CHƯƠNG 1: Tổng quan Chương này để trình bày về vấn đề, mục tiêu đặt ra, nội dung nghiên cứu, thiết kế hệ thống, thiết kế mô hình, các giới hạn và bố cục của đồ án. CHƯƠNG 2: Cơ sở lý thuyết Chương này giới thiệu về các thiết bị đầu vào và các thiết bị đầu ra, cách sử dụng thiết bị, cách sử dụng App trên điện thoại. Các chuẩn truyền dữ liệu như là: UART, WIFI và trang web lưu trữ dữ liệu như là Google Firebase. CHƯƠNG 3: Thiết kế và tính toán Chương này tiến hành tính toán và thiết kế hệ thống, sơ đồ nguyên lý toàn mạch, lựa chọn các thông số ban đầu cho phần thi công và thiết kế mô hình.
CHƯƠNG 4: Thi công hệ thống Chương này tiến hành thi công hệ thống, hoàn tất bộ điều khiền và các hướng dẫn sử dụng. CHƯƠNG 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá Chương này sẽ nói về kết quả hoàn thiện của mô hình, hình ảnh mô hình hoạt động và các phần nhận xét, đánh giá. CHƯƠNG 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Chương này trình bày những gì làm được trong đề tài và nêu hướng phát triển cho đồ án. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. Các mô hình sản phẩm hộp thuốc hỗ trợ người bệnh 2. Mô hình hộp thuốc thông minh dùng cho người già Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ đã giúp ích cho con người rất nhiều và việc chăm sóc sức khỏe cũng như hỗ trợ người cao tuổi đang là vấn đề được quan tâm nhiều trong cuộc sống. Bởi lẽ người lớn tuổi dễ mắc bệnh nên thường uống nhiều loại thuốc, nhưng họ dễ quên nên chuyện uống nhầm thuốc hoặc uống không đúng liều lượng là chuyện hay xảy ra.
Từ nhu cầu thực tế đó, đề tài: “Thiết kế và thi công hộp thuốc thông minh dùng cho người già” sử dụng điện thoại thông minh, website có kết nối mạng để cài đặt thời gian thông qua ESP8266 NodeMCU, và khi tới giờ uống thuốc sẽ thông báo cho người dùng biết thông qua led và buzzer về vị tríhộp thuốc cần uống. Không chỉ có thế, hộp thuốc có thể phát hiện được người dùng có mở đúng vị trí hộp thuốc đã được thông báo trong thời gian nhắc nhở hay không và còn có chức năng gửi tin nhắn khi người dùng quên lấy thuốc. Tuy nhiên, sự ổn định của đề tài phụ thuộc vào chất lượng wifi sử dụng [2]. Sản phẩm hoàn thiện của hộp thuốc dùng cho người già 2.
Mô hình hộp thuốc thông minh cho người bệnh Với sự phát triển vượt bậc về mọi mặt khoa học, đời sống. Kéo theo đó lĩnh vực Điện Tử đóng góp một phần không nhỏ. Điện Tử được áp dụng vào cuộc sống giúp cho công việc của con người nhẹ nhàng hơn như smart phone, máy tính bảng, laptop. Ngoài việc hỗ trợ cho công việc thì các thiết bị cũng góp một phần nâng cao mức BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT sống của con người. Ngày nay, đa số mọi người vẫn còn ra nhà thuốc để mua thuốc uống. Nhận thấy điều này, đã có nhiều nhà sản xuất bắt tay vào làm ra những thiết bị giúp mọi người có thể quản lý lịch uống thuốc của bản thân. Nhưng hầu hết đều vẫn còn khá đơn giản như nhắc uống thuốc, hẹn giờ uống thuốc.
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ta đã có thể nâng cấp các hộp thuốc này lên mức độ cao hơn như là gởi tin nhắn thông báo, gởi email thông báo, theo dõi việc uống thuốc từ xa. Thiết kế và thi công hộp thuốc tự động cho người bệnh, trong đó có một số chức năng như nhắc người bệnh uống thuốc đúng giờ, đúng toa, thông báo cho người chăm sóc trong những trường hợp cần thiết như thuốc trong hộp đã hết hay người bệnh quên uống thuốc, điều chỉnh thời gian nhắc nhở cho phù hợp với từng bệnh nhân bằng nút nhấn và màn hình LCD tích hợp sẵn hoặc thông qua trang web được nhà sản xuất cung cấp [1]. Mô hình hộp thuốc thông minh Năm 2017, nhóm 6 sinh viên ngành Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông đã giành giải nhất cho ý tưởng phát triển “Hộp thuốc thông minh” trong cuộc thi Ý tưởng sáng tạo khởi nghiệp sinh viên P-Startup 2017. Ý tưởng được lên từ ý định muốn hỗ trợ người cao tuổi và người thân của họ trong việc chăm sóc sức khỏe.
Dựa trên cơ sở phân tích tính ứng dụng và các sản phẩm tượng trên thị trường, nhóm đã nhận thấy được cơ hội từ bài toán này. “Hộp thuốc thông minh” được nhóm đề ra có các tính năng như: chức năng nhắc nhở người bệnh uống thuốc khi đến giờ; đảm bảo lượng thuốc đủ cho mỗi lần uống; liên lạc và thông báo cho người thân khi cần; theo dõi lượng thuốc còn lại trong hộp qua IoT App; bác sĩ gia đình có thể theo dõi trực tiếp bệnh nhân từ xa” [3]. Tổng quan hệ "Hộp thuốc thông minh" BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2. Giới thiệu phần cứng 2.
Vi điều khiển Vi điều khiển là một thành phần cốt lõi trong trong một hệ thống điện tử. Vi điều khiển có hệ thống tích hợp trên một chip nhỏ gọn, bao gồm bộ xử lý (CPU), bộ nhớ, các cổng giao tiếp và các linh kiện điện tử khác. Trong các loại vi điều khiển, Arduino là một loại phổ biến với nhiều phiên bản như Arduino Uno, Arduino Mega, Arduino Nano. Sau khi tham khảo qua đề tài [1], hệ thống của đề tài này sử dụng Arduino Mega 2560 để làm bộ xử lý trung tâm.
Trong đề tài [1], tác giả dùng Arduino Mega để nhận dữ liệu từ Module ESP8266 NodeMCU. Dựa vào đề tài [1] và yêu cầu của hệ thống, thực hiện tương tác bằng màn hình cảm ứng và truyền nhận tín hiệu với 8 cảm biến từ và giao tiếp với Module ESP8266 NodeMCU, nhóm lựa chọn sử dụng Arduino Mega 2560 làm vi điều khiển chính. Arduino Mega 2560 là một bo mạch vi xử lý dựa trên chip xử lý Atmega 2560. Với bộ nhớ FLASH và SRAM lớn, Arduino Mega này có thể xử lý chương trình hệ thống lớn một cách dễ dàng và vi xử lý cũng tương thích với các loại bo mạch, vi điều khiển khác như tín hiệu mức cao (5V) hoặc tín hiệu mức thấp (3.3V) với chân nạp I / O.
Arduino Mega 2560 được xem như là một vi điều khiển tích hợp có nhiều tính năng gồm có hệ thống I/O rộng với 16 bộ chuyển đổi và 54 bộ chuyển đổi digital có hỗ trợ UART và cũng có các giao tiếp khác. Không dừng lại ở đó Arduino Mega 2560 có tích hợp sẵn RTC và các tính năng khác như là bộ so sánh, bộ timer, ngắt để điều khiển hoạt động và cũng được tích hợp xung thạch anh với tốc độ nhanh lên đến 16MHz [5]. Module ESP8266 NodeMCU Trong đề tài [1] và [2], tác giả đã sử dụng module ESP8266 NodeMCU kết nối wifi để trao đổi dữ liệu với vi điều khiển và gửi dữ liệu lên cơ sở dữ liệu Firebase. Đặc biệt ở đề tài [2] tác giả sử dụng Module ESP8266 NodeMCU để làm khối xử lý trung tâm.
Module được sử dụng ở cả 2 đề tài đáp ứng với các yêu cầu của hệ thống, nhóm quyết định lựa chọn ESP8266 NodeMCU để trao đổi dữ liệu với Arduino Mega 2560 và thực hiện gửi dữ liệu lên cơ sở dữ liệu thông qua mạng wifi. Với yêu cầu của đề tài, nhóm lựa chọn sử dụng ESP8266 NodeMCU để trao đổi thông tin với Arduino Mega 2560 và gửi dữ liệu lên cơ sở dữ liệu thông qua mạng wifi. Nhóm lựa chọn sử dụng module wifi ESP8266 - một vi điều khiển có thể giúp BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT điều khiển các thiết bị điện tử, với giá thành rẻ (chỉ bằng Arduino Nano), nhưng lại được tích hợp sẵn Wifi, bộ nhớ flash 4Mb.
Module ESP8266 NodeMCU dễ dàng kết nối với Arduino Mega 2560 để trao đổi thông tin và gửi dữ liệu lên cơ sở dữ liệu thông qua mạng wifi, giúp hoàn thiện các dự án hay sản phẩm một cách đơn giản và thuận tiện nhất. Màn hình LCD TFT: Để cải thiện hệ thống hộp thuốc từ đề tài [1] và đề tài [2], nhóm lựa chọn sử dụng màn hình cảm ứng để hiển thị và điều khiển hệ thống nhằm giúp người dùng tương tác dễ dàng hơn. Sau khi tham khảo 2 đề tài [7] và [8] có sử dụng màn hình cảm ứng vào hệ thống của tác giả. Các tác giả sử dụng màn hình cảm ứng TFT ILI9341 3.2inch trong 2 đề tài để đọc các thông tin cần thiết và hiển thị lên màn hình và điều khiển thông qua màn hình cảm ứng.
Dựa theo yêu cầu nhỏ gọn của hệ thống cũng như đáp ứng đủ điều khiển giúp người dùng thao tác và sử dụng hệ thống tốt hơn, nhóm lựa chọn sử dụng màn hình cảm ứng LCD TFT cảm ứng màu 3. Màn hình LCD TFT cảm ứng màu 3.2 inch ILI9341 có điện áp hoạt động 3.3 – 5V và có độ phân giải 320X240 (RGB). Sử dụng Driver ILI9341 để hiển thị và truyền dữ liệu theo chuẩn song song 8-bit. Màn hình hỗ trợ đọc màn hình theo chiều ngang hay dọc và có tích hợp thẻ nhớ giao tiếp theo chuẩn SPI.
Module cảm biến từ Module cảm biến từ là hệ thống sử dụng nguyên tắc hoạt động của hiện tượng Hall để phát hiện và đo lường các từ trường và được sử dụng phổ biến trong đo lường dòng điện, đo tốc độ, vị trí và chuyển động. Module dễ dàng sử dụng bằng cách đưa nam châm lại gần, cảm biến sẽ bật và trả về giá trị tương ứng, và nếu đưa nam châm ra xa thì cảm biến sẽ tắt. Với mô hình có tám hộp thuốc và lấy tín hiệu nhận biết lấy hộp đều dựa vào cảm biến từ, vì thế nhóm cần cảm biến từ có khả năng nhận tín hiệu nhạy và không bị giới hạn đo, là module cảm biến từ A3144. Mỗi hộp thuốc nhỏ thì sẽ bao gồm 1 nam châm ở dưới đáy hộp, khi hộp được đặt lại, từ đó module cảm biến từ nhận thấy được sự thay đổi của từ trường sẽ xuất tín hiệu analog và truyền về cho Arduino Mega 2560.
Vi điều khiển sẽ được lập trình biến đổi ADC từ tín hiệu analog của module cảm biến từ A3144, từ đó chọn ngưỡng để xác định và nhận biết được khi nào hộp thuốc đã được lấy ra và được đặt lại. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2.