(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và thi công vòng đeo tay theo dõi nhiệt độ cơ thể, gửi cảnh báo về điện thoại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG VỊNG ĐEO TAY THEO DÕI NHIỆT ĐỘ CƠ THỂ, GỬI CẢNH BÁO VỀ ĐIỆN THOẠI GVHD:Nguyễn Thanh Hải SVTT:Phan Thị Mỹ Loan MSSV:16129034 SVTT:Phạm Thị Diễm My MSSV:16129039 SKL007334 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2020 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 CƠNG VỊNG ĐEO TAY THEO DÕI NHIỆT ĐỘ CƠ THỂ, GỬI CẢNH BÁO VỀ ĐIỆN THOẠI GVHD: PGS TS Nguyễn Thanh Hải SVTH: Phan Thị Mỹ Loan Phạm Thị Diễm My Tp Hồ Chí Minh – 08/2020 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -NGHIỆP – Y SINH Tp HCM ngày 02 t 08 năm NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG VỊNG ĐEO TAY THEO DÕI NHIỆT ĐỘ CƠ THỂ, GỬI CẢNH BÁO VỀ ĐIỆN THOẠI II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: Trước thực đề tài, nhóm tham khảo đọc tài liệu sau để có số liệu ban đầu: - Nguyễn Bá Tòng, Nguyễn Đặng Quốc Anh, Nguyễn Duy Hiển, “Thiết kế mơ hình tự động đo nhịp tim nhiệt độ thể người”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ Đại học Đà Nẵng năm 2012 - Nguyễn Thanh Hoàng, Nguyễn Khoa Nam, “Thiết kế thi cơng vịng tay đo nhịp tim sử dụng công nghệ IoTs”, Đồ Án Tốt Nghiệp, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2019 Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu hoạt động Wemos D1 Mini ESP8266, cách lập trình gửi liệu lên Web - Tìm hiểu lập trình Arduino - Xây dựng sơ đồ khối - Xây dựng sơ đồ nguyên lý ii - Lựa chọn linh kiện - Thiết kế mạch nhận tín hiệu nhiệt độ - Xây dựng thuật tốn thu phát tín hiệu tới người dùng Ubidots - Lập trình cảnh báo nhiệt tới người dùng - Mô mạch - Layout thi công mạch - Đánh giá nhận xét kết thực - Làm slide báo cáo - Viết báo cáo đề tài III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 09/03/2020 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 18/08/2020 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Nguyễn Thanh Hải CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iii TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGH Họ tên sinh viên 1: Phan Thị Mỹ Loan Lớp: 161290B Họ tên sinh viên 2: Phạm Thị Diễm My Lớp: 161290C Tên đề tài: Thiết kế thi cơng vịng đeo tay theo dõi nhiệt độ thể, gửi cảnh báo điện thoại Tuần/ngày Tuần (9/3 – 15/3) Tuần (16/3 – 22/3) Tuần (23/3 – 29/3) Tuần (30/3 – 5/4) Tuần (6/4 – 12/4) Tuần (13/4 – 19/4) Tuần (20/4 – 26/4) Tuần (27/4 – 3/5) Tuần 9, 10 (4/5 – 17/5) Tuần 11 (18/5 – 24/5) i v Tuần 12 (25/5 – 31/5) Tuần 13 (1/6 – 7/6) Tuần 14, 15 (8/6 – 21/6) Tuần 16 (22/6 – 28/6) Tuần 17 (29/6 – 5/7) Tuần 18, 19 (6/7 – 26/7) Tuần 20 (27/7 – 2/8) Tuần 21, 22 (3/8 – 18/8) GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) PGS TS Nguyễn Thanh Hải v LỜI CAM ĐOAN Đề tài nhóm tự thực dựa vào hướng dẫn PGS TS Nguyễn Thanh Hải số tài liệu, không chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Nếu có gian lận nào, nhóm xin chịu hồn tồn trách nhiệm Sinh viên thực đề tài Phan Thị Mỹ Loan Phạm Thị Diễm My vi LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực hiện, nhóm hồn thành đề tài “Thiết kế thi cơng vịng đeo tay theo dõi nhiệt độ, gửi cảnh báo điện thoại” Để có thành trên, ngồi cố gắng thành viên nhóm, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS TS Nguyễn Thanh Hải – Giảng viên môn Điện tử Công nghiệp – Y Sinh tận tình hướng dẫn giúp đỡ, tạo điều kiện để nhóm hồn thành tốt đề tài Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến đội ngũ Giảng viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, đặc biệt Qúy thầy cô khoa Điện – Điện tử truyền đạt kiến thức môn đại cương chun mơn giúp nhóm có kiến thức bổ ích sở vững vàng để áp dụng vào đề tài này, đồng thời tảng cho tương lai sau chúng em Đồng thời, nhóm xin cảm ơn anh chị khóa trước tập thể lớp 161290 nhiệt tình giúp đỡ, từ tài liệu liên quan đến đề tài đến việc đóng góp ý kiến chia sẻ kinh nghiệm Cảm ơn gia đình, người thân bạn bè giúp đỡ, động viên nguồn động lực tinh thần lớn, tạo cho chúng em điều kiện tốt suốt trình học tập hoàn thành Đồ án Tốt nghiệp Trong trình thực hiện, kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót Rất mong nhận góp ý Q thầy bạn để đề tài hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực đề tài Phan Thị Mỹ Loan Phạm Thị Diễm My vii CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Về phần mềm, nhóm hồn thành mục tiêu đề tài đặt ra: hiển thị cập nhật liên tục giá trị nhiệt độ, có biểu đồ để theo dõi nhiệt độ, có lịch sử cập nhật nhiệt độ qua thời điểm, cài đặt ngưỡng nhiệt độ để cảnh báo còi Buzzer cảnh báo SMS hay Gmail điện thoại Giao diện đơn giản, dễ theo dõi Tuy nhiên, số nhược điểm thao tác phức tạp, chẳng hạn để cài đặt số điện thoại gửi SMS cảnh báo hay Gmail phải thực nhiều bước Về kết đo, sản phẩm nhóm đo giá trị nhiệt độ thể, kết tương đối xác so với thiết bị khác so với nhiệt độ chuẩn bình thường, nhiên, cịn sai số lớn số lần đo Bên cạnh đó, lúc bắt đầu đo, kết đo nhóm cịn chưa ổn định thấp so với thiết bị đo khác, nguyên nhân cảm biến chưa có đủ thời gian tiếp xúc với da Vì vậy, để khắc phục, cần đeo sản phẩm vào tay khoảng – phút thực lấy kết quả, đồng thời ý để cảm biến vào sát nách nhất, kết đo xác 5.2.2 Đánh giá Sau khoảng thời gian nghiên cứu, tìm hiểu thực đề tài, nhóm đáp ứng mục tiêu ban đầu đề tài Tuy nhiên, vân hạn chế Từ đó, nhóm nêu số đánh giá sản phẩm nhóm sau hồn thành a Ưu điểm - Mơ hình sản phẩm dễ sử dụng, thao tác - Đảm bảo an toàn cho người sử dụng - Mơ hình bền, hoạt động ổn định - Kết đo xác so với sản phẩm khác - Dễ lắp đặt, giá thành rẻ b Nhược điểm - Chưa có tính thẩm mỹ cao - Mơ hình sản phẩm kích thước cịn to so với sản phẩm khác - Phần dây đeo ngắn, không phù hợp với tất người sử dụng - Dễ bị sai số để cảm biến không vị trí - Chưa kết hợp cài đặt ngưỡng nhiệt độ cảnh báo Buzzer SMS - Khi khơng kết nối Wifi thiết bị khơng hoạt động BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Qua đề tài “Thiết kế thi cơng vịng đeo tay theo dõi nhiệt độ thể, gửi cảnh báo điện thoại”, nhóm nghiên cứu thực vấn đề mục tiêu đặt ban đầu đề tài Trong q trình thực hiện, nhóm đạt kết định Nhóm biết cách sử dụng cảm biến nhiệt độ, hiểu nguyên lý cảm biến, lập trình cảnh báo nhiệt tới người dùng Bên cạnh đó, nhóm tìm hiểu nghiên cứu cách gửi liệu lên Web, sử dụng Ubidots gửi SMS, Gmail cảnh báo Hệ thống Board mạch chạy tương đối ổn định, kết đo tương đối xác so với thiết bị khác Nhìn chung, nhóm đạt khoảng 90% mục tiêu ban đầu đặt Tuy nhiên, kiến thức thời gian cịn hạn hẹp, nên khơng thể tránh khỏi sai sót Mơ hình thi cơng thiết bị kích thước cịn lớn, tính thẩm mỹ chưa cao Ngoài ra, đeo thiết bị vào tay, cần có khoảng thời gian để cảm biến nhiệt độ thích ứng với da, đó, cần có thời gian để thu kết xác Giao diện hiển thị cịn đơn giản, chưa ứng dụng hết tính Ubidots Từ đó, nhóm đưa hướng phát triển hợp lý 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong tương lai, chế tạo thiết bị vịng đeo tay với kích thước nhỏ gọn hơn, kết hợp đo thơng số thể: nhịp tim, huyết áp, nhiệt độ thể, nồng độ Oxy bão hòa máu SpO2 , … Ngồi ra, phát triển đáp ứng ứng dụng khác kết nối với Bluetooth với điện thoại để tiện theo dõi khơng có Wifi, thêm chức chẩn đốn, cảnh báo tình trạng bệnh cách kịp thời xác Về phần mềm, phát triển tài khoản quản lý nhiều thiết bị lúc, lưu trữ lại liệu gặp cố không kết nối mạng cập nhật lại liệu kết nối mạng, xuất báo cáo cho người dùng dạng Excel BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Vân Nam - Nguyễn Thị Bích Hồng, “Thân Nhiệt: Chìa Khóa Để Sống Khỏe Mạnh Và Trường Thọ”, Nhà Xuất Bản Hồng Đức, 06-2019 [2] Lê Trọng Hồng – Võ Đình Ln, “Thiết kế thi công hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm, cường độ gió, cường độ sáng qua sms dùng nguồn pin sạc lượng mặt trời”, Đồ Án Tốt Nghiệp, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2019 [3] Nguyễn Bá Tòng, Nguyễn Đặng Quốc Anh, Nguyễn Duy Hiển, “Thiết kế mơ hình tự động đo nhịp tim nhiệt độ thể người”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ Đại học Đà Nẵng năm 2012 [4] Nguyễn Thanh Hoàng, Nguyễn Khoa Nam, “Thiết kế thi cơng vịng tay đo nhịp tim sử dụng cơng nghệ IoTs”, Đồ Án Tốt Nghiệp, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2019 [5] Nguyễn Đình Phú, Trương Ngọc Anh, “Giáo Trình Vi Điều Khiển”, khoa Điện- Điện Tử, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2013 [6] Lê Mỹ Hà, Phạm Quang Huy, “Lập trình IOT với Arduino”, Nhà Xuất Bản Thanh Niên, 2017 [7] YSI Precision Temperature Group, “YSI Precision Thermistors & Probes”, 2002 [8] Phạm Minh Tuấn, “MQTT”, 25/5/2020, [9] Maria Carlina Hernandez, “Ubidots Basics: Devices, Variables, Dashboards, and Alerts”, 5/6/2020 < help.ubidots.com/> [10] Phạm Minh Tuấn, “Smartconfig”, 16/6/2017 < arduino.esp8266.vn> BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 69 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Code chương trinh Khởi tạo chương trình #include #include #include #include #include #include #include "UbidotsESPMQTT.h" #include #include #define TOKEN "BBFF-tpTgIYb91n4752VzEY3T4nVMWQVBB9" // Your Ubidots TOKEN #define MQTTCLIENTNAME "MyMyMy" // Your MQTT Client Name, it must be unique so we recommend to choose a random ASCCI name #define DEVICE_LABEL "control" // Put here your Ubidots device label #define VARIABLE_LABEL "set-an-alarm" // Put here your Ubidots variable label #define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels #define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels / Declaration for an SSD1306 display connected to I2C (SDA, SCL pins) Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1); double Vout, adc_value, Rth, temperature; const double VCC const double R2 = 9890; const double adc_resolution = 1023; // 10-bit adc const double A = const double B = const double C = float temperatureAlarm = 38; const int buzzer = 13 ;//pin D4 unsigned long previousMillis = 0; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 70 PHỤ LỤC const long intervalScreen = 15000; const long intervalButton = 1000; const int BUTTON_PIN = 12; // the number of the pushbutton pin int flagScreen=2; int flagMute=0; const unsigned char alarm [] PROGMEM = { 0x01, 0x00, 0x03, 0x80, 0x07, 0xc0, 0x0f, 0xe0, 0x1f, 0xf0, 0x1f, 0xf0, 0x1f, 0xf0, 0x1f, 0xf0, 0x1f, 0xf0, 0x1f, 0xf0, 0x3f, 0xf8, 0x7f, 0xfc, 0x00, 0x00, 0x07, 0xc0, 0x03, 0x80 }; int analogPin = A0; Ubidots client(TOKEN, MQTTCLIENTNAME); /**************************************** * Auxiliar Functions ****************************************/ void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) { Serial.print("Message arrived ["); Serial.print(topic); Serial.print("] "); for (int i=0;itemperatureAlarm)&&(flagMute==0)) { flagMute=1; flagScreen=1; digitalWrite(buzzer,LOW); Serial.println("Tat bao dong"); DisplayCreen(); } } else { flagScreen=1; Serial.println("Nhan lan"); if((temperature>temperatureAlarm)&&(flagMute==0)) { flagMute=1; digitalWrite(buzzer,LOW); Serial.println("Tat bao dong"); DisplayCreen(); } } DisplayCreen(); } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 73 PHỤ LỤC } void DisplayCreen() { if (flagScreen==1) { unsigned long currentMillis = millis(); display.clearDisplay(); display.setTextSize(1.5); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(43, 10); display.print("Temperature: "); display.setTextSize(2.8); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(45, 30); display.print(temperature,1); display.print((char)247); display.print("C"); display.drawBitmap(5, 5, thermometer, 27, 62, WHITE); if(temperature>temperatureAlarm) { display.setTextSize(1.75); display.setCursor(47, 55); display.print("TAKE CARE"); } else { display.setTextSize(1); display.drawBitmap(50, 47, alarm, 15, 15, WHITE); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(68, 55); display.print(temperatureAlarm,1); display.print((char)247); display.print("C"); } display.display(); Serial.println("Che hien thi man hinh 15 giay"); if (currentMillis - previousMillis >= intervalScreen) { previousMillis = currentMillis; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 74 PHỤ LỤC flagScreen=0; } } if (flagScreen==2) { display.clearDisplay(); display.setTextSize(1.5); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(43, 10); display.print("Temperature: "); display.setTextSize(2.8); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(45, 30); display.print(temperature,1); display.print((char)247); display.print("C"); display.drawBitmap(5, 5, thermometer, 27, 62, WHITE); if(temperature>temperatureAlarm) { display.setTextSize(1.75); display.setCursor(47, 55); display.print("TAKE CARE"); } else { display.setTextSize(1); display.drawBitmap(50, 47, alarm, 15, 15, WHITE); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(68, 55); display.print(temperatureAlarm,1); display.print((char)247); display.print("C"); } Serial.println("Che luon luon hien thi man hinh"); if(digitalRead(BUTTON_PIN)==0) { if(temperature>temperatureAlarm) { flagMute=1; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 75 PHỤ LỤC flagScreen=1; digitalWrite(buzzer,LOW); DisplayCreen(); } else { flagScreen=0; DisplayCreen(); digitalWrite(buzzer,LOW); } while(digitalRead(BUTTON_PIN)==0) { delay(10); } } } else if(flagScreen==0) { display.clearDisplay(); display.display(); Serial.println("Tat man hinh"); } } void TemperatureAlarm() { if((temperature>temperatureAlarm)&&(flagMute==0)) { monitor.blink(); flagScreen=2; } else { digitalWrite(buzzer,LOW); } if(temperature= 10){ WiFi.beginSmartConfig(); while(1){ delay(1000); //Kiểm tra kết nối thành công in thông báo if(WiFi.smartConfigDone()){ Serial.println("SmartConfig Success"); break; } } } } Serial.println(""); Serial.println(""); WiFi.printDiag(Serial); // Khởi tạo server Serial.println("Server started"); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 78 PHỤ LỤC // In địa IP Serial.println(WiFi.localIP()); // Nhận gói tin gửi từ ESPTouch Udp.parsePacket(); //In IP ESP8266 while(Udp.available()){ Serial.println(Udp.remoteIP()); Udp.flush(); delay(5); } delay(1000); client.begin(callback); //client1.wifiConnection(WIFINAME, WIFIPASS); client.begin(callbackAlarm); client.ubidotsSubscribe(DEVICE_LABEL, VARIABLE_LABEL); //Insert the dataSource and Variable's Labels } void loop() { / put your main code here, to run repeatedly: Udp.parsePacket(); //In IP ESP8266 while(Udp.available()){ Serial.println(Udp.remoteIP()); Udp.flush(); delay(5); } if(!client.connected()){ client.reconnect(); } / if(!client1.connected()){ / client1.reconnect(); / client1.ubidotsSubscribe(DEVICE_LABEL, VARIABLE_LABEL); //Insert the dataSource and Variable's Labels / } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 79 PHỤ LỤC float analog = analogRead(analogPin); //float analogSmooth100 = as100.analogReadSmooth(analogPin); float analogSmooth10 = as.smooth(analog); Calculate_Temp(); doSwitchStatement(); DisplayScreen(); TemperatureAlarm(); for(int i=0; i