Chương 1: Tổng quan: Ở chương này, đồ án trình bày tổng quan về IoT cùng với ứng dụng của IoT trong y tế, phân tích tương quan tài liệu để từ đó đưa ra các mục tiêu và giới hạn nghiên cứu của đề tài cũng như bố cục của đồ án. Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài sẽ giới thiệu về giới thiệu các linh kiện, nội dung nghiên cứu chuẩn kết nối, các giao thức, các kiến thức phục vụ cho đồ án. Chương 3: Thiết kế và thi công: Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài sẽ đưa ra các yêu cầu khi thiết kế, các thiết kế về phần cứng và phần mềm. Chương 4: Kết quả thi công: Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài sẽ đưa ra kết quả mà nhóm đạt được, số liệu, hình ảnh hệ thống sau khi thi công.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển: Trong chương này, nhóm sẽ đưa ra kết luận, tóm lược và định hướng phát triển của đề tài. 4 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. CÔNG NGHỆ IOT Công nghệ IoT là mạng lưới vạn vật kết nối Internet hay được hiểu như là một mạng các thiết bị kết nối internet với nhau, viết tắt là IoT, và cũng chính là một kịch bản của thế giới, mọi thiết bị được định danh bởi một tên riêng, thông qua internet có thể trao đổi dữ liệu tài nguyên giữa các thiết bị với nhau. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet.
Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó. 1: The Internet of Things Một vật trong IoT có thể là một người với một trái tim cấy ghép, một động vật ở trang trại với bộ chip sinh học, một chiếc xe với bộ cảm ứng tích hợp cảnh báo tài xế khi bánh xe xẹp hoặc bất kỳ vật thể tự nhiên hay nhân tạo nào mà có thể gán được một địa chỉ IP và cung cấp khả năng truyền dữ liệu thông qua mạng lưới internet. Cho đến nay, IoT là những liên kết máy-đến-máy (M2M) trong ngành sản xuất, công nghiệp năng lượng. Khả năng sản phẩm được tích hợp máy-đến-máy thường được xem như là thông minh.
Mô hình hệ thống IoT Về cơ bản một hệ thống IoT được xây dựng từ sự kết hợp của 4 lớp sau: - Lớp ứng dụng: Cung cấp các dịch vụ cá nhân hoá theo nhu cầu của người sử dụng (truy cập internet, truyền hình). - Lớp hỗ trợ dịch vụ và hỗ trợ ứng dụng: Thiết lập một nền tảng hỗ trợ cho lớp ứng dụng. Đóng vai trò kết hợp lớp ứng dụng phía trên và lớp mạng phía dưới. - Lớp mạng: Truyền tải thông tin từ lớp cảm quan, xử lý sơ bộ, phân loại và trùng hợp thông tin.
- Lớp thiết bị: Thu thập tất cả các loại thông tin thông qua các thiết bị vật lý (cảm biến, đầu đọc RFID, GPS) và nhận diện thế giới vật chất. Các chuẩn truyền thông của thiết bị IoT Hiện nay có nhiều công nghệ được biết đến như Wifi, Bluetooth, Zigbee và mạng di động 2G/3G/4G. Các giao thức giao tiếp trong thế giới IoT được thiết kế để thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau: - Tiêu tốn ít năng lượng cho việc thu/phát sóng. - Tiêu tốn ít băng thông để giảm gánh nặng cho router và hệ thống mạng.
- Hoạt động trong mạng mắt lưới. Một số ứng dụng trong IoT: - Thành phố thông minh. - Cơ sở hạ tầng thông minh - Máy bay không người lái. - Hệ thống chăm sóc sức khỏe thông minh.
Ứng dụng của IoT – nâng cao chất lượng ngành y tế Internet of Things dần len lỏi vào cuộc sống hàng ngày của chúng ta, với khoảng 328 triệu thiết bị được kết nối Internet mỗi tháng, ngành công nghiệp 4.0 6 do an đang phát triển với tốc độ chóng mặt. IoT đang có một tác động chưa từng thấy đến ngành y tế, cho phép các bác sĩ hiểu hơn về bệnh nhân, cải thiện chất lượng, nâng cao sự hài lòng của bệnh nhân. IoT đã thay đổi rất nhiều về cách chúng ta sống, làm việc và giữ gìn sức khỏe. Công nghệ IoT ngày càng trở nên có ảnh hưởng hơn trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe bằng cách giúp các nhà cung cấp dịch vụ y tế dễ dàng theo dõi bệnh nhân giữa các lần thăm khám, đồng thời giúp đưa ra những phác đồ điều trị trong tương lai một cách hiệu quả và kịp thời.
Nhờ vậy bệnh nhân được chăm sóc tốt hơn. 2: Ứng dụng IOT trong y tế Hầu hết bệnh nhân hiện đang tìm kiếm một trải nghiệm cá nhân với bác sĩ, họ muốn tìm một người mà họ có thể tin tưởng, để được điều trị kịp thời, chu đáo và hy vọng sẽ tránh được nguy cơ biến chứng hoặc chẩn đoán sai. Đây là lý do tại sao các giải pháp IoT phù hợp với yêu cầu chăm sóc sức khỏe. Ngày càng có nhiều nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe ứng dụng IoT để chăm sóc bệnh nhân.
Bằng cách triển khai IoT vào các hệ thống, bệnh viện đã có thể giảm thời gian chờ đợi, theo dõi sức khỏe của bệnh nhân từ xa, hỗ trợ điều trị bệnh mãn tính, thậm chí bao gồm cả việc quản lý thuốc. 7 do an Việc phân phối thông tin y tế chính xác cho bệnh nhân là một trong những thách thức khó khăn của ngành dịch vụ y tế. Các thiết bị IoT không chỉ cải thiện sức khỏe cuộc sống hàng ngày của bệnh nhân mà còn giúp các cơ sở y tế trở nên chuyên nghiệp hơn, công nghệ IoT loại bỏ nguy cơ có sai sót của con người. Dự kiến đến năm 2020, dữ liệu y tế sẽ tăng gấp đôi sau 73 ngày nếu mỗi người tạo ra một triệu gigabyte dữ liệu sức khỏe cá nhân.
Sẽ có khoảng 646 triệu thiết bị IoT được sử dụng bởi các nhà cung cấp dịch vụ y tế và người tiêu dùng. Internet of Things vẫn còn trong giai đoạn trứng nước, vì vậy ứng dụng IoT trong y tế vẫn còn một số thách thức như: - Các mối đe dọa an ninh: bảo mật thông tin sức khỏe cá nhân, lưu trữ và truyền tải thông tin qua các thiết bị được kết nối. - Tích hợp nhiều thiết bị: các nhà sản xuất thiết bị vẫn chưa tìm được tiếng nói chung về giao thức và các tiêu chuẩn. - Phân tích và đưa ra kết quả từ dữ liệu mở rộng: cần có chương trình phân tích và chuyên gia dữ liệu để đưa ra kết quả từ số dữ liệu lớn như vậy.
Tuy nhiên, kể từ khi các giải pháp chăm sóc sức khỏe ứng dụng IoT ra đời đã có gần 60% các tổ chức y tế ứng dụng các thiết bị IoT vào công nghệ của họ và 73% sử dụng IoT để bảo trì và giám sát. Hơn nữa, 87% các tổ chức y tế có kế hoạch triển khai công nghệ IoT vào năm 2019. Rõ ràng ứng dụng IoT trong chăm sóc sức khỏe đang ngày càng tăng và ngày càng được chú ý. GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN STM32F103C8T6 2.
Giới thiệu sơ lược về STM32F103C8T6 STM32 là một trong những dòng chip phổ biến của ST với nhiều họ thông dụng như F0, F1, F2, F3, F4,. STM32f103 thuộc họ F1 với lõi là ARM COTEX M3. STM32F103 là vi điều khiển 32 bit, tốc độ tối đa là 72Mhz. Giá thành rẻ so với các loại vi điều khiển có chức năng tương tự.
Mạch nạp cũng như công cụ lập trình khá đa dạng và dễ sử dụng. 8 do an Hình 2. 3: KIT STM32F103C8T6 Một số ứng dụng chính: dùng cho driver để điều khiển ứng dụng, điều khiển ứng dụng thông thường, thiết bị cầm tay, máy tính và thiết bị ngoại vi chơi game, GPS cơ bản, các ứng dụng trong công nghiệp, thiết bị lập trình PLC, biến tần, máy in, máy quét, hệ thống cảnh báo, thiết bị liên lạc nội bộ… Phần mềm lập trình: có nhiều trình biên dịch cho STM32 như IAR Embedded Workbench, Keil C… Thư viện lập trình: có nhiều loại thư viện lập trình cho STM32 như: STM32snippets, STM32Cube LL, STM32Cube HAL, Standard Peripheral Libraries, Mbed core, CMSIS. Mạch nạp: có khá nhiều loại mạch nạp như: ULINK, J-LINK, CMSIS-DAP, STLINK… 9 do an 2.
Cấu hình chi tiết của STM32F103C8T6 Hình 2. 4: Sơ đồ chân chi tiết STM32F103C8T6 1 cổng Mini USB dùng để cấp nguồn, nạp cũng như debug. 2 MCU bao gồm 1 MCU nạp và 1 MCU dùng để lập trình. Có chân Output riêng cho các chân mạch nạp trên MCU1.
Có chân Output đầy đủ cho các chân MCU2. Chân cấp nguồn ngoài riêng cho MCU2 nếu không sử dụng nguồn từ USB. Thạch anh 32,768khz dùng cho RTC và Backup. Chân nạp dùng cho chế độ nạp boot loader.
Nút Reset ngoài và 1 led hiển thị trên chân PB9, 1 led báo nguồn cho MCU2. ARM 32-bit Cortex M3 với clock max là 72Mhz. Bộ nhớ: - 64 kbytes bộ nhớ Flash (bộ nhớ lập trình). Clock, reset và quản lý nguồn - Điện áp hoạt động 2.
10 do an - Power on reset(POR), Power down reset(PDR) và programmable voltage detector (PVD). - Sử dụng thạch anh ngoài từ 4Mhz -> 20Mhz. - Thạch anh nội dùng dao động RC ở mode 8Mhz hoặc 40khz. - Sử dụng thạch anh ngoài 32.768khz được sử dụng cho RTC.
2 bộ ADC 12 bit với 9 kênh cho mỗi bộ - Khoảng giá trị chuyển đổi từ 0 – 3. - Lấy mẫu nhiều kênh hoặc 1 kênh. DMA: bộ chuyển đổi này giúp tăng tốc độ xử lý do không có sự can thiệp quá sâu của CPU - 7 kênh DMA. - Hỗ trợ DMA cho ADC, I2C, SPI, UART.
7 timer - 3 timer 16 bit hỗ trợ các mode IC/OC/PWM. - 1 timer 16 bit hỗ trợ để điều khiển động cơ với các mode bảo vệ như ngắt input, dead-time. - 2 watdog timer dùng để bảo vệ và kiểm tra lỗi. - 1 sysTick timer 24 bit đếm xuống dùng cho các ứng dụng như hàm Delay… Hỗ trợ 9 kênh giao tiếp bao gồm: - 2 bộ I2C - 3 bộ USART - 2 SPIs (18 Mbit/s).
- 1 bộ CAN interface (2.0 full-speed interface Kiểm tra lỗi CRC 2. GIỚI THIỆU KIT RF THU PHÁT WIFI ESP8266 NODEMCU Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU là kit phát triển dựa trên nền chip Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng và đặc biệt là có thể dùng trực tiếp trình 11 do an biên dịch của Arduino để lập trình và nạp code, thuận tiện cho việc sử dụng và lập trình các ứng dụng trên ESP8266.