ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế và thi công thiết bị dám sát bệnh nhân

100 MB Bao gồm tất cả file,.lưu đồ giải thuật... thuyết minh, bản vẽ nguyên lý, bản vẽ thiết kế, FILE lập trình, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN tử Thiết kế và thi công thiết bị dám sát bệnh nhân

[Type text] Page 1
Tóm Tắt Đồ Án
1. Phương Pháp Nghiên Cứu, Thực Hiện Đồ Án:
Đò án được chia làm 6 chương:
+ Chương 1: Giới Thiệu Về Thiết Bị Giám Sát
Tìm hiểu các thiết bị giám sát trên thị trường, qua đó phân tích chọn phương án thiết kế thiết bị giám sát bệnh nhân
+ Chương 2: Mạch Điều khiển Trung Tâm
Giới thiêu về pic 16f887.
+ Chương 3: Bộ Hiển Thị Dữ Liệu Và Giao Tiếp Máy Tính.
Giới thiệu về LCD 16x2, DS1307, 24C16, Max232, chuẩn giao tiếp I2C và RS232
+ Chương 5: Tính Toán, Thiết kế Và Thuật Toán
Tính toán thiết kế phần cứng và xây dựng sơ đồ thuật toán để viết chương trình phần mềm cho thiết bị. + Chương 6: Mô Phỏng Và Thi Công Mạch
Chương này sẽ tiến hành mô phỏng mạch bằng phần mềm proteus, sau đó tiến hành thi công và kiểm tra mạch thực tế. Đánh giá hoạt động của hệ thống thực tế. Phương pháp nghiên cứu xuyên suốt của đồ án là mô phỏng, tính toán thiết kế mạch, xây dựng các lưu đồ thuật toán và thi công lắp ráp mạch để kiểm chứng tính đúng đắn của công trình thực tế được công bố trên các tạp chí khoa học “Everyday Practical Electronics, August 2005” .
Dựa trên công trình thực tế đã được công bố trên các tạp chí khoa học “Everyday Practical Electronics, August 2005”. Đồ án này thành công trong việc mô phỏng, tính toán thiết kế mạch, xây dựng các lưu đồ thuật toán và thi công lắp ráp mạch.
[Type text] Page 2
2. Nguyên Lý Hoạt Động Chung Của Thiết Bị Giám Sát Bệnh Nhân: Từ ý tưởng ban đầu, những kiến thức đã học và các thiết bị trên thị trường có tính năng tương tự chúng ta có thể tạo ra một thiết bị dùng để giám sát bệnh nhân ( thường được gọi là Pain Monitor). Pain Monitor là thiết bị dùng để ghi lại tình trạng bệnh tình của bệnh nhân như nhức đầu, nôn mửa, mức độ đau đớn...thông qua việc chọn mức cường độ của tình trạng bệnh bằng nút nhấn. Dữ liệu vừa mới được nhập cùng với thời gian thực hiện công việc đó sẽ được hiển thị lên LCD và lưu trong bộ nhớ eeprom ngoại. Cuối cùng tất cả các dữ liệu tình trạng bệnh của bệnh nhân sẽ được tải lên máy tính thông qua giao tiếp RS232 và được lưu thành file excel. File excel này dùng để là tài liệu theo dõi quá trình bệnh tình của các bệnh nhân.
3. Chức Năng Các Linh Kiện:
Thiết bị có 16 nút nhấn , tương ứng vói mỗi nút sẽ có 1 đèn led hiển thị việc chộn nút ngoài ra còn có thêm 1 led báo nguồn và 1 còi báo hiệu.
16 nút nhấn bao gồm: 11 nút chọn cường độ tương ứng với các số từ 0 đến 10, có 3 nút chọn sự kiện là A, B, C, 1nút chọn mã số (ID) và 1 nút dùng để lưa dữ liệu lại.
LCD 16x2 hiển thị trực quan, dùng để hiển thị dữ liệu, thời gian và các công việc đang thực hiện.
IC DS1307 dùng để lấy thời gian thực
IC 24c16 là bộ nhớ eeprom ngoài nó cung cấp 2048 bute bộ nhớ cho việc lưu trữ dữ liệu.
IC max232 dùng để giao tiếp với máy tính.
4. Hoạt Động Của Thiết Bị: Thiết kế và thi công thiết bị dám sát bệnh nhân
+ Nhập dữ liệu:
- Ấn nút A để chọn sự kiện A. sau đó ta nhân bất kỳ 1 nút bất kỳ từ 0 đén 10 thì sự kiện A sẽ tương ứng với số ấy. LCD sẽ hiển thị giá trị tương ứng của A.
- Ấn nút B để chọn sự kiện B, lúc này B sẽ bằng 1. LCD sẽ hiển thị giá trị của B.
[Type text] Page 3
- Ấn nút C để chọn sự kiện C, lúc này C sẽ bằng 1. LCD sẽ hiển thị giá trị của C.
- Nếu ta không chọn sự kiện nào thì mặc định sự kiện đó bằng 0.
- Nhấn ID thì LCD sẽ hiện dòng chữ “ SET NO^” ở dòng thứ 2. Sau đó ta ấn bất kỳ 1 nút từ 0 đến 9 để chọn giá trị hàng đơn vị của ID, tiếp tục ấn bất kỳ 1 nút từ 0 đến 9 để chọn giá trị hàng chục.
+ Lưa dữ liệu vào bộ nhớ eeprom:
- Sau khi nhập dữ liệu ta tiến hành lưa lại.
- Ấn nút Save để lưa vào eeprom, sau khi lưu xong LCD sẽ xóa màn hình và sau đó hiển thị dòng chứ “ Count:” và số lần lưu vào bộ nhớ. Nó sẽ hiển thị trong 2s sau đó quay lại màn hình khởi tạo ban đầu.
+ Giao tiếp với máy tính:
- Khi ta nhấn nút Send Time trên giao diện Pain Monitor thì dữ liệu thời gian sẽ được gởi xuống pic và đưa ra DS1307 để khởi tạo thời gian ban đầu. Công việc này chỉ thực hiện 1 lần, các lần sau DS1307 sẽ cung cấp dữ liệu thời gian chính xác. Giao diện Pain Monitor luc này hiện dòng chữ “Send time and date to pic”.
- - Khi ta nhấn nút Reset Pic trên giao diện Pain Monitor thì Pic sẽ nhận được lệnh xóa bộ nhớ ngoài eeprom. Lúc này LCD sẽ hiện dòng chữ ” CLEARING MEMORY 2048” . Sau khi kết thúc việc xóa LCD sẽ trở lại màn hình khởi tạo ban đầu. Giao diện Pain Monitor luc này hiện dòng chữ “Clearing 2048 bytes of PIC memory ”.
- Khi ta nhấn nút Download trên giao diện Pain Monitor thì Pic sẽ nhận được lệnh gởi dữ liệu bộ nhớ ngoài eeprom lên máy tính. Lúc này LCD sẽ hiện dòng chữ “SENDING TO PIC” . Sau khi kết thúc việc tải LCD sẽ trở lại màn hình khởi tạo ban đầu. Giao diện Pain Monitor luc này hiện dòng chữ “Inputting data from Pic via serial port com2 ”.
[Type text] Page 4
5. Sơ Đồ Khối Tổng Quát:
- Sơ đồ khối tổng quát thể hiện qua hình 4.1.
Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát. +Khối Điều Khiển Trung Tâm: có chức năng quan trọng nhất. Nó có chức năng điều khiển tất cả các bộ phận khác của mạch hoạt động như: hiển thị dữ liệu lên LCD, lưu bộ nhớ eeprom ngoài và thực hiện giao tiếp với máy tính. Khối điều khiển trung tâm bao gồm một vi điều khiển, các nút nhấn, đèn led và còì báo hiệu. + Hiển Thị Dữ Liệu: để hiển thị dữ liệu ta dùng LCD 16x2. LCD 16x2 gồm có 2 dòng , mỗi dòng chứa tối đa 16 kí tự. Dữ liệu được hiển thị lên LCD là tình trạng bệnh tình của bệnh nhân, mã số (ID) của bệnh nhân và thời gian thực. + Thời Gian Thực: IC DS1307 là một IC dùng để lấy thời gian thực. IC thời gian thực có vai trò rất quan trọng. Vì nó lấy thời gian chính xác dùng để hiển thị và lưu trữ vào bộ nhớ tương ứng với mỗi lần lấy dữ liệu bệnh nhân. IC DS1307 giao tiếp với vi điều khiển thông qua giao tiếp I2C
KHỐI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
KHỐI NGUỒN
HIỂN THỊ
THỜI GIAN THỰC
BỘ NHỚ NGOÀI
KHỐI GIAO TIẾP MÁY TÍNH
[Type text] Page 5
+ Bộ Nhớ EEPROM Ngoài: có chức năng lưu trữ dữ liệu, bao gồm: mã số bệnh nhân, dữ liệu bệnh nhân (ói mửa, đau đầu...) và thời gian nhập dữ liệu bệnh nhân ( ngày, tháng năm, giờ, phút, giây ). Bộ nhớ eeprom rất cần thiết vì nó có bộ nhớ lớn và không bị mất đi khi xảy ra mất điện. + Khối Giao Tiếp Máy Tính : thực hiện chức năng giao tiếp với máy tính. Giao tiếp máy tính được là thực hiện việc nhận dữ liệu thời gian để khởi tạo thời gian ban đầu, hiển thị lên LCD và gởi dữ liều lưu trữ trong eeprom lên máy tính để tạo file excel lưu lại + Khối nguồn : cung cấp nguồn 5V cho các khối khavs hoạt động
[Type text] Page 6
6. Sơ Đồ Mạch:
- Sơ đồ mạch điều khiển trung tâm thể hiện qua hình 1
Hình 1: Sơ Đồ Mạch Điều Khiển Trung Tâm
[Type text] Page 7
- Sơ đồ mạch nguồn thể hiện qua hình 2
Hình 2: Sơ Đồ Mạch Nguồn
- Sơ đồ mạch LCD thể hiện qua hình 3.
Hình 3: Sơ Đồ Mạch LCD
[Type text] Page 8
- Sơ đồ mạch 24C16 và DS1307 thể hiện qua hình 4.
Hình 4: Sơ Đồ Mạch 24C16 và DS1307.
- Sơ đồ mạch giao tiếp RS232 thể hiện qua hình 5
Hình 5: Sơ Đồ Mạch Giao Tiếp RS232
[Type text] Page 9
4. Giao Diện Giao Tiếp Máy Tính:
+ Giao diện Pain Monitor thể hiện qua hinh 6
Hình 6: Giao Diện Giao Tiếp Máy Tính Pain Monitor
[Type text] Page 10
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Sau khi hoàn thành đề tài thiết kế và thi công thiết bị giám sát bệnh nhân dùng vi điều khiển Pic 16f887., thiết bị đã giám sát đươc tình trạng của bệnh nhân theo yêu cầu.
Với việc thiết kế sử dụng vi điều khiển PIC16F887 sẽ đảm bảo tính làm việc ổn định hơn so với các họ vi điều khiển khác như 8051, AVR… Sử dụng nguồn thấp nên tiết kiệm được năng lượng.
Hiện nay việc thống kê dữ liệu giám sát bệnh nhân thường được thực hiện bằng cách ghi chép qua giấy nên việc lưa trữ và bảo quản không được tốt .Vì vậy thiết bị giám sát bệnh nhân là một giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề này.
Trên thị trường các thiết giám sát và thu thập dữ liệu có rất nhiều loại khác nhau. Tuy nhiên chưa có thiết bị nào dùng để giám sát bệnh nhân. Ngoài ra, thiết bị này có chi phí thấp, dễ sử dụng nên có tiềm năng phát triển tại nước ta
Do thời gian hoàn thành đề tài có hạn nên nhiều vấn đề liên quan em còn nghiên cứu chưa được đầy đủ và còn nhiều thiếu sót. Do đó trong tương lai em sẽ hoàn thiện sản phẩm tốt hơn.
Với các tính năng đa dạng của Pic, chúng ta có thể nâng cấp thiết bị và thêm các chức năng mới. Thiết bị này ngoài việc áp dụng giám sát bệnh nhân còn có thể áp dụng trong lĩnh vực thể thao, ghi lại thành tích của vận động viên như : đua xe, điền kinh, đánh golf ...

..................................

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập-Tự do-Hạnh phúc
LỜI CAM ĐOAN
Kính gởi: Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp- Khoa Điện Tử- Viễn Thông
Trƣờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng
Em tên là: Trần Văn Thành Nhân -Lớp 09DT2, Khoa Điện Tử- Viễn Thông
Trƣờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng
Em xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ đồ án hoặc công trình đã có từ trƣớc. Trong nội dung đồ án có tham khảo các tài liệu đƣợc trích dẫn ở phần “ Tài liệu tham khảo” .
Em xin cam đoan và chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có điều gì sai trái trong nội dung đồ án này.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2014
Sinh viên thực hiện
Trần Văn Thành Nhân
MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ............................................................................................. 5
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 8
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ GIÁM SÁT BỆNH NHÂN . 10
1.1. Giới Thiệu Chƣơng: .............................................................................................. 10 1.2. Phân Tích và Lựa Chọn Giải Pháp: .................................................................... 10 1.2.1. Phân Tích: ........................................................................................................... 10 1.3.2. Giải Pháp: ........................................................................................................... 10
1.3. Nguyên Lý Hoạt Động Của Thiết Bị Giám Sát Bệnh Nhân: ............................ 11 1.3.1. Nguyên Lý Hoạt Động Chung Của Thiết Bị Giám Sát Bệnh Nhân: ............. 11 1.2.2. Khối Điều Khiển Trung Tâm: ........................................................................... 12 1.2.3. Hiển Thị Dữ Liệu: .............................................................................................. 12 1.2.4. Thời Gian Thực: ................................................................................................. 12 1.2.5. Bộ Nhớ EEPROM Ngoài : ................................................................................. 12 1.2.6. Khối Giao Tiếp Máy Tính : ............................................................................... 12 1.3. Kết Luận Chuơng: ................................................................................................ 13
CHƢƠNG 2: MẠCH DIỀU KHIỂN TRUNG TÂM ................................................ 14
2.1. Giới Thiệu Chƣơng: .............................................................................................. 14
2.2.Vi Điều Khiển PIC16F887 : ................................................................................... 14
2.2.1. Giới Thiệu Chung Về Pic 16F: .......................................................................... 14
2.2.2. Vi Điều Khiển PIC 16F887: ............................................................................... 15
2.2.3. Tổ Chức Bộ Nhớ Vi Điều Khiển PIC 16F887: ................................................. 19
2.3. Kết Luận Chƣơng: ................................................................................................ 24
CHƢƠNG 3: BỘ HIỂN THỊ DỮ KIỆU VÀ BỘ GIAO TIẾP MÁY TÍNH ........... 25
3.1. Giới Thiệu Chƣơng: .............................................................................................. 25
3.2. LCD 16x2: .............................................................................................................. 25
3.2.1 Hình Dạng : .......................................................................................................... 25
3.2.2 Chức Năng Của Các Chân: ................................................................................ 26
3.3. IC Thời Gian Thực DS1307: ................................................................................ 28
3.4. Bộ Nhớ EEPROM Ngoài 24C16: ......................................................................... 29
3.5. Chuẩn Giao Tiếp I2C: .......................................................................................... 30
3.6. IC Max232: ............................................................................................................ 32
3.7. Cổng Com: ............................................................................................................. 34
3.8.Chuẩn Giao Tiếp RS232: ....................................................................................... 36
3.9.Kết Luận Chƣơng: ................................................................................................. 37
CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ THUẬT TOÁN ................................. 38
4.1, Giới Thiệu Chƣơng: .............................................................................................. 38
4.3. Hoạt Động Của Thiết Bị: ...................................................................................... 38
4.4. Sơ Đồ Khối Tổng Quát: ........................................................................................ 40
4.5. Tính Toán, Thiết Kế: ............................................................................................ 41
4.5.1. Mạch Nguồn: ...................................................................................................... 41
4.5.2. Điều Khiển Trung Tâm: .................................................................................... 41
4.5.3. LCD, Thời Gian Thực Và Bộ Nhớ EEPROM: ................................................ 43
4.5.4. Mạch Giao Tiếp RS232:..................................................................................... 44
4.6. Sơ Đồ Thuật Toán: ................................................................................................ 45
4.7. Kết Luận Chƣơng: ................................................................................................ 50
CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG, THI CÔNG VÀ KIỂM TRA MẠCH ......................... 51
5.1. Giới Thiệu Chƣơng: .............................................................................................. 51
5.2. Mô Phỏng Dùng Proteus 7.0 và VB 6.0: .............................................................. 51
5.3. Thi Công Mạch: ..................................................................................................... 56
5.4. Kiểm Tra Mạch: .................................................................................................... 57
5.5. Kết Luận Chƣơng: ................................................................................................ 57
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ................................................... 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 59
PHẦN PHỤ LỤC ......................................................................................................... A1
1. Code Pic: .................................................................................................................. A1
2. Code VB6: .............................................................................................................. A13
Trang 5
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
- ADC: :Analog Digital Converter
- ADIE: A/D Converter (ADC) Interrupt Enable bit
- ADIF: A/D Converter Interrupt Flag bit
- BCLIE: Bus Collision Interrupt Enable bit
- BCLIF: Bus Collision Interrupt Flag bit
- BOR: Brown-out Reset Status bit
- C: Carry/Borrow bit
- C1IE: Comparator C1 Interrupt Enable bit
- C2IE: Comparator C2 Interrupt Enable bit
- C1IF: Comparator C1 Interrupt Flag bit
- C2IF: Comparator C2 Interrupt Flag bit
- CCP1IE: CCP1 Interrupt Enable bit
- CCP2IE: CCP2 Interrupt Enable bit
- CCP1IF: CCP1 Interrupt Flag bit
- CCP2IF: CCP2 Interrupt Flag bit
- DC: Digit Carry/Borrow bit
- EEIE: EEPROM Write Operation Interrupt Enable bit
- EEIF: EE Write Operation Interrupt Flag bit
- GIE: Global Interrupt Enable bit - I2C: Inter ‐ Intergrated Circuit
- INTCON: INTERRUPT CONTROL REGISTER
- INTE: INT External Interrupt Enable bit
- INTEDG: Interrupt Edge Select bit
- INTF: INT External Interrupt Flag bit
Trang 6
- IRP: Register Bank Select bit - LCD: Liquid Crystal Display
- OPTION_REG: OPTION REGISTER
- OSFIE: Oscillator Fail Interrupt Enable bit
- OSFIF: Oscillator Fail Interrupt Flag bit
- PCON: POWER CONTROL REGISTER
- PD: Power-down bit
- PIE1: PERIPHERAL INTERRUPT ENABLE REGISTER 1
- PIE2: PERIPHERAL INTERRUPT ENABLE REGISTER 2
- PEIE: Peripheral Interrupt Enable bit
- PIC: Programmable Intelligent computer
- PIR1: PERIPHERAL INTERRUPT REQUEST REGISTER 1
- PIR2: PERIPHERAL INTERRUPT REQUEST REGISTER 2
- POR: Power-on Reset Status bit
- PS: Prescaler Rate Select bits
- PSA: Prescaler Assignment bit - RAM: Random Access Memory
- RBIE: PORTB Change Interrupt Enable bit
- RBIF: PORTB Change Interrupt Flag bit
- RCIE: EUSART Receive Interrupt Enable bit
- RCIF: EUSART Receive Interrupt Flag bit - RTC: Real-time clock
- RBPU: PORTB Pull-up Enable bit
- SBOREN: Software BOR Enable bit
- SSPIE: Master Synchronous Serial Port (MSSP) Interrupt Enable bit
- SSPIF: Master Synchronous Serial Port (MSSP) Interrupt Flag bit
Trang 7
- STATUS: STATUS REGISTER
- T0CS: Timer0 Clock Source Select bit
- T0SE: Timer0 Source Edge Select bit
- T0IE: Timer0 Overflow Interrupt Enable bit
- TO: Time-out bit
- T0IF: Timer0 Overflow Interrupt Flag bit
- TXIE: EUSART Transmit Interrupt Enable bit
- TXIF: EUSART Transmit Interrupt Flag bit
- TMR1IE: Timer1 Overflow Interrupt Enable bit
- TMR2IE: Timer2 to PR2 Match Interrupt Enable bit
- TMR1IF: Timer1 Overflow Interrupt Flag bit
- TMR2IF: Timer2 to PR2 Interrupt Flag bit
- ULPWUE: Ultra Low-Power Wake-up Enable bit
- ULPWUIE: Ultra Low-Power Wake-up Interrupt Enable bit
- ULPWUIF: Ultra Low-Power Wake-up Interrupt Flag bit
- Z: Zero bit
Trang 8
LỜI MỞ ĐẦU
Với tốc độ phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp hiện đại nhƣ công nghệ thông tin, công nghệ truyền thông, cơ khí, điện tử. Trong đó, ngành điện tử đóng vai trò rất quan trọng, nó thâm nhập vào cuộc sống con ngƣời với các thiết bị từ đơn giản đén phức tạp nhƣ bóng đèn, tivi, máy vi tính…góp phần hiệu quả vào các nhu cầu lao động và giải trí của con ngƣời.
Y tế là là một ngành hết sức quan trọng, chăm sóc và bảo vệ tính mạng con ngƣời. Vì vậy cần độ chỉnh xác cao và sự nhanh chóng, do đó cần có các thiết bị điện tử y sinh. Paint Monitor là một trong số đó, đây là thiết bị giúp các các nhân viên y tế quản lý,giám sát và chăm sóc bệnh nhân đƣợc tốt hơn.
Đò án đƣợc chia làm 6 chƣơng:
+ Chƣơng 1: Giới Thiệu Về Thiết Bị Giám Sát
Tìm hiểu các thiết bị giám sát trên thị trƣờng, qua đó phân tích chọn phƣơng án thiết kế thiết bị giám sát bệnh nhân
+ Chƣơng 2: Mạch Điều khiển Trung Tâm
Giới thiêu về pic 16f887.
+ Chƣơng 3: Bộ Hiển Thị Dữ Liệu Và Giao Tiếp Máy Tính.
Giới thiệu về LCD 16x2, DS1307, 24C16, Max232, chuẩn giao tiếp I2C và RS232
+ Chƣơng 5: Tính Toán, Thiết kế Và Thuật Toán
Tính toán thiết kế phần cứng và xây dựng sơ đồ thuật toán để viết chƣơng trình phần mềm cho thiết bị. + Chƣơng 6: Mô Phỏng Và Thi Công Mạch
Chƣơng này sẽ tiến hành mô phỏng mạch bằng phần mềm proteus, sau đó tiến hành thi công và kiểm tra mạch thực tế. Đánh giá hoạt động của hệ thống thực tế.
Trang 9
Phƣơng pháp nghiên cứu xuyên suốt của đồ án là mô phỏng, tính toán thiết kế mạch, xây dựng các lƣu đồ thuật toán và thi công lắp ráp mạch để kiểm chứng tính đúng đắn của công trình thực tế đƣợc công bố trên các tạp chí khoa học “Everyday Practical Electronics, August 2005” .
Dựa trên công trình thực tế đã đƣợc công bố trên các tạp chí khoa học “Everyday Practical Electronics, August 2005”. Đồ án này thành công trong việc mô phỏng, tính toán thiết kế mạch, xây dựng các lƣu đồ thuật toán và thi công lắp ráp mạch.
CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Trang 10
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ GIÁM SÁT BỆNH NHÂN
1.1. Giới Thiệu Chƣơng:
Bộ giám sát bệnh nhân là một thiết bị dùng để thống kê dữ liệu. Ý tƣởng của thiết bị này xuất phát từ nhu cầu cần thiết trong việc giám sát các tình trạng bệnh của bệnh nhân và lƣu trữ các dữ liệu đó một cách lâu dài. Việc thông kê dữ liệu để giám sát bệnh nhân xƣa nay thƣờng rất thủ công và khó khăn trong việc lƣu trữ nên PAIN MONITOR là một thiết bị rất là cần thiết và tiện dụng. Trong chƣơng này ta sẽ đi phân tích, tìm giải pháp thiết kế, tìm hiểu về nguyên lý chung của thiết bị và các bộ phận của nó. 1.2. Phân Tích và Lựa Chọn Giải Pháp: 1.2.1. Phân Tích: Từ ý tƣởng ban đầu, những kiến thức đã học và các thiết bị trên thị trƣờng có tính năng tƣơng tự chúng ta có thể tạo ra một thiết bị có các đặc điểm sau: + Màn hình hiển thị dữ liệu + Có đèn báo hiệu. + Có còi để cảnh báo. + Có bộ nhớ lớn và lƣa trữ lâu dài. + Hiển thị thời gian làm việc. + Có thể giao tiếp vói máy tính + Có tính ổn định và chính xác cao. + Đơn giản và dễ dàng sử dụng. + Có tính kinh tế cao. 1.3.2. Giải Pháp: Từ những phân tích nêu trên ta có thể tạo ra một thiết bị nhƣ sau: + Màn hình hiển thị dữ liệu: dùng LCD , led 7 đoạn + Có đèn báo hiệu: dùng đèn led đẻ báo nguồn và các cảnh báo khác + Có còi để cảnh báo: dùng loa nhỏ để báo hiệu
CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Trang 11
+ Có bộ nhớ lớn và lƣa trữ lâu dài.: có thể dùng bộ nhớ ngoài eeprom + Hiển thị thời gian làm việc: dùng IC thời gian thực + Có thể giao tiếp vói máy tính: điều khiển bằng máy tính và lƣa trữ dữ liệu trên máy tính.
1.3. Nguyên Lý Hoạt Động Của Thiết Bị Giám Sát Bệnh Nhân: 1.3.1. Nguyên Lý Hoạt Động Chung Của Thiết Bị Giám Sát Bệnh Nhân: Thiết bị dùng để giám sát bệnh nhân thƣờng đƣợc gọi là Pain Monitor. Pain Monitor là thiết bị dùng để ghi lại tình trạng bệnh tình của bệnh nhân nhƣ nhức đầu, nôn mửa, mức độ đau đớn...thông qua việc chọn mức cƣờng độ của tình trạng bệnh bằng nút nhấn. Dữ liệu vừa mới đƣợc nhập cùng với thời gian thực hiện công việc đó sẽ đƣợc hiển thị lên LCD và lƣu trong bộ nhớ eeprom ngoại. Cuối cùng tất cả các dữ liệu tình trạng bệnh của bệnh nhân sẽ đƣợc tải lên máy tính thông qua giao tiếp RS232 và đƣợc lƣu thành file excel. File excel này dùng để là tài liệu theo dõi quá trình bệnh tình của các bệnh nhân. + Sơ đồ mô hình tổng quan về thiết bị.thể hiện qua hình 1.1.
Hình 1.1: Sơ đồ mô hình tổng quan về thiết bị.
CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Trang 12
1.2.2. Khối Điều Khiển Trung Tâm:
Khối điều khiển trung tâm là khối có chức năng quan trọng nhất. Nó có chức năng điều khiển tất cả các bộ phận khác của mạch hoạt động nhƣ: hiển thị dữ liệu lên LCD, lƣu bộ nhớ eeprom ngoài và thực hiện giao tiếp với máy tính. Khối điều khiển trung tâm bao gồm một vi điều khiển, các nút nhấn, đèn led và còì báo hiệu. 1.2.3. Hiển Thị Dữ Liệu:
Để hiển thị dữ liệu ta dùng LCD 16x2. LCD 16x2 gồm có 2 dòng , mỗi dòng chứa tối đa 16 kí tự. Dữ liệu đƣợc hiển thị lên LCD là tình trạng bệnh tình của bệnh nhân, mã số (ID) của bệnh nhân và thời gian thực. 1.2.4. Thời Gian Thực:
IC DS1307 là một IC dùng để lấy thời gian thực. IC thời gian thực có vai trò rất quan trọng. Vì nó lấy thời gian chính xác dùng để hiển thị và lƣu trữ vào bộ nhớ tƣơng ứng với mỗi lần lấy dữ liệu bệnh nhân. IC DS1307 giao tiếp với vi điều khiển thông qua giao tiếp I2C 1.2.5. Bộ Nhớ EEPROM Ngoài : Bộ nhớ eeprom ngoài có chức năng lƣu trữ dữ liệu, bao gồm: mã số bệnh nhân, dữ liệu bệnh nhân (ói mửa, đau đầu...) và thời gian nhập dữ liệu bệnh nhân ( ngày, tháng năm, giờ, phút, giây ). Bộ nhớ eeprom rất cần thiết vì nó có bộ nhớ lớn và không bị mất đi khi xảy ra mất điện. 1.2.6. Khối Giao Tiếp Máy Tính : Khối giao tiếp máy tính bao gồm max232 và cổng com. Nó thực hiện chức năng giao tiếp với máy tính. Giao tiếp máy tính đƣợc là thực hiện việc nhận dữ liệu thời gian để khởi tạo thời gian ban đầu, hiển thị lên LCD và gởi dữ liều lƣu trữ trong eeprom lên máy tính để tạo file excel lƣu lại
CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Trang 13
1.3. Kết Luận Chuơng:
Thiết bị giám sát bệnh nhân thƣờng đƣợc gọi là pain monitor, nó giúp ích trong việc thu thâp dữ liệu về tình trạng bệnh của bệnh nhân và lƣu trữ lại , công việc mà xƣa nay chúng ta thƣờng tiến hành thủ công băng cách ghi chép.
việc thu thâp dữ liệu về tình trạng bệnh của bệnh nhân và lƣu trữ lại là công việc rất là quan trọng và đòi hỏi độ chính sát cao. Vì nó là cơ sỏ để chăm sót bệnh một cách kịp thời và tốt hơn. Từ những ý tƣởng và mô hình ta có thể tiến hành thiết kế và hoàn thành mạch theo những mục tiêu đặt ra.. Chƣơng này chỉ nhằm tổng quát về nguyền lý hoạt động và các khối chức năng có trong thiết bị. Để hoàn thành đƣợc thiết bị cần nhiều quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thi công khác nhau, mà chúng ta sẽ tìm hiểu trong các chƣơng tiếp theo.
CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Trang 14
CHƢƠNG 2: MẠCH DIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
2.1. Giới Thiệu Chƣơng:
Trong chƣơng này chúng đề cập đến mạch diều khiển trung tâm. Nó làm nhiệm vụ điều khiển các khối khác trong toàn bộ mạch thực hiện.
2.2.Vi Điều Khiển PIC16F887 :
2.2.1. Giới Thiệu Chung Về Pic 16F:
PIC là tên viết tắt của “Programmable Intelligent computer” do hãng General Instrument đặt tên cho con vi điều khiển đầu tiên của họ.Hãng Microchip tiếp tục phát triển sản phầm này và cho đến nay hãng đã tạo ra gần 100 loại sản phẩm khác nhau.
Họ vi điều khiển thuộc 16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit. Mỗi lệnh điều đƣợc thực thi trong một chu kỳ xung clock. Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20Mhz với một chu kỳ lệnh là 200ns. Bộ nhớ chƣơng trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lƣợng 256x8 byte. Số port I/O là 5 với 33 pin I/O.
Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:
+ Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.
+ Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tàn số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep.
+ Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.
+ Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rộng xung.
+ Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP, SPI,I2C.
+ Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với địa chỉ 9 bit địa chỉ.
+ Cổng giao tiếp song song PSP vói các chân điều khiển RD, WR, CS ở bên ngoài.
Các đặc tính Analog:
+ 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit.
CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Trang 15
+ Hai bộ so sánh.
Một vài đặc tính khác của vi điều khiển nhƣ:
+ Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa đƣợc 100000 lần.
+ Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa đƣợc 1000000 lần
+ Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lƣa trữ đƣợc 40 năm.
+ Khả năng tự nạp chƣơng trình với sự điều khiển của phần mềm.
+ Nạp đƣợc chƣơng trình ngay trên mạch điện ICSP thông qua 2 chân.
+ Watchdog Timer với bộ dao động trong.
+ Chức năng bảo mật mã chƣơng trình.
+ Chế độ Sleep.
+ Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
2.2.2. Vi Điều Khiển PIC 16F887:
PIC16F887 có tất cả 40 chân, đƣợc chia thành: 5 PORT, 2 chân cấp nguồn, 2 chân GND, 2 chân thạch anh và một chân dùng để RESET vi điều khiển.
- 5 port của PIC16F887 bao gồm :
+ PORT B: 8 chân
+ PORT D: 8 chân
+ PORT C: 8 chân
+ PORT A: 6 chân
+ PORT E: 3 chân
CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Trang 16
+ Sơ đồ chân Pic 16F887 thể hiên qua hinh 2.1
Hình 2.1: Sơ đồ chân Pic 16F877
CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Trang 17
+ Sơ đồ khối vi điều khiển Pic 16F877A thể hiện qua hình 2.2.
Hình 2.2: Sơ đồ khối vi điều khiển Pic 16F887
CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Trang 18
Chân OSC1/CLK1: ngõ vào kết nối với dao động thạch anh hoặc ngõ vào nhận xung clock từ bên ngoài.
Chân OSC2/CLK2: ngõ ra dao động thạch anh hoặc ngõ ra cấp xung Clock.
Chân ̅̅̅̅̅̅̅̅/Vpp có 2 chức năng:
+ ̅̅̅̅̅̅̅̅: ngõ vào resetb tích cực ở mức thấp. + Vpp: ngõ vào nhận điện áp lập trình khi lập trình cho PIC.
Chân RA0/AN0, RA1/AN1, RA2/AN2: có 2 chức năng
+ RA0,1,2: xuất/ nhập số.
+ AN 0,1,2: ngõ vào tƣơng tự của kênh thứ 0,1,2.
Chân RA2/AN2/VREF-/CVREF+: xuất nhập số/ ngõ vào tƣơng tự của kênh thứ 2/ nhõ vào điện áp chuẩn thấp của bộ AD/ ngõ vào điện áp chẩn cao của bộ AD.
Chân RA3/AN3/VREF+:xuất nhập số/ ngõ vào tƣơng tự kênh 3/ ngõ vào điện áp chuẩn (cao) của bộ AD.
Chân RA4/TOCK1/C1OUT: xuất nhập số/ ngõ vào xung clock bên ngoài cho Timer 0/ ngõ ra bộ so sánh 1.
Chân RA5/AN4/ ̅̅̅ /C2out: xuất nhập số/ ngõ vào tƣơng tự kênh 4/ ngõ vào chọn lựa SPI phụ/ ngõ ra bộ so sánh 2
Chân RB0/INT : xuất nhập số/ ngõ vào tín hiệu ngắt ngoài.
Chân RB1, RB2: xuất nhập số.
Chân RB3/PGM: xuất nhập số/ cho phép lập trình điện áp thấp ICSP.
Chân RB4, RB5: xuất nhập số. Chân RB6/PGC: xuất nhấp số/ mạch gỡ rối và xung clock lập trình ICSP.
Chân RB7/PGD: xuất nhập số/ mạch gỡ rối và dữ liệu lập trình ICSP.
Chân RC0/T1OCO/T1CKI: xuất nhập số/ ngõ vào bộ giao động Timer1/ngõ vào xung clock bên ngoài Timer 1.
Chân RC1/T1OSI/CCP2: xuất nhập số/ ngõ vào bộ dao động Timer 1/ngõ vào Capture2, ngõ ra compare2, ngõ ra PWM2.
CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Trang 19
Chân RC2/CCP1: xuất nhập số/ ngõ vào Capture1 ,ngõ ra compare1, ngõ ra PWM1.
Chân RC3/SCK/SCL:xuất nhập số/ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ
ra chế độ SPI./ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ ra của chế độ I2C.
Chân RC4/SDI/SDA: xuất nhập số/ dữ liệu vào SPI/ xuất nhập dữ liệu I2C.
Chân RC5/SDO: xuất nhập số/ dữ liệu ra SPI.
Chân RC6/TX/CK: xuất nhập số/ truyền bất đồng bộ USART/xung

...............................

5.5.
CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG, THI CÔNG VÀ KIỂM TRA MẠCH
Trang 54
Hình 5.5: Mô Phỏng gởi thời gian Băng VB6.
+ Mô phỏng xóa bộ nhớ eeprom 24C16 thể hiện qua hình 5.6 và hình 5.7
Hình 5.6: Mô Phỏng Xóa Bộ Nhớ EEPROM Bằng Proteus
CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG, THI CÔNG VÀ KIỂM TRA MẠCH
Trang 55
Hình 5.7: Mô Phỏng Xóa Bộ Nhớ EEPROM Băng VB6
+ Mô phỏng tải dữ liệu lên máy tính thể hiện qua hình 5.8 , 5.9 và 5.10.
Hình 5.8: Mô Phỏng Tải Dữ Liệu Lên Máy Tính Bằng Protéu
Hình 5.9: Mô Phỏng Tải Dữ Liệu Lên Máy Tính Bằng VB6
CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG, THI CÔNG VÀ KIỂM TRA MẠCH
Trang 56
Hình 5.10: Kết quả Mô Phỏng Tải Dữ Liệu Lên Máy Tính Bằng VB6
5.3. Thi Công Mạch:
+ Mạch thi công hoàn thiện thể hiện qua hình 5.10
CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG, THI CÔNG VÀ KIỂM TRA MẠCH
Trang 57
Hình 5.10: Mach Hoàn Thiện
5.4. Kiểm Tra Mạch:
Mạch hoạt động dùng pin 9V, mạch nguồn cung cấp đủ 5V, DS1307 duy trì hoạt động khi nguồn chính tắt nhờ vào pin 3V (có thời gian sử dụng lâu dài khoảng 10 năm)
Khi nhấn nút nhấn đèn sáng rõ, LCD hiển thị đúng dữ liệu, còi báo hiệu tốt.
5.5. Kết Luận Chƣơng:
Mô phỏng mạch bằng proteus và VB6 thành công, Mạch thực tế hoàn thành và chạy tốt.
Trang 58
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Sau khi hoàn thành đề tài thiết kế và thi công thiết bị giám sát bệnh nhân dùng vi điều khiển Pic 16f887., thiết bị đã giám sát đƣơc tình trạng của bệnh nhân theo yêu cầu.
Với việc thiết kế sử dụng vi điều khiển PIC16F887 sẽ đảm bảo tính làm việc ổn định hơn so với các họ vi điều khiển khác nhƣ 8051, AVR… Sử dụng nguồn thấp nên tiết kiệm đƣợc năng lƣợng.
Hiện nay việc thống kê dữ liệu giám sát bệnh nhân thƣờng đƣợc thực hiện bằng cách ghi chép qua giấy nên việc lƣa trữ và bảo quản không đƣợc tốt .Vì vậy thiết bị giám sát bệnh nhân là một giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề này.
Trên thị trƣờng các thiết giám sát và thu thập dữ liệu có rất nhiều loại khác nhau. Tuy nhiên chƣa có thiết bị nào dùng để giám sát bệnh nhân. Ngoài ra, thiết bị này có chi phí thấp, dễ sử dụng nên có tiềm năng phát triển tại nƣớc ta
Do thời gian hoàn thành đề tài có hạn nên nhiều vấn đề liên quan em còn nghiên cứu chƣa đƣợc đầy đủ và còn nhiều thiếu sót. Do đó trong tƣơng lai em sẽ hoàn thiện sản phẩm tốt hơn.
Với các tính năng đa dạng của Pic, chúng ta có thể nâng cấp thiết bị và thêm các chức năng mới. Thiết bị này ngoài việc áp dụng giám sát bệnh nhân còn có thể áp dụng trong lĩnh vực thể thao, ghi lại thành tích của vận động viên nhƣ : đua xe, điền kinh, đánh golf ...
Trang 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Gv. Nguyễn Duy Nhật Viễn,”Giáo Trình Kỹ Thuật Lập Trình” ĐHBK Đà Nẵng, 2013.
[2] Ngô Hải Bắc,”Tự học lập trình Visual C++ 6.0 từ cơ bản đến nâng cao”,2006
[3] FPT Software Solution, Giáo trình đào tạo Visual Basic 6.0
[4] picvietnam.com, CCS C for PIC16F877A, 2008
[5] John Becker, “Pain Monitor”,Everyday Practical Electronics, August 2005.
[6] Dan Mezick & cotillier - McGraw-Hill,”Visual Basic 6 Certification Exam Guide”, 1998.
[7] Microchip Technology Inc, PIC16F882/883/884/886/887 Data Sheet, 2009.

.................................

A26
AbortPressed = False
aa$ = Date$: at$ = Time$
TimeVal(0) = Val(Mid$(at$, 7, 1)) * 10 + Val(Mid$(at$, 8, 1)) ' secs
TimeVal(1) = Val(Mid$(at$, 4, 1)) * 10 + Val(Mid$(at$, 5, 1)) ' mins
TimeVal(2) = Val(Mid$(at$, 1, 1)) * 10 + Val(Mid$(at$, 2, 1)) ' hrs
TimeVal(3) = 0 ' weekday - not used
TimeVal(4) = Val(Mid$(aa$, 4, 1)) * 10 + Val(Mid$(aa$, 5, 1)) ' date (day)
TimeVal(5) = Val(Mid$(aa$, 1, 1)) * 10 + Val(Mid$(aa$, 2, 1)) ' month
TimeVal(6) = Val(Mid$(aa$, 9, 1)) * 10 + Val(Mid$(aa$, 10, 1)) ' year
TimeVal(7) = SwitchDelay.Value
Counter = 0
bError = False
With EPESerial1
.RxBlockSize = 1
.RxMode = sioBlockMode
.ComPort = OCXport
.Speed = sio9600 ' Setup the COM port parameters
.WordLength = sio8Bits
.Parity = sioNoParity
.StopBits = sio1Bit
.RxEvents = False
.ProgressEvents = False
.TimeOut = 5
.PortStatus = sioPortOpen
A27
.ClearReceiveBuffer ' Always do this after we open the port to make sure the buffer is really empty
.SendText "T" ' Tell the PIC to get ready to receive time data sDataBlock = .ReceiveText
If sDataBlock <> "R" Then GoTo ErrorHandler
.TimeOut = 1
For A = 0 To 7
ProgressBar1.Value = Counter: Counter = Counter + 1
.SendText Chr$(TimeVal(A))
sDataBlock = .ReceiveText
Next
ProgressBar1.Value = Counter: Counter = Counter + 1
Abort.Visible = False
.PortStatus = sioPortClosed
RecordingText.Caption = "Click Start button to start download from PIC unit's memory bank"
Exit Sub
ErrorHandler:
Close
Beep
AbortPressed = False
Abort.Visible = False
TempA$ = "Handshake reply not received from PIC " & Chr(13) & Chr(10)
A28
TempA$ = TempA$ & "Check your power and serial port connections" MsgBox TempA$, vbOKOnly + vbCritical
On Error Resume Next
EPESerial1.PortStatus = sioPortClosed
RecordingText.Caption = "Click Start button to start download from PIC unit's memory bank"
End With
End Sub

+BộNhớEEPROMNgoài:cóchứcnănglưutrữdữliệu,baogồm:mãsốbệnhnhân,dữ liệubệnhnhân(óimửa,đauđầu...)vàthờigiannhậpdữliệubệnhnhân(ngày,tháng năm,giờ,phút,giây). Bộnhớeepromrấtcầnthiếtvìnócóbộnhớlớnvàkhôngbị mất đi khixảyra mấtđiện.

+ KhốiGiaoTiếpMáyTính: thựchiệnchứcnănggiaotiếpvớimáytính.Giaotiếp máy tínhđượclàthựchiệnviệcnhậndữliệuthờigianđểkhởitạothờigianbanđầu,hiểnthị lênLCDvàgởidữliềulưutrữtrongeepromlênmáytínhđểtạofileexcellưulại

+Khốinguồn:cungcấpnguồn5Vchocáckhốikhavshoạtđộng