Bước 4: Gắn hộp đựng thuốc vào khay
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 29 Thi công tương tự cho hai khay đựng thuốc cịn lại
4.3.3 Mơ hình hồn thiện
Sau khi hoàn thành các bước thi cơng ở phần trên, nhóm thu được sản phẩm hồn thiện như hình 4.7.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP - Y SINH 30
4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 4.4.1 Lưu đồ giải thuật 4.4.1 Lưu đồ giải thuật
Hình 4.8. Lưu đồ hoạt động của hộp thuốc
Giải thích lưu đồ hoạt động của tồn hệ thống (hình 4.8):
Khi cấp nguồn cho mạch, vi điều khiển ESP8266 ESP-12E NODEMCU hoạt động và khởi tạo thư viện, các biến, cấu hình cho các chân sử dụng, thiết lập kết nối đến wifi chỉ định và database firebase.
Tiếp theo kiểm tra kết nối Wifi, nếu có kết nối thì sẽ đọc giá trị thời gian thực và đọc dữ liệu trên database Firebase.
Sau khi nhận giá trị từ Firebase, ESP8266 tiến hành xử lý giá trị nhận được. Việc kiểm tra hẹn giờ bắt đầu khi ESP8266 xử lý xong các giá trị nhận được
từ Firebase. Nếu các giá trị thời gian cài bằng giá trị thời gian thực thì bật led và buzzer cảnh báo.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 31 Sau 5 phút tính từ lúc kiểm tra hẹn giờ, trạng thái của công tắc không thay đổi
thì gửi tin nhắn nhắn với nội dung “Người bệnh chưa lấy thuốc”.
Hình 4.9. Lưu đồ đọc và hiển thị thời gian cài đặt trên App
Giải thích lưu đồ hình 4.9, ban đầu mở App, nhập mật khẩu, nếu nhập đúng sẽ mở qua màn hình cài đặt thời gian, hiển thị và lưu các biến thời gian đã cài ra màn hình. Nhấn Switch để gửi các giá trị cài lên cơ sở dữ liệu Firebase.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP - Y SINH 32
Hình 4.10. Lưu đồ đọc và hiển thị thời gian cài đặt trên Web
Giải thích lưu đồ hình 4.10:
Vào trang Web, nhấn nút đăng nhập và nhập mật khẩu. Nếu người sử dụng nhập đúng mật khẩu thì trang web sẽ chuyển sang giao diện quản lý thời gian cài đặt và ngược lại nó chuyển sang giao diện hiển thị khi đăng nhập sai. Sau khi nhập đúng mật khẩu, tiến hành nhập giờ, phút vào khung. Nhấn SET
để chuyển sang chế độ cài. Tiếp đó, nhấn ON để bật đồng hồ hẹn giờ, nhấn OFF nếu không tắt đồng hồ hẹn giờ. Để kết thúc thao tác cài đặt giờ trên Web, ta nhấn vào DONE.
Sau khi nhận dữ liệu từ App hoặc Web gửi qua, Data Firebase sẽ xử lý dữ liệu nhận được và hiển thị chúng lên.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 33
4.4.2 Phần mềm lập trình cho Module ESP8266
a. Giới thiệu phần mềm lập trình
Arduino IDE là phần mềm giúp cho việc lập trình các phần cứng mà nó hỗ trợ. Arduino IDE là mơi trường phát triển tích hợp chạy trên trên các máy tính cơ bản cá nhân. Môi trường này là một ứng dụng đa nền tảng (cross-platform) được viết bằng ngôn ngữ java. Arduino IDE này sẽ được sử dụng cho ngơn ngữ lập trình vi xử lý và project writing. Nó được thiết kế cho đối tượng mới làm quen với phần mềm.
b. Quá trình thực hiện
Để lập trình, gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch ESP8266, ta cần một cơng cụ lập trình đó Arduino IDE. Để cài đặt phần mềm này đầu tiên chúng ta cần thực hiện các bước sau: Vào trang Arduino.com và chọn mục Software. Chọn phiên bản và tiến hành download. Tiếp theo, tìm file đã tải về click chuột phải chọn Run as administrator, làm theo các bước hướng dẫn để hoàn tất việc cài đặt và viết chương trình cho hệ thống. Cuối cùng để nạp chương trình cho module ESP8266 NodeMCU ta phải cài đặt thư viện riêng cho module này.
4.4.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại
a. Giới thiệu phần mềm
Với mục tiêu: Hạn chế sự phức tạp phần cứng, có thể cài đặt thời gian uống thuốc thông qua ứng dụng trên điện thoại, bất kể ai cũng có thể sử dụng được. Qua tìm hiểu nhóm chọn MIT App Inventor vì khơng địi hỏi phải có kiến thức về ngơn ngữ lập trình, dễ dàng tạo ra những ứng dụng có ích trên hệ điều hành Android thay vì sử dụng Android Studio hoặc Java truyền thống với các thao tác đơn giản như kéo và thả các khối mã (blocks).
b. Quá trình thực hiện
Bước 1: Đăng nhập vào Mit App Inventer tiến hành truy cập vào địa chỉ: http://ai2.appinventor.mit.edu/ rồi đăng nhập bằng tài khoản Google để tạo Project. Bước 2: Tạo project: Sau khi đăng nhập, tại cửa sổ chính (My Project), bạn chọn Start new project, sau đó đặt trên cho project bạn muốn tạo thực hiện như bước 1 và 2 như hình 4.11.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 34
Hình 4.11. Tạo project
Bước 3: Thiết kế giao diện
Hệ thống gồm 3 màn hình chính (hình 4.12) gồm Screen1 Screen3 chức năng từng màn hình lần lượt là: Đăng nhập, cài đặt thời gian, đổi mật khẩu. Để thiết kế giao diện, người dùng chỉ cần click chuột vào Pallete (1) ở bên trái giao diện Mit App Inventor và kéo các Label, Button, … thả vào Screen mơ phỏng (2) trên màn hình ứng dụng của chúng ta để được giao diện sau….. Để cho đơn giản dễ sử dụng, ta nhấp vào các button và chọn Rename đặt tên theo ý chúng ta.
Hình 4.12. Giao diện thiết kế Project của App
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 35 Sau khi được giao diện như trên, ta tiến hành phần thiết kế các chức năng cho
giao diện bằng cách bấm vào Tab “Blocks” ở góc trên bên phải màn hình. Bên trái là các khối lệnh: Control, Logic, Math, Text, … và các khối lệnh ứng
với mỗi button. Để thực hiện một lệnh nào đó, ta sẽ thực hiện thao tác kéo thả click chuột vào khối lệnh và kéo vào màn hình.
Phần lập trình sẽ tập trung vào những sự kiện của ứng dụng, bao gồm:
Hình 4.13. Các khối Block trong Screen1
Màn hình 1 (hình 4.13) chứa các khối mã để hiển thị thông tin về đề tài tốt nghiệp, trong này dùng TextBox dùng để nhập mật Notifier1 để cảnh báo khi nhập sai mật khẩu. Dùng TinyDB để lưu giá trị mật khẩu. Nút Close để đóng App.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 36
(c)
(d)
Hình 4.14. Các khối Block trong Screen2
Màn hình 2: Cho phép cài đặt thời gian uống thuốc vào các buổi bằng TimePicker và gán giá trị giờ, phút bằng các biến Gio_CaiDat_, Phut_CaiDat_. Sau đó lưu lại các biến bằng TinyDB. Check box Repeat để mở khung chứa các nút chọn thứ trong tuần. Hình 4.14 mơ tả các khối trong Screen2 gồm khối cài đặt giờ, phút hình 4.14a; Khối chọn thứ trong tuần 4.14b; khối mở ra khung chứa thứ trong tuần hình 4.14c; khối gửi thời gian cải đặt lên Firebase 4.14d.
Hình 4.15. Các khối ở màn hình 3
Hình 4.15 mô tả các khối trong Screen3 gồm khối đổi mật khẩu và khối lưu mật khẩu, trong đó có 3 khung TextBox bao gồm: mã PIN, mật khẩu mới và khung Text nhập lại mật khẩu mới. Textbox Password_PIN có mã mặc định là “2020”. Muốn đổi
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 37 mật khẩu mới thành cơng cần nhập chính xác mã PIN và mật khẩu txt_RepeatPass phải khớp với txt_NewPass. Với nút “Lưu mật khẩu” dùng để cập nhật mật khẩu mới. Bước 5: Để có thể tải dự án về điện thoại, các bạn vào mục Build chọn App (project QR code for apk) theo thứ tự các bước trong hình 4.16.
Hình 4.16. Thao tác tải dự án về điện thoại
Bước 6: Quét mã QR, xuất hiện trên màn hình (hình 4.17) và tiến hành cài đặt App vào điện thoại.
Hình 4.17. Qt mã QR
Nhóm sử dụng firebase để nhận giá trị cài đặt thời gian từ App và Web để gửi giá trị nhận được xuống khối xử lý trung tâm vì Firebase là nền tảng phát triển ứng dụng dành cho thiết bị di động. Dữ liệu được cập nhật theo thời gian thực mà khơng có bất kỳ độ trễ hay trì hỗn nào. Ngồi ra, nó dễ tích hợp với dự án dựa trên ESP8266
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP - Y SINH 38 và có thể được kết hợp với MIT App Inventor để có thể tạo ra một ứng dụng IoT thuận tiện. Các bước để tạo một project firebase:
Bước 1: Truy cập vào đường link “firebase.google.com”
Bước 2: Nhấp vào “Go to Console” ở góc trên cùng bên phải như hình 4.18, Bước 3:Nhấp chuột vào “Add project và đặt tên cho dự án mới. Chấp nhận các điều khoản và điều kiện, tạo dự án và nhấp vào “Continue”.
Hình 4.18. Cửa sổ khởi tạo Project
Bước 4: Vào Database tìm mục Realtime Database và chọn Create database. Bước 5: Chọn Security time for Realtim Database Start in test mode Enable.
Bước 6: Nhấp vào Rules và thiết lập như hình 4.19.
Bước 7: Vào biểu tượng cài đặt (hình bánh răng) chọn Project settings Service accounts Database secrets Nhập vào chữ Show và sao chép “secret key” theo các thao tác 1 đến 4 như hình 4.20. Chúng ta sẽ cần đến key này khi thiết kế ứng dụng.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 39
Hình 4.19. Thiết lập Rules cho Firebase
Hình 4.20. Cách xem Secret của cơ sở dữ liệu
Sau khi thực hiện các bước trên, ta thu được cơ sở dữ liệu firebase hoàn chỉnh như hình 4.21. Trong đó, khung số 1 chứa đường link FIREBASE_HOST sử dụng để đưa vào chương trình kết nối với firebase trên phần mềm Arduino IDE, khung số 2 chứa các biến gửi lên từ Web và khung số 3 chứa các biến gửi lên từ App để đọc các giá trị thời gian cài đặt lên giao diện quản lý của Firebase Database.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 40
Hình 4.21. Giao diện làm việc database hồn chỉnh
4.4.4 Phần mềm lập trình Web a. Giới thiệu phần mềm a. Giới thiệu phần mềm
CSS là ngơn ngữ giúp trình duyệt hiểu được các thiết lập định dạng và bố cục cho trang web, cho phép bạn điều khiển thiết kế của nhiều thành phần HTML. Ngôn ngữ này được soạn thảo bằng rất nhiều editor phổ biến hiện nay như Notepad++, Atom, Sublime Text, Visual Studio Code, … Trong đó Sublime Text là editor có giao diện trực quan và dễ sử dụng nhất. Sau đây là hướng dẫn sử dụng Sublime Text để lập trình web cơ bản. Link tải: http://www.sublimetext.com/. Để cài đặt Sublime Text ta truy cập vào đường link bên trên rồi bấm vào “DOWNLOAD FOR WINDOWS” để tải file về máy, sau đó tiến hành cài đặt.
b. Sử dụng Sublime Text
Sau khi cài đặt thành công phần mềm, tiến hành mở phần mềm lên. Giao diện của phần mềm như hình 4.22, gồm hai phần chính: Thanh cơng cụ (1) với các nút chức năng của phần mềm và (2) là vùng code editor để soạn thảo code.
Soạn thảo code lập trình cho Web, chỉ nhần nhấp vào vùng code editor và tiến hành soạn thảo code. Sau đó lưu lại bằng cách vào “File” trên thanh bảng chọn và chọn “Save as…” hoặc nhấn tổ hợp phím “Ctrl + Shift + S” để lưu tên cũng như chọn nơi muốn lưu. Để lưu 1 file HTML ta phải đặt tên file theo dạng “< tên file >.html”, tương
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 41 tự với file JavaScript là “<tên file>.js” và file CSS là “<tên file>.css”. Các file HTML, JavaScript và CSS này phải được đặt trong cùng một thư mục và sau đó thư mục sẽ được upload lên Firebase để trang web có thể hoạt động.
Hình 4.22. Giao diện Sublime Text Các thao tác để host trang web lên Firebase: Các thao tác để host trang web lên Firebase:
Đầu tiên, ta cần phải tải và cài đặt phần mềm tên Node.js về máy tính. Tiếp theo, tiến hành cài đặt Firebase CLI, giúp cung cấp đa dạng các công cụ cho việc quản lý, giám sát cũng như triển khai một project lên Firebase hosting. Để cài đặt Firebase CLI, ngay tại folder chứa các file, mở cửa sổ cmd và nhập lệnh commad: “npm install –g firebase-tools” và chờ một khoảng thời gian để hoàn tất việc cài đặt. Sau đó ta dùng lệnh command: “firebase login” để đăng nhập vào gmail muốn sử dụng tương tự dùng lệnh firebase logout để đăng xuất và thực hiện các bước khởi tạo được thể hiện như trong hình 4.23: Nhập Y Hosting chọn một project ở trên firebase đặt tên thư mục để chứa các file của project (ví dụ như tên thư mục là public) Y
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP - Y SINH 42
Hình 4.23. Các bước khởi tạo Firebase
Cuối cùng, di chuyển các file project vào thư mục public trong thư mục đã mở cửa sổ cmd, sau đó quay lại cửa sổ cmd và gõ: firebase deploy để triển khai project.
4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 4.5.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng 4.5.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng
Bước 1: Kiểm tra xem đã chia thuốc vào hộp thuốc hay chưa. Bước 2: Cấp nguồn cho hệ thống, hệ thống sử dụng nguồn là 5V. Bước 3: Kiểm tra kết nối wifi và Firebase.
Bước 4: Để hẹn giờ nhắc nhở uống thuốc, người sử dụng cần cài đặt trên App hoặc Web.
Với App SmartBillBox, hỗ trợ tối đa 5 đồng hồ hẹn giờ: sáng, trưa, chiều và 2 đồng hồ mở rộng khi muốn cài đặt thời gian khác phịng trường hợp: 1 buổi có trên 2 thời gian hẹn giờ (chỉ cài đặt khi cho thuốc đủ theo chỉ dẫn bác sĩ). Các bước thực hiện trên App:
Đầu tiên, nhấp vào biểu tượng trên màn hình điện thoại, để cài đặt được thời gian, chúng ta cần nhập mật khẩu đăng nhập.
Cài đặt thời gian bằng cách nhấn vào chữ “Time” và dùng các phím “+” hoặc “-” để thay đổi thơng số giờ hoặc phút.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 43 Tiếp theo, chọn thứ trong tuần để bằng cách nhấp ơ Repeat, nó sẽ hiện ra các
1 loạt các nút nhấn từ thứ hai đến chủ nhật nhấn để chọn các thứ trong tuần. Cuối cùng nhấp vào cần gạt Switch để gửi các giá trị đã cài đặt lên Firebase. Với Web, truy cập theo đường link: Nhấn vào nút đăng nhập, nhập mật khẩu mặc định, điền vào khung giờ, phút cần hẹn giờ. Sau đó, ta nhấp vào nút “SET” để gửi giờ, phút muốn hẹn giờ lên Firebase. Cuối cùng nhấn vào nút “ON” để kích hoạt đồng hồ hẹn giờ. Nhấn “OFF” khi bạn muốn tắt đồng hồ hẹn giờ.
Lưu ý:
Muốn cài đặt thêm 2 đồng hồ mở rộng ta nhấn vào nút “Cài thêm giờ” và cài đặt như 3 đồng hồ sáng, trưa và chiều.
Nếu chưa đặt mật khẩu cá nhân thì ta nhấp vào dịng lệnh “Qn mật khẩu? / Đổi mật khẩu?”. Sau khi màn hình 3 xuất hiện, ta nhấp vào nút “Đặt mật khẩu”. Nhập mã PIN mặc định, tiến hành nhập mật khẩu mới như mong muốn, bấm “Lưu mật khẩu”.
4.5.2 Quy trình thao tác
Thao tác cài đặt thời gian trên App hình 4.24.
Hình 4.24. Quy trình cài đặt thời gian uống thuốc bằng App
Thao tác cài đặt thời gian trên Web hình 4.25:
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP - Y SINH 44
Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 5.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Trong khoảng 16 tuần thực hiện này nhóm đã biết cách thiết kế một hệ thống hoàn chỉnh từ phần cứng đến phần mềm. Về phần cứng, biết cách sử dụng các module cần thiết trong đề tài, và biết nguyên lý hoạt động của các linh kiện như module ESP8266, module SIM800A, LCD 16x2. Biết được thông số, thành phần ngoại vi, hoạt động của chip vi điều khiển ESP8266, thêm vào đó biết sử dụng thời gian lấy từ NTP Server. Có thể thiết kế mơ hình cho đồ án. Biết được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, quy trình vận hành của một hộp thuốc thông minh. Về phần mềm, biết