kết đo App điện thoại 45 Hình 4.25 Quy trình chọn chế độ đo nhiệt độ 44 Hình 4.26 Quy trình chọn chế độ đo nhịp tim, spo2 45 Hình 4.27 Quy trình thao tác cho thiết bị đo 45 Hình 5.1 Chi tiết bên thiết bị 47 Hình 5.2 Mơ hình hoàn thành 47 Hình 5.3 Màn hình App 48 Hình 5.4 Giao diện hiển thị kết đo nhiệt độ 48 Hình 5.5 Giao diện hiển thị kết đo nhịp tim, Spo2 49 Hình 5.6 Kết lưu file text 49 Hình 5.7 Giao diện thiết bị cấp nguồn 50 Hình 5.8 Kết hiển thị đo nhiệt độ, nhịp tim Sp02 50 Hình 5.9 Kết so sánh thực nghiệm đo nhiệt độ 50 Hình 5.10 Kết so sánh thực nghiệm đo nhịp tim Spo2 52 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH xi LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật cảm biến MAX30100………………………….9 Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật Arduino Mega 2560……………………………….11 Bảng 2.3 Ưu điểm nhược điểm công nghệ bluetooth……………………… 13 Bảng 2.4 Bảng thông số kỹ thuật OLED……………………………………… 14 Bảng 3.1 Công suất tiêu thụ mạch điện…………………………………….18 Bảng 4.1 Danh sách dụng cụ thi công mạch……………………………… 27 Bảng 4.2 Danh sách linh kiện, module, cảm biến sử dụng hệ thống…29 Bảng 4.3 Chi tiết linh kiện, vật liệu để thi cơng mơ hình………………… 34 Bảng 5.1 Bảng so sánh thiết bị với nhiệt kế hồng ngoại……………………… 51 Bảng 5.2 Bảng so sánh giá trị nhịp tim, Spo2 đo máy theo dõi monitor comen thiết bị người đo trạng thái bình thường……………………… 53 Bảng 5.3 Bảng so sánh giá trị nhịp tim, Spo2 đo máy theo dõi monitor comen thiết bị người đo vừa tập thể dục………………………………….53 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP- Y SINH xii TĨM TẮT Ngày nay, khoa học công nghệ phát triển cách mạnh mẽ, việc ứng dụng thiết bị điện tử vào đời sống ngày trở nên phổ biến Trong nhu cầu theo dõi sức khỏe ngày trở nên cần thiết ứng dụng nhiều chăm sóc sức khỏe y tế Nhịp tim, nồng độ oxy máu nhiệt độ yếu tố quan trọng để xác định tình trạng sức khỏe Biết thông số nhịp tim giúp người luyện tập thể thao xác định ngưỡng hoạt động nhịp tim để không vận động sức gây hại tới sức khỏe bị chấn thương Theo dõi nhịp tim thường xuyên giúp người phát kịp thời bệnh lý rối loạn nhịp tim Nội dung đề tài áp dụng kiến thức điện tử học để thiết kế mạch đo số nhịp tim, nồng độ oxy máu nhiệt độ Mạch gồm cảm biến nhiệt độ, nhịp tim, nồng độ oxy máu giao tiếp với điều khiển trung tâm Aduino Mega 2560 Không hiển thị liệu thơng qua OLED, mạch cịn hiển thị liệu qua App nhờ module Bluetooth Mô hình thiết kế dạng hình khối chứa đựng tất mạch cảm biến sử dụng Số liệu hiển thị trên OLED App trực quan, dễ nhìn Người dùng dựa vào liệu để có định biện pháp phịng tránh bệnh cách kịp thời BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH xiii