Xây dựng hệ thống quản lý tiêm ngừa chó mèo

TỔNG QUAN

ĐẶT VẤN ĐỀ

Để ngăn ngừa hiệu quả bệnh Dại lây từ động vật sang người và giảm thiểu số ca tử vong, cần có sự chỉ đạo và phối hợp chặt chẽ giữa các cấp, các ngành Các tổ chức cần thực hiện theo hướng dẫn của Chi cục Chăn nuôi - Thú y, triển khai kế hoạch tiêm phòng vắc xin Dại cho chó, mèo Việc tiêm phòng phải đảm bảo đúng loại vắc xin, đúng đối tượng, an toàn cho người và động vật, đồng thời không gây ảnh hưởng đến môi trường Cần tập trung tiêm phòng triệt để cho số lượng chó, mèo chưa được tiêm.

Hiện nay, việc tiêm phòng cho chó mèo chủ yếu phụ thuộc vào sự tự giác của chủ vật nuôi khi đưa thú cưng đến các trung tâm thú y Tuy nhiên, nhiều chủ nuôi không thể nhớ chính xác thời gian tiêm và loại vắc xin đã sử dụng, dẫn đến khó khăn trong việc kiểm soát số lần tiêm và thời gian tiêm Ngoài ra, các trung tâm y tế thú y cũng gặp khó khăn trong việc thông báo cho từng chủ vật nuôi về lịch tiêm phòng.

Nhóm chúng tôi nhận thấy việc kiểm soát tiêm phòng cho chó mèo hiện nay còn nhiều bất cập, vì vậy đã quyết định phát triển hệ thống quản lý tiêm ngừa chó mèo Hệ thống này sử dụng công nghệ RFID và đồng bộ dữ liệu qua Google Sheet, nhằm nâng cao độ chính xác và tính chặt chẽ trong quản lý tiêm phòng Bên cạnh đó, hệ thống sẽ tự động thông báo cho chủ vật nuôi về thông tin tiêm phòng, giúp tránh tình trạng chậm trễ trong việc cập nhật và theo dõi lịch tiêm.

BỘ MÔN CÔNG NGHIỆP ĐIỆN TỬ - Y SINH 2

MỤC TIÊU

Hệ thống giám sát và tiêm ngừa chó mèo được thiết kế và thi công chuyên nghiệp, cho phép theo dõi trực tuyến dễ dàng trên laptop thông qua Google Sheet Ngoài ra, người dùng cũng có thể truy cập thông tin trên điện thoại Android thông qua giao diện được lập trình thân thiện và tiện lợi.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Nội dung 1: Nghiên cứu mạch giao tiếp, đọc ghi dữ liệu lên thẻ RFID

- Nội dung 2: Nghiên cứu xây dựng việc cập nhật dữ liệu lên mạng, quản lý thông tin của bác sĩ thú y, của người dùng

- Nội dung 3: Xây dựng bảng thông tin trên google sheet giao tiếp với hệ thống thông qua Wifi và dữ liệu di động

- Nội dung 4: Xây dựng một ứng dụng Android giao tiếp với hệ thống thông qua Wifi và dữ liệu di động

- Nội dung 5: Thiết kế mô hình hệ thống

- Nội dung 6: Thi công phần cứng, chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống

- Nội dung 7: Viết báo cáo thực hiện

- Nội dung 8: Bảo vệ luận văn.

GIỚI HẠN

- Ứng dụng điện thoại chạy trên hệ điều hành Android

- Giao tiếp với hệ thống thông qua Wifi và dữ liệu di động

- Google sheet hiển thị các thông tin về những lần tiêm phòng trước đó

- Chỉ áp dụng trên chó, mèo và với việc tiêm phòng bệnh dại.

BỐ CỤC

Chương này trình bày đặt vấn đề, 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 lý thuyết về các module, cảm biến và linh kiện sử dụng trong hệ thống, các chuẩn truyền thông, giao thức

- Chương 3: Thiết kế và tính toán

Chương này thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lí của các khối trong hệ thống và thực hiện tính toán thiết kế

- Chương 4: Thi công hệ thống

Chương này trình bày lưu đồ giải thuật, thiết kế app android, viết chương trình hệ thống, thiết kế sơ đồ mạch in PCB

- Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá

Chương này trình bày kết quả thi công phần cứng và kết quả hình ảnh thực tế của tủ, nhận xét đánh giá chung về sản phẩm

- Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Trong chương này sẽ đưa ra kết quả đạt được, phân tích những ưu nhược điểm và đề xuất hướng phát triển đề tài.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ TIÊM NGỪA CHÓ MÈO

2.1.1 Giới thiệu hệ thống quản lý tiêm ngừa chó mèo

Tiêm chủng cho chó mèo là phương pháp quan trọng giúp bảo vệ sức khỏe cho thú cưng, ngăn ngừa các bệnh tật và giảm nguy cơ lây nhiễm bệnh từ vật nuôi sang con người.

Tiêm chủng cho chó mèo là một việc làm cần thiết và bắt buộc, không chỉ giúp phòng chống bệnh dại mà còn bảo vệ sức khỏe cho cả con người và vật nuôi.

Có nhiều nguyên nhân gây bệnh cho vật nuôi, và việc phát hiện dấu hiệu bệnh tật ở chúng thường rất khó khăn đối với chủ nuôi, bởi vì động vật không thể biểu hiện rõ ràng cảm giác của mình.

Việc tiêm chủng cho mèo, chó đóng vai trò quan trọng trong việc tăng sức đề kháng và hệ thống miễn dịch của thú cưng, giúp chúng chống lại các loại bệnh truyền nhiễm và nguy hiểm Qua đó, tiêm chủng giúp nâng cao khả năng chống chọi lại bệnh tật, bảo vệ sức khỏe của mèo, chó một cách toàn diện.

Dựa trên tình hình thực tế và kiến thức đã được trang bị, nhóm chúng em đề xuất thực hiện đề tài “Xây dựng hệ thống quản lý tiêm ngừa chó mèo” nhằm giải quyết vấn đề tiêm ngừa cho chó, mèo, đồng thời bảo vệ sức khỏe cho con người.

2.1.2 Ứng dụng của hệ thống quản lý tiêm phòng chó mèo

- Hệ thống có chức năng thêm, xóa, chỉnh sửa các thông tin của chó, mèo thông qua trang dữ liệu Google sheet

- Lưu trữ thông tin chó, mèo với số lượng lớn

- Đáp ứng và dễ dàng tìm kiếm tất cả các thông tin cơ bản của chó, mèo

Người dùng có thể dễ dàng tìm kiếm thông tin về vật nuôi thông qua mã thẻ đọc được của từng con vật Ứng dụng cho phép quản lý các thông tin cơ bản của chó, mèo, bao gồm họ và tên, địa chỉ chủ sở hữu, số điện thoại, ngày vào, ngày ra và hồ sơ khám bệnh.

- Quản lý và xuất hồ sơ của vật nuôi theo mã thẻ, ngày vào hoặc cho từng đơn thuốc khác nhau của chó, mèo

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG RFID

2.2.1 Giới thiệu Công Nghệ RFID

Công nghệ RFID (Nhận dạng tần số vô tuyến) là một phương pháp nhận diện đối tượng thông qua sóng vô tuyến, cho phép thiết bị đọc lấy thông tin từ thiết bị khác mà không cần tiếp xúc vật lý Hệ thống RFID bao gồm hai thành phần chính: thẻ tag (chip RFID chứa thông tin) và bộ đọc (reader) để truy xuất thông tin từ chip.

Kỹ thuật RFID sử dụng công nghệ truyền thông không dây qua sóng vô tuyến để truyền tải dữ liệu từ các thẻ tag đến bộ đọc Bộ đọc này nhận thông tin từ thẻ và gửi đến hệ thống để xử lý trong cơ sở dữ liệu.

Hệ thống RFID bị động là dạng đơn giản và phổ biến nhất hiện nay Trong hệ thống này, bộ đọc phát tín hiệu tần số vô tuyến qua anten đến chip, sau đó nhận thông tin phản hồi từ chip và gửi đến máy tính để xử lý Các chip từ các thẻ tag không cần nguồn nuôi, mà sử dụng năng lượng từ tín hiệu do bộ đọc phát ra.

Thẻ RFID là thiết bị lưu trữ và truyền dữ liệu qua sóng vô tuyến, thường chứa thông tin về sản phẩm Dữ liệu có thể là mã nhận dạng đơn giản hoặc phức tạp hơn, bao gồm ngày sản xuất, số serial, và cảm biến theo dõi nhiệt độ Thẻ RFID bao gồm chip bán dẫn nhỏ với dung lượng từ 96 đến 512 bit, và anten được thiết kế gọn nhẹ Một số thẻ tương tự như nhãn giấy để đóng gói, trong khi những thẻ khác được làm thành miếng da đeo cổ tay Mỗi thẻ được lập trình với mã nhận dạng duy nhất, cho phép theo dõi đối tượng hoặc người dùng Khi thẻ vào vùng sóng điện từ, nó sẽ nhận tín hiệu từ đầu đọc và truyền thông tin nhận dạng.

Bộ môn Công nghiệp điện tử - y sinh 6 nghiên cứu về đầu đọc, thiết bị có khả năng giải mã dữ liệu mã hóa trong chip thông qua sóng vô tuyến phản xạ từ thẻ, sau đó gửi thông tin vào hệ thống để xử lý hiệu quả.

Hình 2.1 Một số thẻ RFID thông dụng hiện nay

Hình 2.2 Giao tiếp giữa thẻ Tag và đầu đọc

Một hệ thống RFID bao gồm các thành phần sau:

− Reader: là thành phần bắt buộc, thường được tích hợp sẵn cả anten

− Thẻ tag: là thành phần bắt buộc với mọi hệ thống RFID

− Thiết bị xử lý: bao gồm các vi xử lý có khả năng nhận được mã tag được gửi về từ reader, sau đó gửi lên hệ thống

Các hệ thống lớn được kết nối với máy tính và hạ tầng mạng để truyền nhận thông tin từ thẻ tag, thực hiện các tác vụ như liên kết tài khoản, thông tin và tiền phí Đồng thời, có các cơ cấu chấp hành nhằm thực thi các yêu cầu của hệ thống.

2.2.2 Ưu và nhược điểm của hệ thống RFID

Đọc với tốc độ cao mà không cần tiếp xúc vật lý cho phép quét nhiều đối tượng cùng lúc, có thể lên đến 40 thẻ trong vòng 3 giây, từ đó giảm thời gian hoạt động và tăng năng suất của hệ thống.

Một số thẻ cho phép người dùng đọc và ghi dữ liệu nhiều lần, giúp giảm chi phí hoạt động của hệ thống và tiết kiệm chi phí cho người sử dụng.

− Nhỏ gọn, bền: các thẻ RFID hoạt động khá tốt trong môi trường không thuận lợi (nóng ẩm, bụi bẩn )

Một số thẻ RFID, đặc biệt là thẻ thụ động, không cần nguồn điện để hoạt động, điều này giúp nâng cao tính tiện lợi của hệ thống.

Áp dụng công nghệ RFID trong các lĩnh vực đời sống không chỉ nâng cao năng suất lao động mà còn tự động hóa quy trình sản xuất Công nghệ này giúp thay thế những hoạt động lặp đi lặp lại mà con người thực hiện với tần suất cao, từ đó giảm thiểu và loại bỏ những sai sót có thể xảy ra.

Kiểm kê nhanh chóng và không cần tiếp xúc cho phép quét nhiều đối tượng cùng lúc, với khả năng quét lên đến 40 thẻ mỗi giây Nhờ đó, thời gian đếm các đối tượng đã được rút ngắn đáng kể.

− Khả năng kiểm soát các thiết bị còn hạn chế: thẻ dễ bị nhiều sóng trong môi trường nước và kim loại

Các đầu đọc thẻ có khả năng đọc chồng chéo, do nhiệm vụ chính của chúng là gửi tín hiệu đến các thẻ tag và nhận tín hiệu phản hồi Điều này có thể dẫn đến hiện tượng đọc chồng lên nhau trong một số trường hợp.

Giá thành của hệ thống RFID hiện nay vẫn ở mức cao, điều này khiến cho việc ứng dụng công nghệ này trong nhiều lĩnh vực ở Việt Nam còn gặp khó khăn và chưa thể triển khai rộng rãi.

TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID

2.3.1 Khái niệm hệ điều hành android

Android là hệ điều hành dựa trên Linux, được thiết kế cho các thiết bị di động có màn hình cảm ứng như smartphone và tablet Phát triển bởi Android, Inc với sự hỗ trợ tài chính từ Google, hệ điều hành này đã được Google mua lại vào năm 2005 Android chính thức ra mắt vào năm 2007, cùng với việc thành lập liên minh thiết bị cầm tay mở, nhằm thúc đẩy tiêu chuẩn mở cho thiết bị di động Chiếc điện thoại đầu tiên chạy Android đã được bán ra vào năm 2008.

Hình 2.3 Logo hệ điều hành Android

Giao diện người dùng Android sử dụng nguyên tắc tác động trực tiếp, cho phép người dùng tương tác thông qua các cử chỉ cảm ứng như vuốt, chạm, kéo giãn và thu lại Sự phản hồi nhanh chóng với các tác động này giúp tạo ra trải nghiệm cảm ứng mượt mà và trực quan trên màn hình.

Hình 2.4 Giao diện của thiết bị chạy hệ điều hành Android

Màn hình chính của thiết bị Android là điểm khởi đầu hiển thị thông tin chính, tương tự như desktop trên máy tính Nó bao gồm nhiều biểu tượng ứng dụng để mở các ứng dụng tương ứng và tiện ích hiển thị nội dung sống động, như dự báo thời tiết và tin tức cập nhật Người dùng có thể vuốt để chuyển giữa nhiều trang trên màn hình chính, và giao diện này có thể được tùy chỉnh cao, cho phép sắp đặt hình dáng và hành vi của thiết bị theo sở thích cá nhân.

Hình 2.5 Thanh trạng thái của thiết bị chạy hệ điều hành Android

Bộ môn Công nghiệp Điện tử - Y sinh 10 cung cấp thanh trạng thái ở phía trên màn hình, hiển thị thông tin thiết bị và tình trạng kết nối Người dùng có thể "kéo" xuống để xem thông báo quan trọng hoặc cập nhật từ các ứng dụng như email và tin nhắn SMS mà không bị gián đoạn Trong các phiên bản đầu, người dùng có thể nhấn vào thông báo để mở ứng dụng tương ứng Sau này, tính năng cập nhật được cải tiến, cho phép gọi lại ngay khi có cuộc gọi nhỡ mà không cần mở ứng dụng gọi điện Thông báo sẽ luôn hiện diện cho đến khi người dùng đọc hoặc xóa chúng.

Các ứng dụng Android được phát triển bằng ngôn ngữ Java thông qua Bộ phát triển phần mềm Android (SDK), bao gồm các công cụ như gỡ lỗi, thư viện phần mềm, giả lập điện thoại, mã nguồn mẫu và hướng dẫn chi tiết Môi trường phát triển tích hợp (IDE) chính thức được hỗ trợ là Eclipse với phần bổ sung Android Development Tools (ADT) Ngoài ra, còn có các công cụ phát triển khác như Bộ phát triển gốc cho ứng dụng viết bằng C hoặc C++, Google App Inventor dành cho lập trình viên mới, và nhiều nền tảng ứng dụng web di động đa nền tảng khác.

Hình 2.6 Kho ứng dụng Google Play Store

Android ngày càng có nhiều ứng dụng bên thứ ba, được cung cấp qua các cửa hàng như Google Play và Amazon Appstore, hoặc thông qua việc tải xuống tệp APK từ các trang web khác Play Store cho phép người dùng duyệt, tải về và cập nhật ứng dụng từ Google và các nhà phát triển bên ngoài Ứng dụng này được cài đặt sẵn trên các thiết bị tương thích và tự động lọc danh sách ứng dụng phù hợp với từng thiết bị Các nhà phát triển có thể giới hạn ứng dụng của họ cho những nhà mạng hoặc quốc gia cụ thể Người dùng có thể yêu cầu hoàn tiền trong vòng 15 phút nếu không hài lòng với ứng dụng đã mua, và một số nhà mạng còn hỗ trợ mua ứng dụng trên Google Play, tính phí vào hóa đơn hàng tháng Đến tháng 9 năm 2012, đã có hơn 675.000 ứng dụng dành cho Android, với ước tính 25 tỷ lượt tải về từ Play Store.

2.3.4 Ưu và nhược điểm của hệ điều hành Android Ưu điểm:

- Là hệ điều hành có mã nguồn mở nên khả năng tuỳ biến cao, có thể tùy ý chỉnh sửa

- Kho ứng dụng Google Play Store đồ sộ

- Thân thiện và dễ sử dụng

- Khả năng đa nhiệm, chạy cùng lúc nhiều ứng dụng cao

- Màn hình cơ bản hệ điều hành Android cung cấp một giao diện người dùng đẹp và trực quan

Phần mềm mã nguồn mở dễ bị nhiễm phần mềm độc hại và virus, do nhiều ứng dụng không được kiểm soát và có chất lượng kém, gây nguy hiểm cho thiết bị của người dùng.

- Khả năng bảo mật không cao qua đó người dùng có thể bị đánh cắp thông tin qua các ứng dụng

- Kho ứng dụng quá nhiều dẫn đến khó kiểm soát chất lượng các ứng dụng

- Hiện tượng giật lag trong quá trình sử dụng diễn ra thường xuyên do đặc trưng hệ điều hành sản sinh ra nhiều file rác

TỔNG QUAN VỀ TRANG TÍNH GOOGLE SHEET

2.4.1 khái niệm về trang tính google sheet

Google Sheets là một ứng dụng bảng tính miễn phí, thuộc bộ phần mềm văn phòng dựa trên web của Google, có sẵn trong dịch vụ Google Drive Nói một cách đơn giản, Google Sheets là phần mềm bảng tính của Google Docs.

Hình 2.7 Ứng dụng trang tính google sheet

Với tính năng AI, bạn có thể đưa ra quyết định có ý nghĩa dựa trên thông tin chi tiết phù hợp Kiến trúc đám mây cho phép cộng tác mọi lúc, mọi nơi, và khả năng tương thích với các hệ thống bên ngoài như Microsoft Office giúp bạn làm việc hiệu quả với nhiều nguồn dữ liệu Được xây dựng trên hạ tầng của Google, Trang tính không chỉ khuyến khích sự sáng tạo mà còn đảm bảo bảo mật thông tin của bạn.

2.4.2 Ưu điểm của trang tính google sheet

So với Excel, Google Sheets có nhiều tính năng nổi bật và vượt trội, bao gồm khả năng cộng tác thời gian thực, tích hợp dễ dàng với các ứng dụng khác của Google, và tính năng tự động lưu giúp bảo vệ dữ liệu hiệu quả.

- Form dễ dàng nhập dữ liệu

Sheets cung cấp cho bạn một tính năng để dễ dàng nhập dữ liệu của khách hàng khi truy cập vào trang web của bạn

Với một mẫu nhập liệu, bạn có thể tạo các câu hỏi để khách hàng điền vào Khi người dùng cung cấp câu trả lời, dữ liệu sẽ được tự động nhập và phân loại trên Google Sheets của bạn.

- Kết nối các bảng tính với nhau

Nhiều người e ngại sử dụng Google Sheets vì cho rằng nó không có đủ tính năng như Excel Tuy nhiên, hầu hết các chức năng cần thiết đều có sẵn trong Google Sheets nếu bạn biết cách tìm kiếm chúng.

Bằng cách sử dụng hàm IMPORTRANGE, bạn có thể dễ dàng lấy dữ liệu từ bảng tính khác, ngay cả khi chúng hoàn toàn riêng biệt.

- Thích hợp cho làm việc nhóm

Google Sheets cho phép bạn mời nhiều người cùng làm việc trên bảng tính, một tính năng tiên phong cho các ứng dụng khác Bạn có thể tạo URL công cộng để bất kỳ ai có thể xem bảng tính hoặc mời cộng tác viên cụ thể bằng cách nhấp vào nút Chia sẻ ở góc trên bên phải và chọn các chế độ như Có thể xem.

Có thể nhận xét, Có thể sửa.

ỨNG DỤNG GOOGLE SHEET CHO ỨNG DỤNG IOTS

2.5.1 Các phương thức sử dụng để truyền tải dữ liệu

Trong thời đại làm việc trực tuyến, Google Sheets trở thành công cụ hữu ích cho việc hợp tác nhóm trên cùng một bảng tính Với khả năng đa nền tảng, người dùng có thể truy cập Google Sheets từ cả máy tính và điện thoại thông qua các ứng dụng có sẵn trên kho ứng dụng của Apple và Google.

Google Sheets là một ứng dụng bảng tính trực tuyến tương tự như Microsoft Excel, cho phép người dùng lưu trữ dữ liệu trên đám mây để tránh mất mát thông tin Với Google Sheets, bạn có thể dễ dàng truy cập và chỉnh sửa file dữ liệu từ nhiều địa điểm khác nhau.

Để liên kết Google Sheets với các ứng dụng IoT, trước tiên cần có internet, điều này giúp xử lý thông tin nhanh chóng và chính xác trong thời đại 4.0 Để sử dụng Google Sheets, người dùng cần có tài khoản Google, cho phép tạo trang tính trực tuyến với khả năng đồng bộ dữ liệu và truyền nhận thông tin dễ dàng Thông tin được chuyển qua giao thức HTTP, trong đó hàm GET là phương thức yêu cầu dữ liệu phổ biến nhất, cho phép server trả về dữ liệu dựa trên thông tin truy vấn trong URL mà không thay đổi dữ liệu Hàm POST tương tự như GET nhưng cho phép gửi dữ liệu về server.

Khi cần truyền tải một lượng thông tin lớn, chuỗi JSON (JavaScript Object Notation) là định dạng lý tưởng để trao đổi dữ liệu JSON giúp việc đọc và viết dữ liệu trở nên dễ dàng hơn, đồng thời cũng giúp máy tính dễ dàng phân tích và tạo ra dữ liệu.

JSON được xây dựng trên 2 cấu trúc:

A collection of name-value pairs can be referred to by various terms in different programming languages, including object, record, struct, dictionary, hash table, keyed list, or associative array.

Là 1 tập hợp các giá trị đã được sắp xếp Trong hầu hết các ngôn ngữ, dữ liệu này được xem như array, véc tơ, list hay sequence Đây là 1 cấu trúc dữ liệu phổ dụng Hầu như tất cả các ngôn ngữ lập trình hiện đại đều hổ trợ Chúng tạo nên ý nghĩa của 1 định dạng hoán vị dữ liệu với các ngôn ngữ lập trình cũng đã được cơ sở hoá trên cấu trúc này

- Dữ liệu nằm trong các cặp name/value

- Các dữ liệu được ngăn cách bởi dấy phẩy ,

- Các đối tượng (name/value) nằm giữa hai dấu ngoặc kép " "

- Tất cả các đối tượng nằm bên trong hai dấu ngoặc nhọn { }

Dữ liệu trong JSON được cấu trúc dưới dạng các cặp name/value, trong đó trường name được đặt trong hai dấu ngoặc kép (" "), theo sau là dấu hai chấm (:), và trường value cũng được đặt trong hai dấu ngoặc kép (" ").

Hình 2.8 Chuỗi dữ liệu ghi dưới dạng JSON

2.5.2 Cách thức truyền dữ liệu giữa google sheets và các thiết bị IoTs Đầu tiên mọi người cần tạo ra một trang tính sử dụng tài khoản google của chính mình Chúng ta cần viết code điều khiển nhận và gửi dữ liệu của trang tính thông qua các hàm POST, GET… các dữ liệu này sẽ được gửi theo mã Current web app URL

Hình 2.9 Lập trình code cho google sheets

BỘ MÔN CÔNG NGHIỆP ĐIỆN TỬ - Y SINH 16, trong việc sử dụng module wifi Esp8266, sau khi khai báo các thư viện cần thiết, chúng ta sẽ lập trình đường dẫn để truyền tải dữ liệu lên Google Sheets thông qua URL đã lấy trước đó.

Hình 2.10 Khai báo thư viện và các lệnh cài đặt để truyền dữ liệu

Dữ liệu sẽ được truyền tải qua lại với Google Sheets dưới dạng chuỗi string thông qua liên kết URL Liên kết này chứa lệnh action để chọn các chương trình con; ví dụ, nếu action là “additem”, hàm additem sẽ được thực thi, cho phép ghi dữ liệu lên trang tính Ngược lại, nếu cần lấy dữ liệu, quá trình cũng diễn ra tương tự.

Đối với các ứng dụng trên nền tảng Android, khi lập trình, chúng ta sử dụng đường link chứa các lệnh action để lựa chọn các chức năng trong Google Sheets Nếu dữ liệu quá nhiều, trang tính sẽ ghi dữ liệu dưới dạng chuỗi JSON và truyền qua ứng dụng Chương trình Android sẽ xử lý chuỗi JSON đó và hiển thị dữ liệu trên màn hình.

Hình 2.11 Xử lý các chuổi JSON

CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU

I2C, viết tắt của Inter-Integrated Circuit, là một đường Bus giao tiếp giữa các IC Bus I2C thường được sử dụng để kết nối nhiều loại IC khác nhau, bao gồm các vi điều khiển như 8051, PIC và ARM.

Hình 2.12 Bus I2C và các thiết bị ngoại vi

Giao tiếp I2C bao gồm hai dây chính: Serial Data (SDA) và Serial Clock (SCL) Trong đó, SDA là đường truyền dữ liệu hai chiều, cho phép truyền thông tin theo cả hai hướng, trong khi SCL là đường truyền xung đồng hồ, chỉ hoạt động theo một hướng để đồng bộ hóa Khi thiết bị ngoại vi kết nối vào bus I2C, chân SDA của thiết bị sẽ được kết nối với dây SDA của bus, và chân SCL sẽ được nối với dây SCL.

Mỗi dây SDA và SCL trong giao tiếp I2C cần được kết nối với điện áp dương thông qua điện trở kéo lên (pullup resistor) Điều này là cần thiết vì chân giao tiếp của các thiết bị ngoại vi thường sử dụng kiểu cực máng hở (opendrain hoặc opencollector) Giá trị của điện trở kéo này có thể khác nhau tùy thuộc vào thiết bị và chuẩn giao tiếp, thường nằm trong khoảng từ 1 KΩ đến 4.7 KΩ.

❖ Chế độ hoạt động (tốc độ truyền):

Các bus I2C có thể hoạt động ở ba chế độ, hay nói cách khác các dữ liệu trên bus I2C có thể được truyền trong ba chế độ khác nhau

- Chế độ tiêu chuẩn (Standard mode)

- Chế độ nhanh (Fast mode)

- Chế độ cao tốc High-Speed (Hs) mode

Hình 2.13 Trình tự truyền bit trên đường truyền

Trình tự truyền bit trên đường truyền:

- Thiết bị chủ tạo một điều kiện start Điều kiện này thông báo cho tất cả các thiết bị tớ lắng nghe dữ liệu trên đường truyền

Thiết bị chủ gửi địa chỉ của thiết bị tớ mà nó muốn giao tiếp cùng với cờ đọc/ghi dữ liệu Nếu cờ được thiết lập lên 1, byte tiếp theo sẽ được truyền từ thiết bị tớ đến thiết bị chủ Ngược lại, nếu cờ được thiết lập xuống 0, byte tiếp theo sẽ được truyền từ thiết bị chủ đến thiết bị tớ.

- Khi thiết bị tớ trên bus I2C có địa chỉ đúng với địa chỉ mà thiết bị chủ gửi sẽ phản hồi lại bằng một xung ACK

Giao tiếp giữa thiết bị chủ và tớ trên bus dữ liệu diễn ra với khả năng nhận hoặc truyền dữ liệu tùy thuộc vào chế độ đọc hay viết Bộ truyền gửi 8 bit dữ liệu tới bộ nhận, và bộ nhận sẽ phản hồi bằng một bit ACK.

- Để kết thúc quá trình giao tiếp, thiết bị chủ tạo ra một điều kiện stop

UART, hay "Universal Asynchronous Receiver / Transmitter", là một mạch tích hợp dùng để truyền thông tin nối tiếp không đồng bộ Chức năng chính của UART là truyền dữ liệu nối tiếp giữa hai thiết bị, có thể thực hiện thông qua giao tiếp dữ liệu nối tiếp hoặc giao tiếp dữ liệu song song.

UART truyền dữ liệu thông qua bus dữ liệu song song từ các thiết bị như vi điều khiển, bộ nhớ và CPU Sau khi nhận dữ liệu song song, UART tạo thành gói dữ liệu bằng cách thêm ba bit bắt đầu, dừng và trung bình Nó sẽ đọc từng bit trong gói dữ liệu và chuyển đổi dữ liệu nhận được về dạng song song, loại bỏ ba bit đã thêm Tóm lại, gói dữ liệu từ UART được chuyển đổi về phía bus dữ liệu tại đầu nhận.

Start-bit, hay còn gọi là bit đồng bộ hóa, là tín hiệu được gửi trước dữ liệu thực tế trong truyền dữ liệu Trong quá trình truyền, đường truyền dữ liệu thường ở mức điện áp cao Để bắt đầu quá trình truyền, giao thức UART sẽ kéo đường dữ liệu từ mức điện áp cao (1) xuống mức điện áp thấp (0) UART nhận diện sự chuyển đổi này từ mức cao sang mức thấp và từ đó bắt đầu giải mã dữ liệu thực Chỉ có một start-bit trong mỗi chu kỳ truyền.

Bit dừng nằm ở cuối gói dữ liệu, thường có độ dài 2 bit nhưng thường chỉ sử dụng 1 bit Để dừng sóng, UART duy trì đường dữ liệu ở mức điện áp cao.

Bit chẵn lẻ giúp người nhận xác minh tính chính xác của dữ liệu thu thập được Đây là một phương pháp kiểm tra lỗi đơn giản, với hai loại chính là chẵn lẻ – chẵn lẻ và chẵn lẻ – lẻ.

- Dữ liệu bit hoặc khung dữ liệu

Các bit dữ liệu bao gồm thông tin thực được gửi từ người gửi đến người nhận, với độ dài khung dữ liệu thường nằm trong khoảng từ 5 đến 8 bit Nếu không sử dụng bit chẵn lẻ, chiều dài khung có thể lên tới 9 bit Thông thường, LSB (bit quan trọng nhất) của dữ liệu được truyền đầu tiên, giúp tối ưu hóa quá trình truyền tải.

SPI (Serial Peripheral Interface, SPI bus) là một chuẩn đồng bộ nối tiếp để truyền dữ liệu ở chế độ song công toàn phần

Khác với cổng nối tiếp chuẩn, giao diện SPI là một phương thức truyền dữ liệu đồng bộ, trong đó mọi quá trình truyền được đồng bộ hóa với tín hiệu xung clock do thiết bị master tạo ra Thiết bị ngoại vi bên nhận sẽ đồng bộ hóa quá trình nhận dữ liệu với tín hiệu này Một số vi mạch có thể được kết nối với mỗi giao diện ngoại vi của thiết bị master, và thiết bị master sẽ chọn thiết bị bị động để truyền dữ liệu bằng cách kích hoạt tín hiệu "chọn chip" Những thiết bị ngoại vi không được chọn sẽ không tham gia vào quá trình truyền dữ liệu qua giao diện SPI.

- Trong giao diện SPI có sử dụng bốn tín hiệu số:

MOSI (Master Out Slave In) là cổng ra của thiết bị master và cổng vào của thiết bị slave, được sử dụng để truyền dữ liệu từ thiết bị master đến thiết bị slave.

MISO (Master In Slave Out) là cổng vào của thiết bị master và cổng ra của thiết bị slave, được sử dụng để truyền dữ liệu từ thiết bị slave đến thiết bị master.

• SCLK (Serial Clock) hay SCK - tín hiệu xung clock nối tiếp, dành cho việc truyền tín hiệu dành cho thiết bị slave

• CS hay SS (Chip Select, Slave Select): chọn vi mạch, chọn thiết bị slave

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

GIỚI THIỆU

Đối với đề tài “Xây dựng hệ thống quản lý tiêm ngừa chó mèo” gồm có các yêu cầu đặt ra như sau:

- Thiết kế khối sử lý trung tâm giao tiếp với module RFID giúp đọc và ghi các thông tin cần thiết vào thẻ

- Thiết kế khối đọc và ghi thẻ RFID

- Thiết kế bảng dữ liệu sử dụng google sheet để hiển thị trên màn hình máy tính

Chúng tôi thiết kế hai ứng dụng Android: một ứng dụng dành cho bác sĩ thú y, cho phép họ kiểm soát và ghi chép các thông tin cần thiết về sức khỏe của thú cưng; và một ứng dụng dành cho chủ nuôi, giúp họ dễ dàng theo dõi các thông tin quan trọng liên quan đến vật nuôi của mình.

Qua những yêu cầu đã đề ra nhóm sẽ tiến hành tính toán và thiết kế cho hệ thống.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống

Để hoàn thiện một sản phẩm cho mỗi đề tài, cần tiến hành khảo sát và tìm hiểu theo từng bước, từ đó nắm rõ các thành phần, cấu tạo và hoạt động của sản phẩm đó.

Sơ đồ khối cung cấp cái nhìn tổng quan về đề tài, giúp hình dung công việc và phân chia thời gian hợp lý trong quá trình thực hiện Để đáp ứng yêu cầu đề tài, nhóm đã thiết kế sơ đồ khối như hình 3.1 và hình 3.2.

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống đặt ở trạm y tế

Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống dành cho đội bắt chó mèo thả rông

- Khối xử lý trung tâm: Khối này có chức năng kết nối mạng wifi để truyền dữ liệu lên google sheet và giao tiếp với module RFID,

Khối đọc dữ liệu có chức năng đọc thông tin từ thẻ hoặc ghi thông tin vào thẻ mới, sau đó truyền tải dữ liệu lên module wifi để xử lý.

- Khối nguồn: Cung cấp nguồn liên tục cho toàn bộ hệ thống,

- App Android: Là một ứng dụng android có chức năng hiển thị các thông tin liên quan đến vật nuôi

- Google sheet: Là nơi lưu trữ thông tin trực tuyến, tự động đồng bộ thông tin ngay lập tức

- Khối hiển thị: là một màn hình LCD dùng để hiển thị số UID sau mỗi lần quet thẻ.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH

Nhóm chỉ tập trung vào việc tính toán các yêu cầu và lựa chọn các module có sẵn trên thị trường phù hợp với những yêu cầu đó Không có phần thiết kế hay làm mạch cho từng khối riêng.

Trên thị trường hiện nay, đầu đọc thẻ RFID rất đa dạng về kiểu dáng, màu sắc và loại kết nối, bao gồm đầu đọc RFID HF và UHF Đặc biệt, đầu đọc RFID HF nổi bật với giá thành thấp nhất, khả năng ghi và đọc dữ liệu hiệu quả trên thẻ, cũng như tương thích với hầu hết các vi xử lý hiện có Nhờ vào những ưu điểm này, nhóm nghiên cứu đã quyết định chọn module RFID HF làm thiết bị đọc chính.

- Dòng ở chế độ chờ: 10 - 13mA

- Dòng ở chế độ nghỉ: Port để chọn cổng kết nối Cuối cùng, cần điều chỉnh phần mềm để xác nhận đúng loại board đang muốn nạp.

Cài đặt Driver cho NodeMCU

Trang web tải: http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Hình 4.16 Cài đặt Driver cho NodeMCU 1

To begin, open the Arduino IDE and navigate to File -> Preferences Copy the provided link into the Additional Boards Manager URLs section, then click OK and restart the Arduino IDE.

Bước 2: Cài đặt Firmware ESP8266 cho Arduino IDE

Hình 4.17 Cài đặt Driver cho NodeMCU 2

Vào Tools -> Boards Manager -> tìm “esp8266” -> Install -> Khởi động lại IDE

Vào Device Manager để kiểm tra tình trạng driver của máy tính Nếu thấy dấu chấm than, điều này cho thấy máy tính chưa cài đặt driver, đây là lỗi phổ biến khi máy tính không hoạt động đúng cách.

Để kết nối BỘ MÔN CÔNG NGHIỆP ĐIỆN TỬ - Y SINH 48 với module Wifi, bạn cần tải driver từ liên kết bên dưới và giải nén Sau đó, nhấn chuột phải và chọn "Cập nhật phần mềm driver" để hoàn tất quá trình.

Trang web tải: https://www.pololu.com/file/download/pololu-cp2102-windows-

Hình 4.18 Cài đặt Driver cho NodeMCU3

Hình 4.19 Cài đặt Driver cho NodeMCU4

To install the driver, select "Browse my computer for driver software" and navigate to the folder containing the driver Then, revisit Device Manager to verify if the driver has been successfully installed.

Chọn phần cứng để lập trình

Vào Tools - > Board -> chọn loại board cần lập trình và chọn Port mà board đang kết nối vào máy tính

Hình 4.20 Chọn phần cứng để lập trình

Hình 4.21 Chọn Port kết nối

Để cài đặt thư viện bổ sung cho Arduino IDE, bạn có thể thực hiện theo hai cách Đầu tiên, chọn Sketch -> Include Library -> Add ZIP Library và trỏ đến thư mục chứa tệp zip Thứ hai, bạn có thể vào Manage Libraries, tìm kiếm tên thư viện cần thiết và nhấn Install để cài đặt.

Hình 4.22 Cài đặt thư viện cho Arduino IDE

4.4.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại, máy tính

Giới thiệu phần mềm Android Studio

Hình 4.23 Giao diện phần mềm Android Studio

Hiện nay, có nhiều phần mềm để phát triển ứng dụng Android như Visual Studio, MIT AppInventor, và Eclipse Tuy nhiên, Android Studio là công cụ được Google hỗ trợ mạnh mẽ nhất, nên nhóm đã chọn sử dụng phần mềm này để viết ứng dụng điều khiển và hiển thị các thông số của tủ đồ.

Android Studio là phần mềm phát triển ứng dụng cho thiết bị Android như smartphone và tablet, cung cấp bộ công cụ đa dạng bao gồm code editor, debugger, và performance tools Nó tích hợp hệ thống build/deploy cùng với trình giả lập simulator, giúp lập trình viên nhanh chóng phát triển ứng dụng từ đơn giản đến phức tạp.

Trong lập trình Android Studio có 3 bước quan trọng là thiết kế giao diện, ánh xạ và lập trình Java để kết nối tới các đối tượng trong layout

- Thiết kế giao diện: sắp xếp các đối tượng như Image, View, TextView, Button… trong các layout hỗ trợ sẵn như Linear Layout, Relative Layout, …

Hình 4.24 Giao diện phần thiết kế giao diện cho ứng dụng

- Ánh xạ: đây là giai đoạn kết nối các đối tượng trong giao diện với các câu lệnh để điều khiển các đối tượng đó

Hình 4.25 Ánh xạ các đối tượng trong giao diện với các câu lệnh

Lập trình Java cho phép thực hiện các lệnh trên nền tảng Java nhằm tương tác với các đối tượng trong layout, gửi dữ liệu lên Firebase và kích hoạt Countdown Timer một cách hiệu quả.

Hình 4.26 Giao diện phần lập trình Java

4.4.4 Hướng dẫn xây dựng code đối với google sheet

Google Sheet là một ứng dụng web thuộc bộ G Suite của Google, rất quen thuộc với nhân viên văn phòng và người dùng internet muốn sử dụng Excel miễn phí trên nền tảng web Mặc dù được phát triển trên nền tảng khác, Google Sheet cung cấp nhiều tính năng cơ bản tương tự Excel, có khả năng thay thế khoảng 70-80% chức năng của Microsoft Excel.

Hình 4.27 Giao diện trang google sheet

Để lập trình mã tự động trên Google Sheet, trước tiên bạn cần nhấp vào Công cụ > Trình chỉnh sửa tập tin, sau đó màn hình Apps Script sẽ xuất hiện để bạn có thể viết mã JavaScript.

Hình 4.28 Các bước mở trang code lập trình

Sau đó chúng ta sẽ có một giao diện mới được mở ra để có thiết viết code cho giao diện excel chính

VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC

Hướng dẫn sử dụng sản phẩm

Để khởi động module trong trạm y tế, cần cấp nguồn thông qua adapter 5V 1A Đối với module dành cho nhân viên đô thị, có một công tắc để bật tắt nguồn cho module này.

Để sử dụng điện thoại thông minh chạy hệ điều hành Android, nhân viên trạm y tế và khách hàng chỉ cần kết nối mạng 3G, 4G hoặc wifi Sau khi mở ứng dụng, giao diện sẽ hiển thị các chức năng mà người dùng muốn sử dụng.

Hình 4.31 Giao diên app sử dụng

Nhân viên đô thị sẽ sử dụng một ứng dụng đặc biệt để bắt chó, mèo bị lạc Đầu tiên, người dùng cần nhấn vào chức năng tìm kiếm để phát hiện các thiết bị Bluetooth xung quanh Sau đó, chọn thiết bị cần kết nối và nhấn vào kết nối Một màn hình mới sẽ xuất hiện, cho phép người dùng quét thẻ qua module để thực hiện các thao tác tiếp theo.

UID sẽ được hiện thị lên app, chúng ta chỉ cần nhấn tìm kiếm để hiển thị những thông tin cần thiết

Hình 4.32 Giao diện hiển thị của app dành cho nhân viên

Chỉ cần quét thẻ thông qua module tại trạm y tế, thông tin sẽ được hiển thị trên giao diện Google Sheet trên màn hình máy tính.

Hình 4.33 Giao diện hiển thị thông tin

KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ

Tiêu đề	Xây Dựng Hệ Thống Quản Lý Tiêm Ngừa Chó Mèo
Tác giả	Trần Ngọc Hùng, Đặng Minh Sang
Người hướng dẫn	ThS Nguyễn Văn Hiệp
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	92
Dung lượng	5,18 MB