Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện tử truyền thông: Thiết kế và thi công thiết bị giám sát nhịp tim và nồng độ oxy trong máu

Chia sẻ: Trần Thị Tan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:114

Thêm vào BST

Báo xấu

197
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là Thiết kế và thi công mô hình hệ thống theo dõi, giám sát nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và đồ thị điện tim, tức thời và có thể hoạt động liên tục, đồng thời gửi các thông số dữ liệu đo được qua mạng wifi hiển thị trên ứng dụng di động để nâng cao khả năng giám sát, theo dõi.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện tử truyền thông: Thiết kế và thi công thiết bị giám sát nhịp tim và nồng độ oxy trong máu

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 18 tháng 12 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Phi Lân MSSV: 15141195 Kim Thanh Huy MSSV: 15141171 Chuyên ngành: Công Nghệ Kĩ Thuât Điện tử Truyền Thông Mã ngành: 11 Hệ đào tạo: Đại học chính quy-Sư phạm Mã hệ: 1 Khóa: 2015 Lớp: 159410DT I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ GIÁM SÁT NHỊP TIM VÀ NỒNG ĐỘ OXY TRONG MÁU II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Nguyễn Đình Phú, “Giáo trình vi xử lý ”, NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM, 2014 - Nguyễn Hữu Phương, “Xử lí tín hiệu số”, NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM, 2015 - Khoa Y,“ Kĩ thuật đo và phân tích điện tâm đồ bình thường”, NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM, 2015. - Nguyễn Thanh Hoàng, Nguyễn Khoa Nam, “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG VÒNG TAY ĐO NHỊP TIM SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ IoTs”, Đồ Án Tốt Nghiệp ĐH, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, 2019. 2. Nội dung thực hiện: - NỘI DUNG 1: Tiến hành nguyên cứu về nhịp tim và đồ thị điện tim . - NỘI DUNG 2: Đọc cảm biến thu được giá trị và cho đi qua 3 bộ lọc bằng vi xử lí - truyền giá trị thu được qua chuẩn truyền không dây. - NỘI DUNG 3:Nhận dữ liệu từ chuẩn truyền không giao tiếp với vi điều khiển chính qua chuẩn truyền UART. - NỘI DUNG 4 : Thiết kế board mạch điều khiển màn hình chuẩn FSMC và khối nhận dữ liệu - NỘI DUNG 5: Xử lí và xuất dữ liệu lên màn hình LCD dạng số và dạng điện tim. - NỘI DUNG 6: Viết ứng dụng Android hiển thị các dữ liệu trên màn hình LCD ii
- NỘI DUNG 7: Thiết kế và thi công mô hình hệ thống hoàn chỉnh - NỘI DUNG 8: Đánh giá kết quả thực hiện và so sánh với các thiết bị đang có trên thị trường. - NỘI DUNG 9: Viết báo cáo đề tài. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 28/08/2019 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/12/2019 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Phan Vân Hoàn CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iii
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 15 tháng 12 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Phi Lân Lớp: 159410DT MSSV:15141195 Họ tên sinh viên 2: Kim Thanh Huy Lớp: 159410DT MSSV:15141171 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ GIÁM SÁT NHỊP TIM VÀ NỒNG ĐỘ OXY TRONG MÁU Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Tuần 1 - Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ án, tiến hành chọn đề tài, GVHD tiến hành xét duyệt đề (26/8 - 2/9) tài. Tuần 2 - Viết đề cương tóm tắt nội dung đồ án. (3/9 - 10/3) Tuần 3 - Tìm hiểu nhịp tim và đồ thị điện tim. - Tìm hiểu về công nghệ truyền không dây của (11/9 - 18/9) NodeMCU ESP8266. Tuần 4 -Tìm hiểu về màn hình TFT 7 inch. (19/9 - 26/9) - Hiển thị thông số, đồ thị trên màn hình LCD TFT - Tiến hành vẽ mạch nguyên lí và mạch PCB trên Altium cho board STM32F407 điều khiển màn hình Tuần 5 - Tìm hiểu và nghiên cứu hiển thị dạng sóng điện tim (27/9 - 4/10) trên màn hình LCD, và điện thoại Android. Tuần 6 - Tiến hành hàn linh kiện mạch in và kiểm tra. - Tìm hiểu cách lập trình trên app Inventer (5/10 - 12/10) Tuần 7 - Thiết kế board đo nhịp tim với vi điều khiển - Lập trình điều khiển hiển thị trên STM32F4 (13/10 - 20/10) iv
- Lập trình trên ESP8266 Node MCU giao tiếp với Tuần 8 cảm biến nhịp tim MAX30100. (21/10 - 28/10) - Tiến hành truyền và nhận dữ liệu giữa 2 module Tuần 9 - 10 ESP8266. - Hoàn thiện app Android hiển thị nhịp tim và tín (29/11 - 12/11) hiệu điện tim. Tuần 11 - Hiển thị giá trị nhịp tim và đồ thị điện tim trên màn hình LCD TFT (13/11 - 20/11) Tuần 12 - 13 - Hoàn thiện và cải tiến chương trình. (21/11 - 5/12) Tuần 14 - Tiến hành đóng gói mô hình và hoàn thiện sản phẩm (6/5- 12/5) - Tiến hành viết báo cáo cho đề tài Tuần 15 - Chỉnh sửa báo cáo theo yêu cầu GVHD (6/12 – 13/12) Tuần 16-17 - Nộp quyển báo cáo và báo cáo đề tài. (14/12 - 28/12) - Thiết kế Slide báo cáo. GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) v
LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là công trình do bản thân nhóm tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và dưới sự hướng dẫn của ThS.Phan Vân Hoàn. Các số liệu trong đề tài được nhóm thu thập và không sao chép từ tài liệu hay công trình nào khác. Người thực hiện đề tài NGUYỄN PHI LÂN KIM THANH HUY LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Phan Vân Hoàn _ Giảng viên bộ môn Điện tử công nghiệp – y sinh đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài. Em xin gửi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử và các anh chị khóa trước đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 159410 đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Cảm ơn đến cha mẹ, người thân đã ở bên cạnh động viên trong suốt quá trình thực hiện đề tài này Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài NGUYỄN PHI LÂN KIM THANH HUY vi
LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Phan Vân Hoàn _ Giảng viên bộ môn Điện tử công nghiệp – y sinh đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài. Em xin gửi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử và các anh chị khóa trước đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 159410 đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Cảm ơn đến cha mẹ, người thân đã ở bên cạnh động viên trong suốt quá trình thực hiện đề tài này Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài NGUYỄN PHI LÂN KIM THANH HUY vii
MỤC LỤC Trang bìa .................................................................................................................. i Nhiệm vụ đồ án ....................................................................................................... ii Lịch trình ............................................................................................................... iv Cam đoan ............................................................................................................... vi Lời cảm ơn ............................................................................................................ vii Mục lục................................................................................................................. viii Liệt kê hình vẽ ....................................................................................................... xii Liệt kê bảng vẽ ………………………………………………… ...... …………...xv Tóm tắt ................................................................................................................. xii Chương 1. TỔNG QUAN ................................. Error! Bookmark not defined. 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................ Error! Bookmark not defined. 1.2. MỤC TIÊU ............................................. Error! Bookmark not defined. 1.2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........ Error! Bookmark not defined. 1.2.2 Phương pháp nghiên cứu ...................... Error! Bookmark not defined. 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................. Error! Bookmark not defined. 1.4. GIỚI HẠN .............................................. Error! Bookmark not defined. 1.5. BỐ CỤC ................................................. Error! Bookmark not defined. Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................... Error! Bookmark not defined. 2.1 LÍ THUYẾT VỀ NHỊP TIM VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TIM . Error! Bookmark not defined. 2.1.1 Khái niệm nhịp tim ................................ Error! Bookmark not defined. 2.1.2 Nồng độ oxy trong máu ......................... Error! Bookmark not defined. 2.1.3 Quá trình điện học của tim. .................... Error! Bookmark not defined. 2.1.4 Đo nhịp tim bằng phương pháp hấp thụ quang họcError! Bookmark not defined. viii
2.2 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP GIỮA CÁC MODULE Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Chuẩn giao tiếp I2C giữa MAX30100 và ESP8266 Node MCU. Error! Bookmark not defined. ix
2.2.2 Chuẩn giao tiếp UART giữa STM32F407 và ESP8266 Node MCUError! Bookmark not defined. 2.2.3 Chuẩn truyền không dây theo giao thức UDP ..... Error! Bookmark not defined. Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ................................................... 19 3.1 GIỚI THIỆU .............................................. Error! Bookmark not defined. 3.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG .... Error! Bookmark not defined. 3.3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNGError! Bookmark not defined. 3.3.1 Thiết kế khối cảm biến đô nhịp tim ........ Error! Bookmark not defined. a. Chức năng ............................................ Error! Bookmark not defined. b. Lựa chọn linh kiện ............................... Error! Bookmark not defined. c. Thông số kỹ thuật ................................ Error! Bookmark not defined. d. Sơ đồ nguyên lý ................................... Error! Bookmark not defined. e. Giải thích sơ đồ nguyên lí ................... Error! Bookmark not defined. 3.3.2 Thiết kế khối vi điều khiển đọc cảm biến và giao tiếp wifi ....... Error! Bookmark not defined. a. Chức năng ............................................ Error! Bookmark not defined. b. Lưa chọn linh kiện ............................... Error! Bookmark not defined. c. Thông số kỹ thuật ................................ Error! Bookmark not defined. d. Sơ đồ nguyên lý ................................... Error! Bookmark not defined. e. Giải thích nguyên lí ............................. Error! Bookmark not defined. 3.3.3 Thiết kế khối giao tiếp wifi ................. Error! Bookmark not defined. a. Chức năng ............................................ Error! Bookmark not defined. b. Lựa chọn linh kiện ............................... Error! Bookmark not defined. c. Thông số kĩ thuật ................................. Error! Bookmark not defined. x
d. Sơ đồ nguyên lí .................................................................................... 29 e. Giải thích sơ đồ nguyên lí ................................................................... 29 3.3.4 Thiết kế khối xử lý trung tâm điều khiển hiển thị………………Error! Bookmark not defined. a. Chức năng ............................................ Error! Bookmark not defined. b. Lựa chọn linh kiện ............................... Error! Bookmark not defined. c. Thông số kĩ thuật ................................................................................. 31 d. Sơ đồ nguyên lý ................................... Error! Bookmark not defined. e. Giải thích sơ đồ nguyên lí ................... Error! Bookmark not defined. 3.3.5 Thiết kế khối hiển thị giao diện người dùng .... Error! Bookmark not defined. a. Chức năng ............................................ Error! Bookmark not defined. b. Lựa chọn linh kiện ............................... Error! Bookmark not defined. c. Thông số kỹ thuật ................................ Error! Bookmark not defined. d. Sơ đồ nguyên lí .................................... Error! Bookmark not defined. e. Giải thích sơ đồ nguyên lí ................... Error! Bookmark not defined. 3.3.6 Thiết kế khối nguồn ............................ Error! Bookmark not defined. a. Chức năng ............................................ Error! Bookmark not defined. b. Lựa chọn linh kiện ............................... Error! Bookmark not defined. c. Thông số kỹ thuật ................................ Error! Bookmark not defined. d. Sơ đồ nguyên lí .................................................................................... 40 e. Giải thích sơ đồ nguyên lí ................................................................... 40 3.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ TOÀN MẠCH ........ Error! Bookmark not defined. 3.4.1 Sơ đồ nguyên lí....................................... Error! Bookmark not defined. 3.4.2 Giải thích sơ đồ nguyên lí ...................... Error! Bookmark not defined. xi
Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG .............. Error! Bookmark not defined. 4.1 GIỚI THIỆU ........................................... Error! Bookmark not defined. 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG ........................ Error! Bookmark not defined. 4.2.1 Thi công bo mạch ............................... Error! Bookmark not defined. a. Liệt kê linh kiện ................................... Error! Bookmark not defined. b. Tiến hành vẽ PCB................................ Error! Bookmark not defined. 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra ............................ Error! Bookmark not defined. 4.3 ĐÓNG GÓI MÔ HÌNH .......................... Error! Bookmark not defined. 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ...................................................................... 51 4.4.1 Lưu đồ giải thuật .............................................................................. 51 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển.............................................. 54 a. Phần mềm lập trình ESP8266.............. Error! Bookmark not defined. b. Phần mềm STM32CubeMX và Keil C V5 ........ Error! Bookmark not defined. 4.4.3 Phần mềm lập trình Android ............................................................ 63 4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC ............ Error! Bookmark not defined. Chương 5. KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ ................................... 70 5.1 KẾT QUẢ .................................................................................................. 70 5.1.1 Giao diện App Android ........................................................................ 70 5.1.2 Mô hình chạy thực tế ............................. Error! Bookmark not defined. 5.1.3 Kết quả so với đồng hồ fitbit. ................. Error! Bookmark not defined. 5.2 NHẬN XÉT ............................................................................................... 80 5.3 ĐÁNH GIÁ ................................................................................................ 81 Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................... 80 xii
6.1 KẾT LUẬN ............................................................................................ 82 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ......................................................................... 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 84 PHỤ LỤC....................................................................................................... 85 xiii
LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Các thể Hemoglobin tác động qua màng ............................................ 8 Hình 2.2: Quá trình điện học của tim .................................................................. 10 Hình 2.3: Đo nhịp tim bằng phương pháp hấp thụ quang học ............................ 11 Hình 2.4: Chuẩn giao tiếp I2C ............................................................................ 13 Hình 2.5: Truyền UART ..................................................................................... 15 Hình 2.6: So sánh giao thức truyền TCP và UDP............................................... 17 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................ 19 Hình 3.2: Nguyên lí hoạt động LED hồng ngoại ................................................ 21 Hình 3.3: Hình ảnh cảm biến MAX30100 .......................................................... 22 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý cảm biến MAX30100 .............................................. 22 Hình 3.5: Sơ đồ chân ESP8266 NodeMCU CP2102 .......................................... 25 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý ESP_8266 và MAX30100 ....................................... 26 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý ESP_8266 Node MCU CH340 ................................ 28 Hình 3.8 Mạch giao tiếp esp8266 với vi điều khiển chuẩn UART..................... 29 Hình 3.9 Ứng dụng ARM trong kĩ thuật điện tử................................................. 30 Hình 3.10: Hình ảnh chip STM32F407VET6 kiểu đóng gói LQF1000 ............. 32 Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lí STM32F407VET6 giao tiếp ngoại vi ..................... 33 Hình 3.12: Mạch Reset vi điều khiển mức thấp.................................................. 34 Hình 3.13: Mạch tạo dao động và thời gian thực................................................ 34 Hình 3.14: Hình ảnh LCD TFT mặt trước .......................................................... 37 Hình 3.15: Hình ảnh LCD TFT mặt sau ............................................................. 37 Hình 3.16: Giao tiếp LCD TFT với vi điều khiển chuẩn FSMC ........................ 38 Hình 3.17: Mạch hạ áp LM2596 ......................................................................... 40 Hình 3.18: Sơ đồ nguyên lí mạch hạ áp .............................................................. 40 Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lí board đọc cảm biến và truyền dữ liệu ..................... 42 Hình 3.20 Sơ đồ nguyên lí board nhận dữ liệu và hiển thị ................................. 43 Hình 4.1: PCB lớp trên Board STM điều khiển màn hình.................................. 47 Hình 4.2: PCB lớp dưới Board STM điều khiển màn hình ................................ 48 Hình 4.3: PCB định vị SMD Board STM điều khiển màn hình ......................... 48 Hình 4.4: Mô phỏng mạch giao tiếp màn hình ................................................... 49 xiv
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Hình 4.5: Mạch cảm biến đo nhịp tim ................................................................ 50 Hình 4.6: Mặt trước màn hình hiển thị kết quả ................................................... 51 Hình 4.7: Mặt cấp nguồn và nút nhấn reset ........................................................ 51 Hình 4.8: Lưu đồ thuật toán chương trình đọc cảm biến và truyền dữ liệu........ 52 Hình 4.9 Lưu đồ thuật toán chương trình con ghép chuỗi dữ liệu nhịp tim ....... 53 Hình 4.10 Lưu đồ thuật toán chương trình con ghép chuỗi tín hiệu điện tim .... 54 Hình 4.11 Lưu đồ thuật toán nhận dữ liệu và hiển thị ........................................ 55 Hình 4.12 Giao diện Aduino IDE mới khởi động............................................... 56 Hình 4.13 Giao diện Aduino IDE lập trình ......................................................... 57 Hình 4.14 Tiến hành tổng hợp và nạp chương trình ........................................... 58 Hình 4.15 Giao diện khởi động chương trình STM32CubeMX ......................... 58 Hình 4.16 Tạo 1 Project mới ............................................................................... 59 Hình 4.17 Giao diện cấu hình vi điều khiển ....................................................... 60 Hình 4.18 Cấu hình xung clock cho mạch .......................................................... 61 Hình 4.19 Lưu thông tin project và sinh code..................................................... 61 Hình 4.20 Cấu hình cho mạch nạp ...................................................................... 62 Hình 4.21 Cấu hình cho mạch reset .................................................................... 63 Hình 4.22 Tiến hành compile và nạp chương trình ............................................ 64 Hình 4.23 Giao diện tạo project MIT INVENTER............................................. 65 Hình 4.24 Thiết kế giao diện người dùng ........................................................... 66 Hình 4.25 Các lệnh lập trình cơ bản ................................................................... 67 Hình 4.26 Màn hình thiết bị khi cấp nguồn khởi động ....................................... 68 Hình 4.27 Cách đặt tay trên cảm biến như hình.................................................. 68 Hình 4.28 Màn hình hiển thị kết quả LCD ......................................................... 69 Hình 5.1 Giao diện màn hình khởi động của App .............................................. 70 Hình 5.2 Giao diện màn hình chính của App...................................................... 71 Hình 5.3 Giao diện đo ID1 của App ................................................................... 72 Hình 5.4 Giao diện đo ID2 của App ................................................................... 73 Hình 5.5 Giao diện đo Dual của App .................................................................. 74 Hình 5.6 Giao diện thông tin liên hệ ................................................................... 75 Hình 5.7 Giao diện khi hệ thống được cấp nguồn .............................................. 76 xiii
Hình 5.8 Giao diện đo khi chỉ có 1 cảm biến hoạt động..................................... 76 Hình 5.9 Giao diện đo khi cả 2 cảm biến cùng hoạt động .................................. 77 Hình 5.10 Đồng hồ thể thao Fitbit theo dõi tình trạng sức khỏe ........................ 78 Hình 5.11 Vị trí đeo đồng hồ ở cổ tay................................................................. 79 xiv
LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1: Chỉ số HR phụ thuộc vào giới tính và độ tuổi .................................................. 6 Bảng 2.2: Chỉ số HR đối với trạng thái hoạt động cơ thể………………………………. 7 Bảng 3.1: Bảng sơ đồ kết nối chân vi điều khiển……………………………………… 35 Bảng 3.2: Bảng dòng điện tiêu thụ của các thiết bị sử dụng……………………… ....... 39 Bảng 4.1. Danh sách các linh kiện.……………………………………………… ......... 45 Bảng 5.1. Bảnh so sánh mô hình với đồng hồ thể thao…………………………………79 xv
TÓM TẮT Chúng ta có thể thấy, những sự cố ảnh hưởng đến sức khỏe có thể xảy ra bất cứ lúc nào với chúng ta cũng như sự quan tâm chưa đúng về tim mạch thường xuyên trong đời sống thường ngày. Vì thế, chúng em đã đưa ra ý tưởng làm một thiết bị đo điện tim nhỏ gọn. Mục đích giúp chúng ta có thể theo dõi sức khỏe của người sử dụng một cách linh hoạt nhất. Ở thiết bị sẽ có chức năng đo nhịp tim và nồng độ oxy trong máu kết hợp với dạng điện tim. Vì vậy chúng em thực hiện đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY ĐO ĐIỆN TIM” mang lại những chức năng rất cần thiết để đảm bảo tính mạng và sức khỏe cho mọi người. Cũng như chức năng theo dõi nhịp tim giúp chúng ta biết và điều chỉnh các hoạt động tối ưu, có lợi cho sức khỏe, không gây hại hoặc chấn thương. Hệ thống gồm mạch đo sử dụng cảm biến MAX30100 giao tiếp với vi điều khiển ESP8266 Node MCU. Dữ liệu được truyền và nhận không dây qua wifi. Bộ hiển thị gồm có LCD TFT inch đủ để người dùng có thể theo dõi tình trạng sức khỏe của mình. Trên màn hình gồm có các chỉ số nhịp tim, SPO2 và dạng đồ thị điện tim theo thời gian. Ngoài ra, ứng dụng Android còn lấy dữ liệu không dây từ wifi hiển thị trên app giúp người thân có thể theo dõi người bệnh. xvi
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay với sự phát triển của ngành điện tử và ứng dụng điện tử đã giúp sự sáng tạo của con người trở thành hiện thực. Ngành điện tử và ứng dụng điện tử vào lĩnh vực y sinh đã tạo chỗ đứng và khẳng định được tầm quan trọng của mình đối với nhu cầu của con người. Nhưng sự cố ảnh hưởng đến sức khỏe có thể xảy ra bất cứ lúc nào với chúng ta nếu như chúng ta chưa có sự quan tâm chưa đúng về vấn đề tim mạch trong đời sống thường ngày. Mặc dù trình độ khoa học kỹ thuật trong nước về lĩnh vực y tế đang có những bước tiến lớn, tuy nhiên do là một nước đang phát triển, việc chăm lo đảm bảo cho sức khỏe người dân cũng có nhiều hạn chế và chưa được thật sự chú trọng. Với những nước phát triển như Mỹ, Anh, Úc, … việc theo dõi chăm sóc sức khỏe là cần thiết và rất được chú trọng. Có rất nhiều phần mềm theo dõi sức khỏe được lập trình với giao diện thân thiện người dùng, rất dễ sử dụng trên smartphone hay tablet, PC, laptop, vv kết hợp với các bệnh viện. Các tập đoàn, công ty lớn cũng rất chú trọng đến mảng y sinh với các sản phẩm phần cứng theo dõi sức khỏe như Apple Watch, Xiaomi Band, Samsung Gear Fit Wearables, vv đi kèm với phần mềm hỗ trợ tích hợp trên smartphone, tablet. Các thông số để có thể đánh giá được gần đúng tình trạng sức khỏe bao gồm: nhịp tim, huyết áp, nhiệt độ cơ thể. Tuy nhiên, với những hạn chế như trình độ, thời gian của thực hiện đồ án, yếu tố về công nghệ, đồ án sẽ chỉ tập trung vào giá trị nhịp tim để nghiên cứu và xử lý đồ thị điện tim, ngoài ra còn nguyên cứu nồng độ Oxi trong máu. Đối tượng chúng em chọn để theo dõi ở đây là người cao tuổi và người có tiền sử về tim mạch nên việc di chuyển đến bệnh viện để kiểm tra thường xuyên là rất khó khăn. Vì vậy chúng em đã đưa ra ý tưởng làm một thiết bị đo điện tim nhỏ gọn. Mục đích giúp chúng ta có thể theo dõi sức khỏe của người cao tuổi hoặc người có tiểu sử về tim mạch sử dụng tại gia đình một cách linh hoạt nhất. Thiết bị sẽ có chức năng đo nhịp tim và được hiển thị dạng số kết hợp với dạng điện tim (dạng sóng). Ngoài ra, còn có thể hiển thị nhịp tim và đồ thị điện tim trên ứng dụng điện thoại android để người nhà có thể theo dõi được mọi nơi. Nêu nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài: “Thiết kế và thi công thiết bị giám sát nhịp tim và nồng độ oxy trong máu” để thực hiện làm khóa luận tốt nghiệp. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.2. MỤC TIÊU Thiết kế và thi công mô hình hệ thống theo dõi, giám sát nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và đồ thị điện tim, tức thời và có thể hoạt động liên tục, đồng thời gửi các thông số dữ liệu đo được qua mạng wifi hiển thị trên ứng dụng di động để nâng cao khả năng giám sát, theo dõi. 1.2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu về phần mềm là các giải thuật để đo được nhịp tim, nồng độ oxi trong máu từ cảm biến MAX30100 chính xác, tức thời, đảm bảo hệ thống hoạt động đúng chức năng và thông tin tới người dùng qua mạng wifi, mạng di động. Cách thức lập trình ESP8266 Node MCU. Giao tiếp giữa board ESP8266 Node MCU và ARM. Lập trình STM32F407VET6 xuất màn hình FSMC. Phạm vi nghiên cứu trong khuôn khổ mô hình nhỏ áp dụng cho một hoặc hai người dùng, tuy nhiên có khả năng mở rộng thành hệ thống lớn. Ngoài ra, do kiến thức về lập trình ứng dụng android còn rất nhiều hạn chế nên nhóm sử dụng app inventor để lập trình. 1.2.2 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu các thông số chính của tín hiệu nhịp tim, từ đó xây dựng được giải thuật phù hợp nhằm giảm thiểu sai số đo đạc. Kiểm tra tính chính xác của phép đo bằng các thiết bị đang được sử dụng trên thị trường. Tiến hành thiết kế, xây dựng và thi công mô hình hệ thống giám sát nhịp tim. 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  NỘI DUNG 1: Tiến hành nguyên cứu về nhịp tim và đồ thị điện tim .  NỘI DUNG 2: Đọc cảm biến thu được giá trị và cho đi qua 3 bộ lọc bằng vi xử lí, truyền giá trị thu được qua chuẩn truyền không dây.  NỘI DUNG 3: Nhận dữ liệu từ chuẩn truyền không dây và giao tiếp với vi điều khiển chính qua chuẩn truyền UART.  NỘI DUNG 4: Thiết kế board mạch điều khiển màn hình chuẩn FSMC và khối nhận dữ liệu. 2