Thiết kế hệ thống quản lý dữ liệu bệnh nhân trong bệnh viện bằng công nghệ RFID

TỔNG QUAN

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong thời đại công nghiệp 4.0, sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật đang ảnh hưởng sâu rộng đến mọi lĩnh vực trong đời sống Công nghệ RFID đã được nghiên cứu và phát triển nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống con người, mang lại sự tiện lợi trong việc quản lý vật nuôi, hàng hóa, nhân viên và khách hàng.

Công nghệ RFID, sử dụng sóng radio để nhận diện vật thể, đang trở thành xu hướng mới trong quản lý bệnh nhân tại bệnh viện Ứng dụng này mang lại nhiều lợi ích thiết thực như giảm thiểu thời gian chờ đợi cho bệnh nhân và giúp nhân viên y tế nhanh chóng truy cập thông tin bệnh nhân Bác sĩ có thể dễ dàng theo dõi lịch sử khám và lộ trình điều trị, từ đó lập kế hoạch phù hợp hơn Nhân viên y tế cũng dễ dàng tiếp cận và nắm bắt thông tin bệnh nhân, giảm thiểu sai sót trong việc cấp thuốc và rút ngắn thời gian phản hồi của bệnh nhân.

Hiện nay, nhiều nhóm nghiên cứu đang ứng dụng công nghệ RFID trong các lĩnh vực khác nhau Điển hình là đồ án tốt nghiệp của Bùi Trung Kiên và Văn Hoàng Phương về "Ứng dụng công nghệ RFID vào quản lý sinh viên" Ngoài ra, Nguyễn Tài Tụ cũng có đồ án tốt nghiệp với đề tài "Quản lý dữ liệu bệnh nhân trong bệnh viện sử dụng công nghệ RFID".

Nhận thấy những lợi ích và sự tiện lợi của công nghệ RFID trong lĩnh vực y tế, nhóm chúng tôi đã quyết định nghiên cứu và phát triển đề tài “Thiết kế hệ thống quản lý dữ liệu bệnh nhân trong bệnh viện bằng công nghệ RFID”, với khả năng đọc dữ liệu từ thẻ RFID nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và chăm sóc bệnh nhân.

Mã thẻ bệnh nhân được xử lý qua bộ vi xử lý và gửi dữ liệu lên máy tính để truy cập thông tin bệnh nhân Thông tin này sẽ được quản lý trên giao diện máy tính, cho phép người sử dụng đọc và chỉnh sửa nội dung trong mỗi thẻ, bao gồm họ và tên, ngày sinh, số bảo hiểm, số chứng minh thư, hồ sơ bệnh án, đơn thuốc và ngày khám bệnh.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2

MỤC TIÊU

Thiết kế và thi công hệ thống quản lý dữ liệu bệnh nhân sử dụng module RFID, hiển thị mã thẻ trên màn hình OLED Hệ thống cũng bao gồm giao diện kết nối với module và thực hiện các chức năng truy vấn dữ liệu bệnh nhân từ cơ sở dữ liệu.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nhóm em tập trung giải quyết và hoàn thành các nội dung như sau:

− Nội dung 1: Tìm hiểu về Arduino và module đọc thẻ RFID

− Nội dung 2: Tìm hiểu hệ quản lý cơ sở dữ liệu Mysql

− Nội dung 3: Thiết kế phần cứng đọc thẻ RFID

− Nội dung 4: Xây dựng cơ sở dữ liệu cho bệnh nhân

− Nội dung 5: Thiết kế giao diện truy vấn thông tin bệnh nhân

− Nội dung 6: Thi công mô hình, chạy thử nghiệm và điều chỉnh thông tin

− Nội dung 7: Viết báo cáo thực hiện

− Nội dung 8: Bảo vệ đề tài.

GIỚI HẠN

− Truy vấn và sửa đổi các thông tin cơ bản của bệnh nhân

− Xây dựng mô hình có kích thước 95x85x53 mm, sử dụng Arduino, MFRC522

− Phạm vi sử dụng nội bộ bệnh viện

− Phạm vi đọc thẻ mifare với tần số 13.56 MHz gần khoảng 3 cm.

BỐ CỤC

− Chương 1: Tổng quan Đặt vấn đề, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, giới hạn và bố cục đề tài

− Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Trình bày về quy trình hoạt động của hệ thống Giới thiệu phần cứng và các phần mềm công cụ được sử dụng trong đề tài

− Chương 3: Tính toán, thiết kế và thi công

Giới thiệu về hệ thống, tính toán thiết kế phù hợp, sơ đồ nguyên lý, lưu đồ giải thuật, thi công hệ thống và viết phần mềm

− Chương 4: Kết quả, nhận xét và đánh giá

Trình bày kết quả nhận được, viết hướng dẫn sử dung và nêu ra nhận xét, đánh giá

− Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Trình bày kết luận và nêu ra hướng phát triển đề tài.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ DỮ LIỆU BỆNH NHÂN TRONG BỆNH VIỆN

Cuộc cách mạng Công nghệ 4.0 đã thúc đẩy sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực y tế, mang lại những tiến bộ quan trọng trong khám chữa bệnh và bảo vệ sức khỏe Việc quản lý bệnh nhân bằng công nghệ số ngày càng được chú trọng, đáp ứng nhu cầu cần thiết trong quản lý hiệu quả, nhanh chóng và tiết kiệm thời gian Nhóm nghiên cứu đã quyết định thực hiện đề tài nhằm nâng cao hiệu quả trong quản lý bệnh nhân.

2.1.2 Nhu cầu trong việc quản lý dữ liệu bệnh nhân tại các bệnh viện

Trong quá trình khám bệnh tại bệnh viện, chúng tôi nhận thấy sự quản lý kém hiệu quả khi số lượng bệnh nhân đông đúc, dẫn đến tình trạng chen lấn và mất trật tự Để tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả quản lý, cần truy xuất thông tin bệnh nhân một cách nhanh chóng, thuận tiện cho các bác sĩ từ các khoa khác nhau trong việc điều trị Đề tài nghiên cứu của nhóm tập trung vào việc đồng bộ hóa tất cả dữ liệu bệnh nhân, nhằm giúp người dùng dễ dàng trong việc quản lý và tìm kiếm thông tin.

− Lưu trữ một lượng lớn thông tin bệnh nhân

− Phần mềm thiết lập có chức năng tùy chỉnh như chỉnh sửa, xóa, thêm các thông tin cần thiết của bệnh nhân

− Tìm kiếm thông tin bệnh nhân nhanh chóng và dễ dàng từ thẻ RFID của mỗi bệnh nhân

− Mỗi mã thẻ RFID chỉ được sử dụng duy nhất cho một bệnh nhân

− Xuất đơn thuốc theo mã RFID của mỗi bệnh nhân.

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG RFID

2.2.1 Giới thiệu công nghệ RFID

Công nghệ RFID (Nhận dạng tần số vô tuyến) cho phép nhận diện và theo dõi các đối tượng thông qua sóng vô tuyến, sử dụng các trường điện từ để tự động nhận dạng các thẻ gắn trên chúng Công nghệ này cho phép thiết bị đọc thông tin từ các thiết bị khác ở khoảng cách gần mà không cần tiếp xúc trực tiếp.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4

Công nghệ RFID chủ yếu dùng ba loại tần số là: tần số thấp LF, tần số cao HF, tần số siêu cao UHF

Hình 2.1: Dãi tần số vô tuyến [7]

Tần số thấp LF, nằm trong khoảng từ 30 KHz đến 300 KHz, là một phần quan trọng trong công nghệ RFID Hệ thống RFID thông thường hoạt động chủ yếu ở các tần số từ 125 KHz, cho phép truyền tải dữ liệu hiệu quả trong khoảng cách ngắn.

KHz tới 134 KHz Tuy nhiên hệ thống RFID tần số thấp thường hoạt động tại tần số là

Hệ thống RFID tần số thấp hoạt động ở tần số 125 KHz hoặc 134.2 KHz và thường sử dụng các thẻ thụ động Do đó, tốc độ truyền dữ liệu từ thẻ đến thiết bị đọc thẻ rất thấp.

Tần số cao HF bao gồm các tần số trong khoảng từ 3 MHz đến 30 MHz, với 13.56 MHz là tần số phổ biến thường được áp dụng trong các hệ thống.

Hệ thống RFID tần số cao (HF RFID) sử dụng thẻ thụ động tương tự như hệ thống tần số thấp (LF RFID) Hiện nay, HF RFID được áp dụng phổ biến, đặc biệt trong môi trường bệnh viện, nhờ vào khả năng không gây nhiễu cho các thiết bị y tế đang hoạt động.

Tần số siêu cao UHF bao gồm các tần số từ 300 MHz đến 1 GHz, với hệ thống UHF RFID thụ động thường hoạt động ở tần số 915 MHz tại Hoa Kỳ.

Hệ thống UHF RFID hoạt động tại tần số 868 MHz ở Châu Âu, cùng với các tần số 315 MHz và 433 MHz cho hệ thống UHF RFID tích cực Điều này cho phép hệ thống UHF hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện khác nhau.

Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Y sinh 5 giới thiệu hai loại thẻ RFID: thẻ tích cực và thụ động, với khả năng truyền dữ liệu nhanh chóng giữa thẻ và thiết bị đọc Hiện nay, các hệ thống UHF RFID đang được triển khai rộng rãi tại các tổ chức chính phủ, bao gồm Bộ Quốc phòng Mỹ và nhiều tổ chức quốc tế khác.

Hình 2.2: Hệ thống giao tiếp RFID [6]

Hệ thống giao tiếp RFID sử dụng công nghệ truyền thông không dây trong dải tần số sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các thẻ Tag đến các bộ đọc (reader) Thông tin được truyền tải qua sóng vô tuyến và sau khi được đầu đọc tiếp nhận, sẽ được chuyển đến hệ thống cơ sở dữ liệu trên máy tính để xử lý thông tin từ chip trong thẻ Tag.

2.2.2 Các thành phần hệ thống RFID

Hình 2.3: Mô hình hệ thống RFID [9]

Mô hình một hệ thống RFID như Hình 2.3, một hệ thống RFID bao gồm các thành phần sau:

– Tag RFID: là thành phần bắt buộc phải có của một hệ thống RFID, được dùng để đặt lên đối tượng cần xác định

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6

Bộ đọc - đầu đọc RFID là thành phần thiết yếu, có chức năng kích hoạt thẻ RFID và truyền dữ liệu qua sóng vô tuyến Nó thực hiện quá trình giải điều chế và giải mã tín hiệu từ thẻ, chuyển đổi thành tín hiệu cần thiết để gửi về máy tính.

– Ăngten (Antenna): làm nhiệm vụ bức xạ, thu sóng điện từ và gia công tín hiệu – Mạch điều khiển (Controller): là thành phần bắt buộc

– Cảm biến (sensor), cơ cấu chấp hành (actuator) và bảng tín hiệu điện báo (annunciator): hỗ trợ xuất và nhập của hệ thống

– Máy chủ và hệ thống phần mềm

2.2.3 Ưu và nhược điểm của hệ thống RFID

− Đọc với tốc độ cao mà không cần tiếp xúc vật lý, không cần nhìn thấy đối tượng cũng có thể định danh được đối tượng

Khả năng đọc và ghi dữ liệu nhiều lần của một số thẻ giúp giảm chi phí hoạt động cho hệ thống và người sử dụng.

− Có thể chèn thêm hoặc xóa thông tin và ghi thông tin mới lên

− Nhỏ gọn, có độ bền cao, hoạt động tốt trong môi trường không thuận lợi (nóng ẩm, bụi bẩn, môi trường ăn mòn, )

− Các thẻ thụ động không cần phải cung cấp nguồn để có thể hoạt động, vì vậy nâng cao tính tiện lợi của hệ thống

− An toàn, chính xác và độ tin cậy cao

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

Các đầu đọc thẻ có khả năng đọc chồng lên nhau 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 chéo trong một số trường hợp nhất định.

− Giá thành của hệ thống RFID hiện nay vẫn còn khá cao.

GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG

Module MFRC522 như Hình 2.4, là module đọc/ghi trong môi trường giao tiếp tại tần số 13.56MHz Module hỗ trợ đọc các chuẩn ISO/IEC 1443 A/MIFARE và NTAG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7

Module MFRC522 tương thích với hầu hết các loại thẻ MF1xxS20, MF1xxS70 và MF1xxS50, đồng thời hỗ trợ giao tiếp với tốc độ truyền lên đến 848 kBd trong cả hai chiều đối với thẻ MIFARE.

+ SDA(CS): chân lựa chọn chip khi giao tiếp SPI (kích hoạt mức thấp)

+ SCK: chân xung trong chế độ SPI

+ MOSI (SDI): master data out - slave in trong chế độ giao tiếp SPI

+ MISO (SDO): master data in – slave out trong chế độ giao tiếp SPI

− Thông số kỹ thuật cơ bản MFRC522:

+ Tần số sóng mang: 13.56MHz

+ Khoảng cách hoạt động: 0 ~ 60mm (mifare1 card)

I2C (Fast Mode: 400 kbit/s, High Speed Mode: 3400 kbit/s)

+ Các loại Card RFID (tag) hỗ trợ: mifare1 S50, mifare1 S70, mifare Desfire, mifare UltraLight, mifare Pro

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8

Module MFRC522 hoạt động như một reader phát sóng điện từ tần số 13.56MHz qua anten Khi thẻ tag nằm trong vùng hoạt động, nó sẽ nhận sóng điện từ qua anten của mình, sử dụng sóng này làm năng lượng để truyền lại mã số và dữ liệu cho module MFRC522 Module sau đó sẽ đọc ID thẻ và dữ liệu để thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu của người sử dụng.

Để sử dụng module MFRC522 cho việc đọc và ghi dữ liệu lên thẻ tag cũng như giao tiếp với máy tính, cần kết nối module này với Arduino thông qua giao thức SPI.

Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại thẻ RFID với kích thước và mẫu mã đa dạng, nhưng tất cả đều có cấu tạo chung bao gồm hai phần cơ bản: chip và anten.

Thẻ RFID là thiết bị có thể lưu trữ và truyền dữ liệu về bộ đọc bằng sóng vô tuyến

Dữ liệu có thể là các nhận dạng đơn giản hoặc phức tạp, với thẻ RFID chứa chip bán dẫn nhỏ có khả năng lưu trữ từ 96 đến 512 bit dữ liệu, gấp 64 lần so với mã vạch Thẻ RFID bao gồm một anten nhỏ gọn, cho phép dữ liệu được đọc và ghi qua đầu đọc mà không cần quan tâm đến hướng hay vị trí, miễn là nằm trong phạm vi đọc.

Hình 2.5: Một số thẻ RFID thông dụng hiện nay

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9

Những cải tiến trong ngành công nghiệp RFID hiện nay bao gồm các loại thẻ RFID chủ động, bán chủ động và thụ động Các thẻ này có khả năng lưu trữ dữ liệu từ 32bits đến 2 kilobyte, bao gồm vi mạch, ăng ten và pin đối với thẻ chủ động và bán chủ động Các thành phần của thẻ được chế tạo từ nhựa, silicon, giấy hoặc thậm chí là thủy tinh.

Thẻ thụ động (Passive Tag) không cần nguồn điện bên trong, mà hoạt động nhờ vào sóng vô tuyến từ đầu đọc, tạo ra dòng điện nhỏ để cung cấp năng lượng cho mạch tích hợp CMOS (IC) Với thiết kế đơn giản, kích thước mỏng và nhỏ, thẻ có thể được cấy dưới da Nhờ không sử dụng pin, thẻ thụ động có tuổi thọ cao và khả năng chịu đựng tốt trong môi trường khắc nghiệt, tuy nhiên, khoảng cách đọc khá gần Để thẻ thụ động có thể truyền dữ liệu, bắt buộc phải có đầu đọc, vì thẻ sử dụng nguồn nhận từ đầu đọc để hoạt động.

Hình 2.6: Thẻ thụ động Tag thụ động như Hình 2.6, bao gồm những thành phần chính sau:

Thẻ chủ động (Active Tag) được trang bị nguồn điện riêng, cho phép tự động gửi tín hiệu đến đầu đọc Nhờ cường độ tín hiệu mạnh hơn thẻ thụ động, thẻ chủ động hoạt động hiệu quả hơn trong các môi trường nước và kim loại.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10

Hình 2.7: Thẻ chủ động Tag tích cực (chủ động) như Hình 2.7 bao gồm các thành phần chính sau:

Tất cả các tag tích cực đều chứa nguồn năng lượng bên trong, cho phép cung cấp năng lượng và truyền dữ liệu hiệu quả Khi sử dụng bộ pin, tuổi thọ của tag tích cực có thể kéo dài từ 2 đến 7 năm, tùy thuộc vào thời gian sống của pin Một loại tag tích cực là thẻ bán thu động (Semi-Passive Tag), giúp cải thiện khả năng hoạt động và hiệu suất truyền tải.

Hình 2.8: Thẻ Tag bán tích cực [9]

Thẻ Tag bán tích cực, như hình 2.8, có nguồn năng lượng nội tại giúp thực hiện các nhiệm vụ chuyên dụng Trong quá trình truyền dữ liệu, thẻ sử dụng năng lượng từ reader, cho phép đọc ở khoảng cách xa và thời gian đọc nhanh hơn so với thẻ thụ động Đặc biệt, thẻ bán tích cực có khả năng đọc tốt ngay cả khi bị che chắn bởi các vật liệu cản trở tần số vô tuyến.

Ngoài ra còn phân loại theo khả năng đọc ghi dữ liệu:

Thẻ chỉ đọc (Read Only) là loại thẻ được lập trình để ghi dữ liệu một lần duy nhất bởi nhà sản xuất, sau đó người sử dụng không thể thay đổi hay ghi thêm dữ liệu Sau khi quá trình ghi hoàn tất, thẻ chỉ cho phép đọc dữ liệu mà không thể chỉnh sửa.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 11

Thẻ WORM (Write Once Read Many) cho phép ghi dữ liệu một lần và đọc nhiều lần, với khả năng thêm thông tin bổ sung như số sê-ri mà không thể ghi đè Mặc dù thẻ có thể ghi nhiều lần, việc vượt quá số lần quy định có thể dẫn đến hư hỏng vĩnh viễn Thẻ WORM nổi bật với hiệu suất cao và tính an toàn, trở thành lựa chọn phổ biến trong nhiều ứng dụng.

Thẻ ghi-đọc (Write Read) cho phép người dùng ghi và đọc dữ liệu nhiều lần, nhưng độ an toàn của dữ liệu không được đảm bảo và giá thành tương đối cao Do đó, loại thẻ này không được phổ biến trong nhiều lĩnh vực hiện nay.

2.3.3 Bộ vi xử lý trung tâm Arduino

Arduino là bo mạch vi xử lý lý tưởng cho việc lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến và động cơ Với môi trường phát triển dễ sử dụng, mã nguồn mở và IDE tích hợp, Arduino Nano nổi bật với kích thước nhỏ gọn chỉ khoảng 1,8cm - 4,5cm và trọng lượng 7g Khác với các bo mạch Arduino khác, Nano không có giắc cắm nguồn DC mà sử dụng cổng mini-USB cho cả lập trình và giám sát nối tiếp, đồng thời tự động chọn công suất lớn nhất với hiệu điện thế của nó.

Hình 2.9: Sơ đồ chân Arduino Nano

Trong Hình 2.9, cho thấy các chân kỹ thuật số (Digital Pins), các chân đầu vào tương tự (Analog Input Pins), các chân nguồn và chân chức năng khác

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 12

+ Điện áp hoạt động (mức logic): 5V

+ Điện áp đầu vào (Khuyến nghị): 7-12 V

+ Điện áp đầu vào (giới hạn): 6-20 V

+ Chân I/O kỹ thuật số: 14 (trong đó 6 cung cấp đầu ra PWM)

+ Chân đầu vào tương tự: 8

+ Dòng điện một chiều cho mỗi pin I/O: 40 mA

+ Bộ nhớ flash 32KB (ATmega328) trong đó 2 KB được sử dụng bởi bộ tải khởi động + SRAM: 2 KB (ATmega328)

+ Tốc độ xung nhịp: 16 MHz

Màn hình Oled 0.96 inch giao tiếp I2C, như trong Hình 2.10, mang đến khả năng hiển thị đẹp, sang trọng và rõ nét với chi phí hợp lý Giao tiếp I2C giúp tiết kiệm chân kết nối, đảm bảo chất lượng đường truyền ổn định và dễ dàng giao tiếp, rất phù hợp cho các ứng dụng cần tính nhỏ gọn.

+Điện áp sử dụng: 3.3 đến 5VDC

+Góc hiển thị: lớn hơn 160°

+Số điểm hiển thị: 128x64 điểm

+Độ rộng màn hình: 0.96 inch

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 13

+SDA: dữ liệu vào Data in

GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN

Ngôn ngữ lập trình Arduino

Giao diện của môi trường phát triển tích hợp (IDE) Arduino, như thể hiện trong Hình 2.14, là một ứng dụng đa nền tảng được phát triển bằng Java, lấy cảm hứng từ IDE cho ngôn ngữ lập trình xử lý và các dự án lắp ráp Nó được thiết kế nhằm giúp người mới bắt đầu làm quen với lập trình, bao gồm cả các lập trình viên và những người chưa có kinh nghiệm trong phát triển phần mềm.

Trình soạn thảo mã cho Arduino cung cấp các tính năng như làm nổi bật cú pháp, khớp dấu ngoặc và thụt đầu dòng tự động Nó cho phép biên dịch và tải lên chương trình vào bo mạch chỉ với một cú nhấp chuột Mã viết cho Arduino được gọi là "sketch".

Chương trình Arduino được phát triển bằng ngôn ngữ C hoặc C++, sử dụng thư viện phần mềm "Wiring" từ dự án lắp ráp ban đầu, giúp đơn giản hóa việc thực hiện các thao tác đầu vào/đầu ra Người dùng chỉ cần định nghĩa hai hàm để xây dựng một chương trình điều hành theo chu kỳ.

− setup() : hàm chạy một lần duy nhất vào lúc bắt đầu của một chương trình dùng để khởi tạo các thiết lập

− loop() : hàm được gọi lặp lại liên tục cho đến khi bo mạch được tắt đi

Môi trường lập trình Arduino IDE hỗ trợ ba hệ điều hành phổ biến: Windows, MacOS và Linux Với tính chất mã nguồn mở, Arduino IDE mang lại sự linh hoạt cho người dùng trong việc phát triển ứng dụng.

Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Y sinh 16 hoàn toàn miễn phí và cho phép người dùng có kinh nghiệm mở rộng Arduino IDE là công cụ dễ dàng tiếp cận và học tập cho học sinh và sinh viên.

GIỚI THIỆU HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU MYSQL

MySQL là hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn mở phổ biến nhất thế giới, được ưa chuộng bởi các nhà phát triển ứng dụng nhờ vào tốc độ cao, tính ổn định và dễ sử dụng Hệ thống này có khả năng hoạt động trên nhiều hệ điều hành khác nhau, cung cấp một loạt các hàm tiện ích mạnh mẽ Với tính bảo mật cao, MySQL rất phù hợp cho các ứng dụng truy cập cơ sở dữ liệu qua internet Người dùng có thể tải MySQL miễn phí từ trang chủ, với nhiều phiên bản dành cho các hệ điều hành như Windows, Linux và Mac OS X.

Hình 2.15: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu mysql

MySQL là hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ biến, sử dụng ngôn ngữ truy vấn SQL để quản lý và truy xuất dữ liệu Một số tính năng nổi bật của MySQL bao gồm khả năng xử lý giao dịch mạnh mẽ, hỗ trợ nhiều định dạng dữ liệu, tính năng bảo mật cao và khả năng mở rộng linh hoạt cho các ứng dụng lớn.

MySQL là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu nổi bật với tốc độ xử lý nhanh nhất hiện nay Nó không chỉ mang lại hiệu suất cao mà còn tích hợp các tính năng bảo mật vượt trội Với cơ chế xác nhận truy cập chặt chẽ, MySQL đảm bảo rằng chỉ những người dùng đã được xác thực mới có quyền truy cập vào dữ liệu, giúp bảo vệ thông tin một cách an toàn tuyệt đối.

– Là một hệ thống cơ sở dữ liệu rất đơn giản và ít phức tạp khi cài đặt và quản trị hơn các hệ thống lớn

MySQL là ngôn ngữ lựa chọn hàng đầu cho các hệ thống cơ sở dữ liệu hiện đại, cho phép nhiều client truy cập vào server đồng thời Hệ thống này hỗ trợ việc sử dụng nhiều cơ sở dữ liệu một cách linh hoạt và hiệu quả.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 17

MySQL cho phép kết nối mạng hoàn chỉnh, giúp người dùng truy cập cơ sở dữ liệu từ bất kỳ đâu trên Internet Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc chia sẻ dữ liệu với mọi người ở bất kỳ vị trí nào.

Nhà phát triển MySQL luôn thể hiện trách nhiệm cao trong việc xử lý lỗi Khi một lỗi được phát hiện, họ nhanh chóng cung cấp giải pháp chỉ trong vài ngày, thậm chí có khi chỉ trong vài giờ, và những bản sửa lỗi này sẽ ngay lập tức được cập nhật trên Internet.

MySQL là lựa chọn lý tưởng để quản lý khối lượng lớn thông tin trong bệnh viện, đặc biệt là dữ liệu bệnh nhân, do khả năng lưu trữ cao và yêu cầu bảo mật nghiêm ngặt.

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM HEIDISQL VÀ NGÔN NGỮ SQL

HeidiSQL là phần mềm miễn phí hỗ trợ quản trị hệ thống máy chủ cơ sở dữ liệu như MySQL, Microsoft SQL và PostgreSQL Phần mềm này cho phép người dùng kết nối tới database trên server, cũng như thực hiện các thao tác tạo và chỉnh sửa Bên cạnh những chức năng cơ bản của một trình quản trị cơ sở dữ liệu, HeidiSQL còn cung cấp tính năng xuất dữ liệu ra nhiều định dạng khác nhau.

Heidisql cung cấp giao diện dễ sử dụng để tạo cơ sở dữ liệu, cho phép người dùng thực hiện các thao tác như cập nhật, thêm bảng và thêm trường dữ liệu thông qua các câu lệnh truy vấn SQL.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 18

2.6.2 Ngôn ngữ truy vấn Sql

SQL, hay còn gọi là Ngôn ngữ Truy vấn Cấu trúc, là công cụ chủ yếu để tương tác với cơ sở dữ liệu Ngôn ngữ này cho phép người dùng thực hiện các thao tác như truy vấn thông tin, thêm mới, cập nhật và xóa dữ liệu một cách hiệu quả.

SQL là một ngôn ngữ mạnh mẽ, cung cấp nhiều tính năng hữu ích như kiểu dữ liệu, đối tượng tạm thời, thủ tục lưu trữ và thủ tục hệ thống Những đặc điểm nổi bật của ngôn ngữ SQL giúp tối ưu hóa quản lý và truy vấn cơ sở dữ liệu hiệu quả.

SQL là một ngôn ngữ tương tác cho phép người dùng gửi các câu lệnh đến cơ sở dữ liệu thông qua các trình tiện ích, từ đó nhận được kết quả trả về.

SQL là ngôn ngữ lập trình cơ sở dữ liệu cho phép lập trình viên nhúng các câu lệnh SQL vào trong các ngôn ngữ lập trình khác, từ đó phát triển các ứng dụng giao tiếp hiệu quả với cơ sở dữ liệu.

SQL là ngôn ngữ chủ yếu được sử dụng để quản trị cơ sở dữ liệu, cho phép người quản trị quản lý và định nghĩa các cấu trúc lưu trữ dữ liệu, cũng như điều khiển quyền truy cập vào cơ sở dữ liệu một cách hiệu quả.

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH GIAO DIỆN VISUAL STUDIO

Visual studio là một trong những công cụ hỗ trợ lập trình và thiết kế website rất nổi tiếng nhất hiện nay của Microsoft

Visual Studio là một IDE do Microsoft phát triển, hỗ trợ lập trình cho nhiều loại ứng dụng như GUI, ứng dụng web, ứng dụng di động, giao diện máy tính và điện toán đám mây Với công cụ này, người dùng có thể phát triển các hệ thống quản lý ứng dụng thực tế và hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như C#, C++, VB, Python, JavaScript và Java.

Visual Studio cung cấp nhiều công cụ tích hợp, bao gồm mẫu thiết kế cho giao diện ứng dụng, thiết kế web, thiết kế lớp và thiết kế cơ sở dữ liệu Nó hỗ trợ các plug-in để mở rộng chức năng, bao gồm cả việc thêm hỗ trợ cho các hệ thống quản lý phiên bản như Subversion Ngoài ra, Visual Studio còn cung cấp các bộ công cụ mới cho việc biên tập và thiết kế trực quan, phù hợp với các miền ngôn ngữ cụ thể và các khía cạnh khác trong quy trình phát triển phần mềm.

Giao diện phần mềm được viết bằng C# và winform trong Visual Studio:

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 19

– C# là ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng được phát triển bởi đội kỹ sư Microsoft năm

2000, được xây dựng trên nền tảng C++ và Java

C# chủ yếu hoạt động trên nền tảng NET, cho phép phát triển nhiều ứng dụng mạnh mẽ và an toàn cho hệ điều hành Windows Ngôn ngữ này được sử dụng để tạo ra các thành phần máy chủ, dịch vụ web, giao diện desktop và ứng dụng di động.

Window Form là một framework do Microsoft phát triển, cho phép lập trình viên sử dụng ngôn ngữ C# để xây dựng ứng dụng trên nền tảng Windows Với tính năng kéo thả, quá trình lập trình trở nên nhanh chóng và dễ dàng hơn, đồng thời khi tạo các tùy chọn, mã C# sẽ được tự động sinh ra.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 20

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

GIỚI THIỆU

Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày phương pháp thiết kế các khối trong mạch, bao gồm khối đọc RFID, khối điều khiển, khối hiển thị, khối quản lý dữ liệu và khối nguồn.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống Sau quá trình tìm hiểu nhóm đã xây dựng được sơ đồ khối hệ thống của đề tài như

Hình 3.1 Chức năng từng khối:

– Khối vi điều khiển: đọc dữ liệu từ thẻ RFID Cấp nguồn cho khối đọc dữ liệu thẻ RFID, khối hiển thị Truyền nhận dữ liệu với máy tính

– Khối đọc dữ liệu thẻ: Đọc dữ liệu từ thẻ RFID

– Khối hiển thị: Hiển thị thông tin mã thẻ đã đọc được

– Máy tính: Nhận dữ liệu từ khối vi điều khiển đem so sánh với khối dữ liệu để truy xuất thông tin

– Khối cơ sở dữ liệu: Lưu các thông tin người dùng và hiển thị thông tin người dùng trên giao diện đã thiết kế

– Khối nguồn: Để cung cấp nguồn cho khối vi điều khiển

Quản lý cơ sở dữ liệu

Thẻ Tag Khối hiển thị

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 21

Nguyên lý hoạt động của mạch bắt đầu khi người dùng đăng nhập và quẹt thẻ RFID, mã thẻ sẽ được khối vi điều khiển gửi lên phần mềm máy tính, đồng thời hiển thị trên màn hình OLED Phần mềm máy tính sẽ truy xuất mã thẻ từ cơ sở dữ liệu để lấy thông tin và hiển thị trên màn hình Ngoài ra, phần mềm còn cho phép người dùng thêm thẻ mới, xóa thẻ hoặc sửa thông tin người dùng.

3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch a Thiết kế khối đọc thẻ

Dựa trên sơ đồ mạch nguyên lý của module MFRC522, nhóm đã tiến hành phân tích các thành phần chính của mạch, như thể hiện trong Hình 3.2.

– Mạch dao động: Kết nối tinh thể thạch anh như Hình 3.3

Hình 3.3: Kết nối tinh thể thạch anh với MFRC522

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 22

– Bộ lọc EMC (EMC Filter)

Hình 3.4: Sơ đồ khối RF

Từ trường cần được tối đa hóa trong giới hạn nguồn cung cấp hiện tại và phát xạ chung Sơ đồ khối RF trong Hình 3.4 đảm bảo việc truyền năng lượng và dữ liệu đến thiết bị đích, đồng thời tiếp nhận phản hồi từ thiết bị mục tiêu Tần số vô tuyến RF 13,56 MHz được tạo ra từ bộ dao động tinh thể thạch anh 27,12 MHz chia cho 2.

Bộ lọc EMC giúp giảm sóng hài xuống 13,56 MHz và thực hiện chuyển đổi trở kháng hiệu quả Mạch MC hoạt động như một khối chuyển đổi trở kháng, trong khi các cuộn dây Antenna tự tạo ra từ trường, góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động.

Về cơ bản mạch RF hoàn chỉnh này bao gồm ít nhất 8 tụ điện, 2 cuộn cảm, 2 điện trở và cuộn Antenna đối xứng

Thiết kế bộ lọc EMC:

Mạch lọc EMC cho MFRC522 thực hiện hai chức năng quan trọng: bộ lọc cho khối chuyển đổi tín hiệu và điều chỉnh trở kháng, như thể hiện trong Hình 3.5 Một trong những đặc điểm chính của biến đổi trở kháng là khả năng giảm thời gian tăng biên độ sau giai đoạn điều chế.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 23

Hình 3.5: Biến đổi trở kháng

Bộ lọc EMC và mạch MC phải biến đổi trở kháng anten thành yêu cầu TX phù hợp với điện trở Zmatch(f) ở tần số hoạt động là f = 13,56 MHz

Các thành phần RF bên ngoài phải được điều chỉnh theo một giá trị, mà ITVDD ≈ 60𝑚𝐴 và 𝑅 𝑚𝑎𝑡𝑐ℎ ≈ 40Ω

Khi tách mạch giữa Bộ lọc EMC và Mạch MC, hai điện trở có giá trị Rmatch/2 sẽ được áp dụng, giúp xác định giá trị điện trở cần thiết.

Ztr theo công thức sau:

Quy tắc thiết kế chung của bộ lọc EMC:

Bộ lọc tần số cộng hưởng:

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 24

Tần số cộng hưởng của bộ lọc EMC fr0 cần phải gần với tần số dải bên trên, được xác định bởi tốc độ dữ liệu cao nhất (sóng mang phụ 848 kHz) trong hệ thống, nhằm đạt được đặc tính nhận băng thông rộng.

Giá trị khuyến nghị cho L0 là 560 nH, được sử dụng để tính điện dung C0 Các công thức sau đây áp dụng cho Zant = Re (Zant) + Im (Zant), và là cần thiết để tính toán các thành phần khác.

Hình 3.7: Sơ đồ khối mạch thu

Hình 3.7 minh họa các thành phần trong mạch thu, bao gồm R1 và R2, tạo ra điện áp bộ chia cần được điều chỉnh tương ứng với các mức điện áp đầu vào tại UC0.

Các thành phần trong mạch thu:

CRX = 1 nF: tụ chặn DC

R1 = 1 kΩ: Phần được xác định trước của bộ chia điện áp

Máy phát phải được bật ở chế độ sóng liên tục và điện áp trên điện dung bộ lọc

EMC UC0 phải được đo bằng đầu dò điện dung thấp (