Đồ án Hệ thống đo dạc, theo dõi huyết áp và nhiệt độ cơ thể sử dụng Kid Arduino (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Hệ thống đo dạc, theo dõi huyết áp và nhiệt độ cơ thể sử dụng Kid Arduino (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG HỆ THỐNG ĐO DẠC, THEO DÕI HUYẾT ÁP VÀ NHIỆT ĐỘ CƠ THỂ SỬ DỤNG KID ARDUINO GVHD: ThS. TRƯƠNG NGỌC ANH SVTH: NGUYỄN HOÀI NAM MSSV: 12141142 SVTH: NGUYỄN ĐỨC THẮNG MSSV: 12141217 S K L 0 0 4 1 2 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06/2016
2. 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG ĐO ĐẠC, THEO DÕI HUYẾT ÁP VÀ NHIỆT ĐỘ CƠ THỂ SỬ DỤNG KIT ARDUINO GVHD: ThS.Trương Ngọc Anh SVTH: Nguyễn Hoài Nam MSSV: 12141142 SVTH: Nguyễn Đức Thắng MSSV: 12141217 Tp. Hồ Chí Minh – 06/2016
3. 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG ĐO ĐẠC, THEO DÕI HUYẾT ÁP VÀ NHIỆT ĐỘ CƠ THỂ SỬ DỤNG KIT ARDUINO GVHD: ThS. Trương Ngọc Anh SVTH: Nguyễn Hoài Nam MSSV: 12141142 SVTH: Nguyễn Đức Thắng MSSV: 12141217 Tp. Hồ Chí Minh – 06/2016 i
4. TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Tp. HCM, ngày 20 tháng 06 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Hoài Nam MSSV: 12141142 Nguyễn Đức Thắng MSSV: 12141217 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 01 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2012 Lớp: 12141DT2 I. TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG ĐO ĐẠC, THEO DÕI HUYẾT ÁP VÀ NHIỆT ĐỘ CƠ THỂ SỬ DỤNG KIT ARDUINO II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: (ghi những thông số, tập tài liệu tín hiệu, hình ảnh, ) 2. Nội dung thực hiện: (ghi những nội dung chính cần thực hiện như trong phần tổng quan) III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/03/2016 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/07/2016 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Trương Ngọc Anh CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
5. TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Tp. HCM, ngày 10 tháng 03 năm 2016 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Hoài Nam Lớp: 12141DT2B MSSV: 12141142 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Đức Thắng Lớp: 12141DT2B MSSV: 12141217 Tên đề tài: HỆ THỐNG ĐO ĐẠC, THEO DÕI HUYẾT ÁP VÀ NHIỆT ĐỘ CƠ THỂ SỬ DỤNG KIT ARDUINO Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Tìm kiếm đề tài Tuần 1 Nhận đề tài Tuần 2 Tìm hiểu về board Arduino, màn hình OLED Tuần 3 Tìm hiểu về cảm biến áp suất MPX5050 Tuần 4 Tìm hiểu về cảm biến nhiệt độ MLX90614 Tuần 5 Tuần 6 Viết chương trình đọc áp suất Viết chương trình đọc nhiệt độ Tuần 7 Tìm hiểu về module SIM808 Tuần 8 Viết chương trình nhắn tin, gọi điện thoại, gửi dữ liệu lên Google Spreadsheet và định vị trí bằng Tuần 9 Arduino thông qua module SIM808 Tuần 10 Hoàn thiện mô hình, cân chỉnh mạch Viết báo cáo, chuẩn bị file thuyết trình Tuần 11 Hoàn thiện báo cáo Tuần 12 GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên)
6. LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do nhóm tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép nguyên văn từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, được tham khảo và phát triển từ đề tài “Thiết Kế Và Thi Công Máy Đo Huyết Áp, Nhịp Tim Cho Người Già” của anh Nguyễn Thành Nhân khóa 2011.Mọi thao khảo đều được ghi rõ thông tin tác giả, đường dẫn rõ ràng trong phần tài liệu tham khảo. Nếu có bất kì vi phạm nào nhóm sẽ chịu hoàn toàn trách nhiệm Người thực hiện đề tài Nguyễn Hoài Nam Nguyễn Đức Thắng iv
7. LỜI CẢM ƠN Qua 4 năm học tập và nghiên cứu tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh, nhóm thực hiện đề tài đã được các thầy, cô truyền đạt cho một lượng lớn kiến thức lý thuyết và thực hành chuyên ngành. Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, lời đầu tiên nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa Điện – Điện Tử, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, những người đã dạy dỗ, trang bị cho nhóm những kiến thức bổ ích. Nhóm xin chân thành cảm ơn thầy Trương Ngọc Anh đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài. Ngoài ra, nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn đến các anh, các chị đồng môn khóa trước. Các anh các chị đã hướng dẫn và giới thiệu thêm nhiều nguồn tài liệu tham khảo có giá trị trong quá trình nghiên cứu. Cuối cùng, nhóm xin cảm ơn gia đình, những người thân và bạn bè đã tạo điều kiện tốt và động viên nhóm hoàn thành đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài Nguyễn Hoài Nam Nguyễn Đức Thắng v
8. TÓM TẮT Đề tài máy đo huyết áp và nhiệt độ cơ thể giúp cho việc theo dõi huyết áp và nhiệt độ cơ thể được dễ dàng và thuận tiện hơn. Phương thức đo huyết áp nhịp tim được sử dụng theo phương pháp oscillometric là phương pháp đo độ dao động của thành mạch máu khi ta bơm khí vào bao tay ( cuff ) xiết chặt thành mạch máu để máu không lưu thông được đến khi máu không lưu thông được thì ta cho xả van từ lúc xả van ta bắt đầu đo sự thay đổi áp suất trong thành mạch máu từ đó ta có thể tim ra được các giá trị huyết áp cần tìm là tâm thu, tâm trương và nhịp tim. Kết quả sau mỗi lần đo được sẽ được gửi lên mạng và thống kê giúp cho việc theo dõi tình trạng sức khỏe một cách tốt hơn.Phương thức đo nhiệt độ cơ thể sử dụng cảm biến MLX90614 để xác định nhiệt độ cơ thể không tiếp xúc. Đồng thời thiết bị còn có khả năng định vị GPS khi gặp sự cố đồng thời nhắn tin vị trí và gọi điện thoại đến số đã được cài đặt trước. xiv
9. MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án ii Lịch trình iii Cam đoan iv Lời cảm ơn v Mục lục vi Liệt kê hình . ix Liệt kê bảng xiii Tóm tắt xiv Chương 1. TỔNG QUAN 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2 MỤC TIÊU 1 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2 1.4 GIỚI HẠN 2 1.5 BỐ CỤC 3 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1 NGUYÊN LÝ ĐO HUYẾT ÁP 4 2.1.1 Giới thiệu 4 2.1.2 Huyết áp tâm thu và huyết áp tâm trương 4 2.1.3 Phương pháp 5 2.1.4 Đo nhịp tim 5 2.2 ĐO NHIỆT ĐỘ CƠ THỂ 6 2.2.1 Giới thiệu 6 2.2.2 Một số vấn đề về thân nhiệt của cơ thể con người 6 2.2.3 Phân loại nhiệt kế 7 2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 7 2.3.1 Chuẩn giao tiếp I2C 7 2.3.2 Board Arduino Nano 10 2.3.3 Cảm biến đo áp suất MPX5050 15 2.3.4 Cảm biến hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614 17 vi
10. 2.3.5 Màn hình hiển thị OLED 20 2.3.6 Module SIM808 21 2.3.7 Động cơ và van xả điện từ 27 2.3.8 IC ULN2803 28 2.3.9 IC thời gian thực DS1307 29 2.3.10 IC sạc pin TP4056 32 2.3.11 IC nâng áp DC-DC MT3608 35 2.3.12 Tổng quan hệ thống GMS 36 2.3.13 Tổng qua hệ thống GPS 39 Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 42 3.1 GIỚI THIỆU 42 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 42 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 42 3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch 44 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch 51 3.3 NHỮNG TIÊU CHUẨN DÀNH CHO THIẾT BỊ Y TẾ 51 Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 53 4.1 GIỚI THIỆU 53 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 55 4.2.1 Thi công bo mạch 55 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra 56 4.3 ĐÓNG GÓI 57 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 58 4.4.1 Lưu đồ giải thuật 58 4.4.2 Phần mềm lập trình cho Arduino 69 4.4.3 Phương pháp gửi dữ liệu lên Google Spreadsheet 78 4.5 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 81 4.5.1 Hướng dẫn sử dụng 81 4.5.2 Quy trình thao tác 82 Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 86 5.1 CẢM BIẾN 86 5.2 VI ĐIỀU KHIỂN 87 vii
11. 5.3 MÀN HÌNH HIỂN THỊ OLED 87 5.4 MODULE SIM808 87 5.5 GIAO DIỆN THEO DÕI TRÊN GOOGLE SPREADSHEET 88 5.6 THIẾT KẾ MẠCH 89 5.7 KHỐI NGUỒN 90 5.8 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 90 5.8.1 Hình ảnh tiền xử lý 90 5.8.2 Kết quả thống kê 91 Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 94 6.1 KẾT LUẬN 94 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 viii
12. LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2. 1: Huyết áp tâm thu và tâm trương 4 Hình 2. 2: Sơ đồ khối kết nối theo chuẩn I2C 8 Hình 2. 3: Trạng thái bit Start và bit Stop 9 Hình 2. 4: Sơ đồ khối kết nối của giao thức SMBus 9 Hình 2. 5: Khoảng xung nhịp giữa SDA và SCL trong chuẩn SMBus 10 Hình 2. 6: Board Arduino Nano 11 Hình 2. 7: Vi điều khiển ATmega328 12 Hình 2. 8: Sơ đồ chân ATmega328 13 Hình 2. 9: Cảm biến áp suất MPX5050 15 Hình 2. 10: Sơ đồ kết nối cảm biến MPX5050 16 Hình 2. 11: Biểu đồ chuyển đổi áp suất theo điện áp ngõ ra 17 Hình 2. 12: Cảm biến MLX90614 17 Hình 2. 13: Sơ đồ chân cảm biến MLX90614 18 Hình 2. 14: Sơ đồ kết nối của cảm biến MLX90614 với vi điều khiển 18 Hình 2. 15: Màn hình hiển thị OLED 20 Hình 2. 16: Module SIM808 21 Hình 2. 17: Sơ đồ chân module SIM808 22 Hình 2. 18: Sơ đồ chân của SIM808 24 Hình 2. 19: Động cơ bơm áp suất và van xả điện từ 28 Hình 2. 20: IC ULN2803 28 Hình 2. 21:Sơ đồ chân IC ULN2803 29 Hình 2. 22: IC thời gian thực DS1307 29 Hình 2. 23: Sơ đồ chân DS1307 30 Hình 2. 24: Sơ đồ kết nối DS1307 với vi điều khiển 31 Hình 2. 25: IC TP4056 32 Hình 2. 26: Sơ đồ chân TP4056 32 Hình 2. 27: Biểu đồ dòng và áp sạc 1 pin li-on 4.2V có dung lượng 1000mA 34 Hình 2. 28: Mạch ứng dụng IC TP4056 34 ix
13. Hình 2. 29: Sơ đồ chân IC MT3608 35 Hình 2. 30: Sơ đồ ứng dụng IC MT3608 36 Hình 2. 31: Hệ thống vệ tinh xoay quanh Trái Đất 39 Hình 2. 32: Các thành phần torng hệ thống GPS 40 Hình 3. 1: Sơ đồ khối tổng quát của thiết bị 42 Hình 3. 2: Sơ đồ chân của Arduino Nano 44 Hình 3. 3: Sơ đồ kết nối cảm biến MPX5050 45 Hình 3. 4: Sơ đồ kết nối module cảm biến MLX90614 46 Hình 3. 5: Sơ đồ kết nối màn hình LCD OLED 47 Hình 3. 6: Sơ đồ kết nối module SIM808 48 Hình 3. 7: Sơ đồ nguyên lý thời gian thực DS1307 48 Hình 3. 8: Sơ đồ kết nối với động cơ và van xả 49 Hình 3. 9: Sơ đồ nguyên lý nút nhấn 49 Hình 3. 10: Sơ đồ chân kết nối với nguồn 50 Hình 3. 11: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị 51 Hình 4. 1: Mạch in bố trí linh kiện 53 Hình 4. 2: Kết quả đo huyết áp của thiết bị 54 Hình 4. 3: Biểu đồ thể hiện huyết áp và nhịp tim sau mỗi lần đo 54 Hình 4. 4: Bo mạch được thiết kế 2 lớp 55 Hình 4. 5: Mạch in PCB 55 Hình 4. 6: Bo mạch sau khi hàn các linh kiện 57 Hình 4. 7: Thiết kế vỏ hộp cho bo mạch 58 Hình 4. 8: Lưu đồ chương trình chính của thiết bị 59 Hình 4. 9: Lưu đồ giải thuật chương trình nhấn phím huyết áp 60 Hình 4. 10: Lưu đồ giải thuật chương trình nhấn phím nhiệt độ 61 Hình 4. 11: Lưu đồ giải thuật chương trình nhấn phím khẩn cấp 62 Hình 4. 12: Lưu đồ giải thuật chương trình đọc huyết áp 63 Hình 4. 13: Lưu đồ giải thuật chương trình đọc nhiệt độ 64 Hình 4. 14: Lưu đồ giải thuật chương trình xử lý trường hợp khẩn cấp 65 Hình 4. 15: Lưu đồ giải thuật gửi dữ liệu lên Google Spreadsheet 66 x
14. Hình 4. 16: Lưu đồ giải thuật chương trình gọi điện thoại 67 Hình 4. 17: Lưu đồ giải thuật chương trình nhắn tin 68 Hình 4. 18: Lưu đồ giải thuật chương trình đọc analog 69 Hình 4. 19: Giao diện phần mềm lập trình Arduino 70 Hình 4. 20: Download phần mềm lập trình Arduino trên web 71 Hình 4. 21: Giải nén phần mềm đã tải về 71 Hình 4. 22: Các bước cài driver kết nối PC với arduino 73 Hình 4. 23: Giao diện phần mềm lập trình Arduino theo vùng 74 Hình 4. 24: Lựa chọn board Arduino phù hợp 75 Hình 4. 25: Lựa chọn cổng COM cho board Arduino 76 Hình 4. 26: Lựa chon chuẩn nạp cho Board Arduino 76 Hình 4. 27:Tạo một biểu mẫu khảo sát trên Google Drive 78 Hình 4. 28: Một trang tính lưu các giá trị trên biểu mẫu khảo sát 78 Hình 4. 29: Giao diện các ứng dụng trên ThingSpeak 79 Hình 4. 30:Tạo một Project ThingHTTP trên ThingSpeak 79 Hình 4. 31: Giao diện một Project ThingHTTP 80 Hình 4. 32: Thiết lập cho ThingHTTP để nhận dữ liệu 80 Hình 4. 33: Vòng bit quấn bắp tay của máy đo huyết áp 82 Hình 4. 34: Cách quấn vòng bit 82 Hình 4. 35: Cắm vòng bit và jack cắm đo nhiệt độ 83 Hình 4. 36: Bật công tắt nguồn 83 Hình 4. 37: Thiết bị khởi động 84 Hình 4. 38: Hiển thị kết quả đo nhiệt độ 84 Hình 4. 39: Hiển thị trạng thái khi nhấn phím khẩn cấp 85 Hình 5. 1: Giá trị huyết áp đo được 86 Hình 5. 2: Giá trị nhiệt độ đo được 86 Hình 5. 3: Dữ liệu được gửi lên Google Spreadsheet 88 Hình 5. 4: Biểu đồ theo dõi huyết áp và nhịp tim 88 Hình 5. 5: Giao diện phần mềm vẽ mạch Alitum 89 Hình 5. 6: Hộp cho thiết bị 90 xi
15. Hình 5. 7: Bo mạch đã được ráp vào hộp hoàn chỉnh 90 Hình 5. 8: Giá trị huyết áp trước khi cân chỉnh mạch 91 Hình 5. 9: Kết quả của 2 máy đo 92 Hình 5. 10: Hình ảnh minh họa quá trình đo nhiệt độ 93 xii
16. LIỆT KÊ BẢNG BẢNG Trang Bảng 2. 1: Giá trị huyết áp theo độ tuổi 4 Bảng 2. 2: Nhịp tim theo độ tuổi 5 Bảng 2. 3: So sánh điểm khác nhau giữa SMBus với I2C 10 Bảng 2. 4: Một số thông số chính của board Arduino Nano 12 Bảng 2. 5: Chức năng các chân cảm biến MPX5050 15 Bảng 2. 6: Một số thông số chính của MPX5050 16 Bảng 2. 7: Chức năng các chân của cảm biến MLX90614 18 Bảng 2. 8: Một số thông số của cảm biến MLX90614AAA 19 Bảng 2. 9: Một số địa chỉ RAM 19 Bảng 2. 10: Chức năng các chân của Module SIM808 22 Bảng 2. 11: Bảng tóm tắt tập lệnh AT 25 Bảng 2. 12: Một số tập lệnh để định cấu hình nhận dữ liệu của GPS 27 Bảng 2. 13: Chức năng các chân của IC DS1307 30 Bảng 2. 14: Địa chỉ ô nhớ dữ liệu 31 Bảng 2. 15: Chức năng các chân TP4056 33 Bảng 2. 16: Trạng thái làm việc của TP4056 35 Bảng 2. 17: Chức năng các chân MT3608 36 Bảng 2. 18: Đặc điểm của mạng GMS 37 Bảng 3. 1: Dòng và áp tiêu thụ hệ thống 49 Bảng 4. 1: Danh sách linh kiện 56 Bảng 4. 2: Chức năng của các Menu lệnh 74 Bảng 5. 1: Kết quả so sánh huyết áp của thiết bị 91 Bảng 5. 2: Kết quả so sánh nhiệt độ của thiết bị 92 xiii
17. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong cuộc sống hiện đại, sức khỏe luôn là một nhu cầu rất quan trọng trong cuộc sống, có sức khỏe tốt sẽ giúp cho chúng ta có tinh thần làm việc hiệu quả. Tại Việt Nam, việc thăm khám, theo dõi và điều trị bệnh đã và đang là nhu cầu thiết yếu của người dân, đặc biệt là trong các thành phố lớn. Hơn nữa, với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã giúp tạo ra các hệ thống xử lý, đo lường điều khiển ngày càng nhỏ gọn và thông minh hơn. Trong lĩnh vực y sinh, với những vi mạch và những linh kiện có độ chính xác cao đã góp phần tạo ra những thiết bị giúp chúng ta dễ dàng có thể theo dõi tình trạng sức khỏe của mình và phòng tránh được những bệnh nguy hiểm; từ đó góp phần xây dựng lối sống lành mạnh cho sức khỏe mỗi người. Ngoài ra, mạng viễn thông hiện đang ngày càng phát triễn mạnh mẽ và trở nên phổ biến trên toàn cầu, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Với sự phát triển nhanh chóng các dịch vụ và ứng dụng việc thông tin qua mạng viễn thông tiện lợi, tiết kiệm thời gian tất lớn, đảm bảo an toàn và tiết kiệm được chi phí sử dụng. Với chất lượng mạng viễn thông như hiện nay đã tạo điều kiện cho các ứng dụng về điều khiển từ xa, điều khiển tự động ngày càng phát triển. Xuất phát từ mong muốn tạo ra một thiết bị giúp ích cho việc chăm sóc sức khỏe cũng như giúp bác sĩ dễ dàng theo dõi tình trạng bệnh nhân, xác định vị trí của mình trong trường hợp khẩn cấp nên nhóm quyết định chọn đề tài “Hệ thống đo đạc, theo dõi huyết áp và nhiệt độ cơ thể sử dụng kit Arduino”. Thiết bị đã được thiết kế khá ổn định, hoạt động tin cậy, độ chính xác và an toàn được đảm bảo, giao diện điều khiển khá đơn giản, hiển thị kết quả đo rõ ràng. 1.2 MỤC TIÊU Đề tài máy đo huyết áp và nhiệt độ cơ thể giúp cho việc theo dõi huyết áp và nhiệt độ cơ thể được dễ dàng và thuận tiện hơn. Kết quả sau mỗi lần đo được sẽ được gửi lên mạng và thống kê giúp cho việc theo dõi tình trạng sức khỏe một cách tốt hơn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 1
18. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Đồng thời thiết bị còn có khả năng định vị GPS khi gặp sự cố hay tình trạng huyết áp vượt mức cho phép thông qua việc nhắn tin và gọi điện thoại đến số đã được cài đặt trước. 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Những nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm: NỘI DUNG 1: Cách thức đo huyết áp, xác định tâm thu, tâm trương, nhịp tim. NỘI DUNG 2: Cách thức đo nhiệt độ cơ thể. NỘI DUNG 3: Tìm hiểu về các loại cảm biến phù hợp với đề tài NỘI DUNG 4: Tìm hiểu cách thức giao tiếp và gửi dữ liệu lên Google Spreadsheet. NỘI DUNG 5: Tìm hiểu về hoạt động và cách thức giao tiếp của các module. NỘI DUNG 6: Thiết kế hệ thống điều khiển NỘI DUNG 7: Thiết kế mô hình NỘI DUNG 8: Đánh giá kết quả thực hiện 1.4 GIỚI HẠN Hệ thống đo đạc, theo dõi huyết áp và nhiệt độ cơ thể có các thông số sau: Hệ thống bao gồm 1 hộp điều khiển, vòng quấn tay (cuff), thiết bị đo nhiệt độ cơ thể Kích thước của hộp điều khiển 10,5 x 10,5 x 7cm. Thiết bị đo huyết áp, nhịp tim, nhiệt độ cơ thể hiển thị lên màn hình OLED. Kết quả sau mỗi lần đo huyết áp sẽ được gửi lên Google Spreadsheet thông qua Sim808 để thống kê. Định vị GPS trong trường hợp có sự cố. Gửi tin nhắn về vị trí tọa độ về số điện thoại đã lưu trước khi có sự cố Hiển thị thời gian thực trên màn hình chính OLED Thiết bị sử dụng pin Li-on 3.7V, 2500 mAh có thể sạc và có thể sử dụng trong vòng 1 tuần sau một lần sạc. Khả năng định vị GPS chỉ ở những nơi thoáng, không định vị được trong tầng hầm hay một số chổ bị che chắn kín. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 2
19. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.5 BỐ CỤC Chương 1: Tổng Quan Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Chương này trình bày các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài. Chương 3: Thiết Kế và Tính Tóan Chương này trình bày tổng quan các yêu cầu của đề tài về thiết kế và các tính toán hệ thống bao gồm sơ đồ nguyên lý toàn mạch và của từng phần của hệ thống. Chương 4: Thi công hệ thống Chương này trình bày kết quả thi công phần cứng và những kết quả hình ảnh trên màn hình hay mô phỏng tín hiệu, kết quả thống kê. Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Chương này trình bày kết quả của cả quá trình nghiên cứu làm đề tài bao gồm thời gian nghiên cứu, kết quả đạt được, nhận xét, đánh giá về đề tài và tính ứng dụng của đề tài trong thực tiễn. Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Chương này trình bày kết quả được đạt so với mục tiêu đề ra từ ban đầu, nhận xét và đánh giá về kết quả đạt được của đề tài nghiên cứu. Hướng phát triễn của đề tài sau này trong quá trình nghiên cứu. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3
20. CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 NGUYÊN LÝ ĐO HUYẾT ÁP 2.1.1 Giới thiệu Huyết áp là áp lực máu trong động mạch, là động lực để đưa máu tới các cơ quan trong cơ thể. Huyết áp là một thông số quan trọng đánh giá chức năng hệ tim mạch và là một trong 3 thông số (mạch, huyết áp, thở) đánh giá chức năng sống còn của người bệnh. Phương pháp đo huyết áp phổ thông hiện nay là phương pháp Korotkoff (dùng bao hơi) và Oscillometric. Phương pháp Korotkoff dựa vào nghe âm thanh khi lấy huyết áp. Phương pháp Oscillometric gồm đo dao động trong áp lực bên trong cổ tay lúc bệnh nhân mang vòng bit [3]. 2.1.2 Huyết áp tâm thu và huyết áp tâm trương Hình 2. 1: Huyết áp tâm thu và tâm trương Khái niệm: Huyết áp tâm thu là áp lực máu trong động mạch trong khi tim đập. Huyết áp tâm trương là áp lực máu trong khoảng thời gian giữa hai lần đập của tim. Bảng 2. 1: Giá trị huyết áp theo độ tuổi [13] Tuổi Tối thiểu Trung bình Tối đa 15-19 tuổi 105/73 mmHg 117/77 mmHg 120/81 mmHg 20-24 tuổi 108/75 mmHg 120/79 mmHg 132/83 mmHg BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4
21. CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 25-29 tuổi 109/76 mmHg 121/80 mmHg 133/84 mmHg 30-34 tuổi 110/77 mmHg 122/81 mmHg 134/85 mmHg 35-39 tuổi 111/78 mmHg 123/82 mmHg 135/86 mmHg 40-44 tuổi 112/79 mmHg 125/83 mmHg 137/87 mmHg 45-49 tuổi 115/80 mmHg 127/84 mmHg 139/88 mmHg 50-54 tuổi 116/81 mmHg 129/85 mmHg 142/89 mmHg 55-59 tuổi 118/82 mmHg 131/86 mmHg 144/90 mmHg 60-64 tuổi 121/83 mmHg 134/87 mmHg 147/91 mmHg 2.1.3 Phương pháp Phương pháp Korotkoff: bao hơi được bơm lên để chấm dứt sự lưu thông của máu trên động mạch cánh tay đồng thời được thông với cột thủy ngân của một áp kế. Ống nghe được đặt trên đường động mạch cánh tay bên dưới bao hơi để nghe tiếng đập của động mạch. Khi bao đầy hơi thì tắt mạch sẽ không nghe được tiếng mạch đập. Xả bao hơi để cột thủy ngân trong áp kế xuống dần, xuất hiện của tiếng đập đầu tiên cho thấy một phần máu được lưu thông. Con số áp lực trên cột thủy ngân ở tiếng đập đầu tiên nghe được tương ứng với áp lực tối đa. Áp lực giảm dần tiếp theo của cột thủy ngân trong áp kế, nghe được tiếng đập êm dịu trong thì là huyết áp tâm thu (SBP). Tiếp sau là tiếng đập mạnh lên. Cuối cùng, tất cả các âm thanh biến mất. Thời điểm nghe được âm thanh cuối cùng thì là giá trị huyết áp tâm trương (DBP) [14]. 2.1.4 Đo nhịp tim Nhịp tim là số lần tim đập trên mỗi phút. Nhịp tim tùy thuộc thể tuổi tác, tình trạng sức khỏe, kích thước cơ thể, thời gian trong ngày, Nhịp tim của mỗi người còn tùy thuộc vào cảm xúc: khi bị sợ hãi, vui mừng hay lo lắng đều có thể làm tăng nhịp tim. Bảng 2. 2: Nhịp tim theo độ tuổi [15] Tuổi Nam Nữ 18-25 62-65 66-69 26-35 62-65 65-68 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4