(Đồ án tốt nghiệp) xây dựng hệ thống quản lý tiêm ngừa chó mèo

TỔNG QUAN

ĐẶT VẤN ĐỀ

Để ngăn ngừa bệnh Dại lây truyền từ động vật sang người và giảm thiểu trường hợp 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 con người và động vật, đồng thời không gây ảnh hưởng đến môi trường Cần tiêm phòng triệt để cho số lượng chó, mèo chưa được tiêm vắc xin Dại.

Hiện nay, việc tiêm phòng cho chó mèo chủ yếu phụ thuộc vào sự chủ động của chủ vật nuôi khi đưa thú cưng đến các trung tâm thú y Tuy nhiên, nhiều người không nhớ chính xác thời gian tiêm và loại vaccine đã sử dụng, dẫn đến khó khăn trong việc kiểm soát số lần tiêm và thời gian tiêm Bên cạnh đó, các trung tâm y tế cũng gặp khó khăn trong việc thông báo cho từng chủ vật nuôi qua các phương thức thông thường.

Nhằm cải thiện việc kiểm soát tiêm phòng cho chó mèo, nhóm chúng tôi đã quyết định phát triển hệ thống quản lý tiêm ngừa sử dụng công nghệ RFID và đồng bộ dữ liệu qua Google Sheet Hệ thống này sẽ giúp quản lý thông tin tiêm phòng một cách chính xác và chặt chẽ hơn, đồng thời tự động thông báo cho chủ vật nuôi về các thông tin tiêm phòng, giúp tránh tình trạng chậm trễ.

BỘ MÔN CÔNG NGHIỆP ĐIỆN TỬ - Y SINH

MỤC TIÊU

Thiết kế và thi công hệ thống giám sát tiêm ngừa cho chó mèo, cho phép theo dõi trực tuyến trên laptop qua Google Sheets và trên điện thoại Android thông qua giao diện lập trình.

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

- 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 cách hiệu quả để bảo vệ sức khỏe cho thú cưng, ngăn ngừa các bệnh tật và giảm thiểu nguy cơ lây nhiễm bệnh từ vật nuôi sang con người.

Tiêm chủng cho vật nuôi, đặc biệt là chó và mèo, là một việc làm cần thiết và bắt buộc để phòng ngừa bệnh dại và bảo vệ sức khỏe cho cả con người lẫn 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 cho người chủ, vì động vật không thể biểu hiện rõ ràng tình trạng sức khỏe của mình.

Tiêm chủng cho mèo và chó giúp tăng cường sức đề kháng và hệ miễn dịch, bảo vệ thú cưng khỏi các bệnh truyền nhiễm nguy hiểm và nâng cao khả năng chống chọi với bệnh tật.

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 và bảo vệ sức khỏe 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 Hệ thống cho phép quản lý các thông tin cơ bản của chó và mèo, bao gồm họ và tên, địa chỉ chủ sở hữu, số điện thoại, ngày vào và ngày ra, cũng như hồ sơ khám bệnh của từng thú cưng.

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

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 đối tượng qua sóng vô tuyến mà không cần tiếp xúc vật lý Hệ thống RFID bao gồm hai thành phần chính: thẻ tag chứa chip RFID lưu trữ thông tin và bộ đọc (reader) để truy xuất dữ liệu từ chip.

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

Hệ thống RFID bị động là dạng đơn giản và phổ biến nhất hiện nay, trong đó bộ đọc phát tín hiệu tần số vô tuyến qua anten đến chip Chip sẽ phản hồi thông tin về bộ đọc, và sau đó thông tin này được gửi đến máy tính để xử lý Đặc biệt, các chip từ các thẻ tag không cần nguồn nuôi riêng, mà thay vào đó 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, bao gồm ngày sản xuất, số serial, và thậm chí cảm biến theo dõi nhiệt độ Thẻ RFID bao gồm chip bán dẫn nhỏ với bộ nhớ từ 96 đến 512 bit, gấp 64 lần so với mã vạch, và được thiết kế dưới nhiều hình thức như nhãn giấy hoặc miếng da đeo cổ tay Mỗi thẻ được lập trình với một nhận dạng duy nhất, cho phép theo dõi không dây đối tượng hoặc con người Khi thẻ vào vùng sóng điện từ, nó nhận tín hiệu từ đầu đọc và phát thông tin nhận dạng.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT dạng đến đầu đọc Đầu đọc giải mã dữ liệu được mã hóa trong chip (sóng vô tuyến phản xạ từ thẻ) và gửi vào hệ thống để xử lý.

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 đặt ra cho 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 chỉ trong 3 giây Điều này giúp giảm thời gian hoạt động và tăng năng suất của hệ thống.

Một số thẻ cho phép đọc và ghi dữ liệu nhiều lần, giúp giảm chi phí hoạt động cho hệ thống và 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, hoạt động mà không cần nguồn điện, giúp nâng cao tính tiện lợi của hệ thống.

Việc ứng dụng công nghệ RFID trong các lĩnh vực đời sống không chỉ nâng cao năng suất lao động mà còn tự động hóa các quy trình sản xuất Công nghệ này thay thế những công việc lặp đi lặp lại mà con người thực hiện thường xuyên, 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 lên đến 40 thẻ trong một giây Điều này dẫn đến việc giảm đáng kể thời gian cần thiết để đếm các đối tượng.

− 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 lên nhau, do chúng gửi tín hiệu đến các thẻ tag và nhận tín hiệu phản hồi Trong một số trường hợp, điều này có thể dẫn đến hiện tượng đọc chồng chéo giữa các thẻ.

− Giá thành của hệ thống RFID hiện nay vẫn còn khá cao, xét đến tính thực tế ở

Việt Nam thì vẫn chưa thể ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực.

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 thiết bị di động có màn hình cảm ứng như smartphone và tablet Phát triển ban đầu 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 được thiết kế dựa trên nguyên tắc tác động trực tiếp, cho phép người dùng tương tác qua các động tác chạm như vuốt, chạm, kéo giãn và thu lại Những hành động này giúp xử lý các đối tượng trên màn hình một cách tự nhiên và mượt mà Phản ứng với tác động của người dùng diễn ra gần như ngay lập tức, mang lại trải nghiệm cảm ứng liền mạch.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

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

Màn hình chính của thiết bị Android là điểm khởi đầu, tương tự như desktop trên máy tính, hiển thị các thông tin quan trọng và bao gồm nhiều biểu tượng ứng dụng và tiện ích Các biểu tượng này mở ứng dụng tương ứng, trong khi tiện ích cung cấp nội dung sống động và cập nhật tự động như dự báo thời tiết và tin tức Người dùng có thể vuốt để chuyển giữa nhiều trang trên màn hình chính, và giao diện 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 cung cấp thanh trạng thái ở phía trên cùng màn hình, hiển thị thông tin thiết bị và tình trạng kết nối Người dùng có thể "kéo" thanh trạng thái 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, trong khi các phiên bản sau này bổ sung tính năng cho phép gọi lại ngay lập tức khi có cuộc gọi nhỡ mà không cần mở ứng dụng gọi điện Thông báo sẽ luôn xuất hiện 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, và bộ giả lập điện thoại Môi trường phát triển tích hợp chính thức là Eclipse với phần bổ sung Android Development Tools (ADT) Ngoài ra, còn có các công cụ khác như Bộ phát triển gốc cho ứng dụng viết bằng C/C++, Google App Inventor cho lập trình viên mới, và nhiều nền tảng 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 phân phối qua các cửa hàng ứng dụng như Google Play và Amazon Appstore, hoặc thông qua việc tải xuống và cài đặt tập tin 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 thứ ba, và được cài đặt sẵn trên các thiết bị tương thích với Google Ứng dụng tự động lọc danh sách các ứng dụng tương thích với thiết bị người dùng, và nhà phát triển có thể giới hạn ứng dụng cho một số nhà mạng hoặc quốc gia nhất định Nếu người dùng không hài lòng với ứng dụng đã mua, họ có thể yêu cầu hoàn tiền trong vòng 15 phút sau khi tải về Đến tháng 9 năm 2012, Android đã có hơn 675.000 ứng dụng, 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, bởi vì nhiều ứng dụng không được kiểm soát có chất lượng kém có thể gây hại cho thiết bị của bạn.

- 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, hay Google Bảng Tính, là một ứng dụng bảng tính miễn phí thuộc bộ phần mềm văn phòng trực tuyến của Google, được cung cấp qua dịch vụ Google Drive.

Hình 2.7 Ứng dụng trang tính google sheet

Với trí tuệ nhân tạo, bạn có thể sử dụng thông tin chi tiết để đưa ra quyết định công việc hiệu quả Kiến trúc đám mây cho phép cộng tác linh hoạt mọi lúc, mọi nơi Tính tương thích với hệ thống bên ngoài như Microsoft Office giúp giảm thiểu rắc rối khi làm việc với nhiều nguồn dữ liệu Hơn nữa, nhờ vào hạ tầng của Google, Trang tính không chỉ khuyến khích sự sáng tạo mà còn bảo vệ thông tin của bạn một cách an toàn.

2.4.2 Ưu điểm của trang tính google sheet

So với Excel, Google Sheets nổi bật với nhiều tính năng vượt trội, giúp người dùng thực hiện các tác vụ một cách hiệu quả hơn Các tính năng này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình làm việc mà còn mang lại trải nghiệm sử dụng tốt hơn cho người dùng.

- 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 form nhập liệu, bạn có thể tạo các câu hỏi để khách hàng điền thông tin Khi người dùng hoàn thành, dữ liệu sẽ tự động được ghi lại và phân loại trong Google Sheets của bạn.

- Kết nối các bảng tính với nhau

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

Ví dụ tính năng lấy dữ liệu từ bảng tính khác Bằng cách sử dụng các hàm như

= IMPORTRANGE là có thể thực hiện và nhận được dữ liệu từ bảng tính hoàn toàn riêng biệt.

- Thích hợp cho làm việc nhóm

Google Sheets cho phép người dùng mời nhiều người cùng hợp tác làm việc trên bảng tính, một tính năng tiên phong trong các ứng dụng khác Bạn có thể tạo URL công khai để mọi người 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 quyền truy cập 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 bối cảnh làm việc trực tuyến ngày càng phổ biến, Google Sheets trở thành công cụ hữu ích cho các nhóm khi cho phép làm việc tương tác trên cùng một bảng tính Với ưu thế đa nền tảng, người dùng có thể truy cập Google Sheets từ máy tính hoặc 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 Nó hỗ trợ việc làm việc với file dữ liệu từ nhiều địa điểm khác nhau, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt cho người sử dụng.

Để liên kết Google Sheets với các ứng dụng IoT, trước tiên cần có internet với tốc độ nhanh trong thời đại 4.0, giúp xử lý thông tin hiệu quả Người dùng cần có tài khoản Google để tạo trang tính online, đồng bộ dữ liệu và truyền nhận thông tin dễ dàng qua giao thức HTTP Trong đó, hàm GET là phương thức yêu cầu dữ liệu phổ biến, cho phép server trả về dữ liệu mà không thay đổi nó dựa trên thông tin truy vấn trong URL Hàm POST cũng tương tự như GET nhưng cho phép gửi dữ liệu đến server.

Khi cần truyền tải một lượng thông tin lớn, chuỗi JSON (JavaScript Object Notation) là lựa chọn lý tưởng Định dạng này giúp việc đọc và viết dữ liệu trở nên dễ dàng hơn, đồng thời hỗ trợ máy tính trong việc phân tích và tạo ra JSON một cách hiệu quả.

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 JSON được cấu trúc dưới dạng các cặp name/value, trong đó mỗi cặp bao gồm trường name được đặt trong hai dấu ngoặc kép " ", theo sau là dấu hai chấm : và trường value cũng được bao quanh bởi 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 sử dụng module WiFi ESP8266 để truyền tải dữ liệu lên Google Sheets Sau khi khai báo các thư viện cần thiết, chúng ta lập trình đường dẫn và sử dụng đường link URL đã lấy trước đó để thực hiện việc này.

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

Trong quá trình hoạt động, dữ liệu sẽ được truyền tải qua lại với Google Sheets dưới dạng chuỗi string thông qua link URL Đường link này chứa lệnh action để chọn các chương trình con; ví dụ, nếu action là “additem”, hàm additem sẽ được thực thi để 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, lập trình viên cũng sử dụng đường link chứa các lệnh action để lựa chọn các chức năng trong Google Sheets Khi dữ liệu quá nhiều, trang tính sẽ ghi lại dưới dạng chuỗi JSON Chương trình Android sẽ xử lý chuỗi JSON này và hiển thị dữ liệu lên màn hình.

Hình 2.11 Xử lý các chuổi JSON

CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU

I2C, viết tắt của Inter-Integrated Circuit, là một giao thức bus dùng để giao tiếp giữa các IC Đường bus I2C thường được sử dụng để kết nối nhiều loại vi điều khiển khác nhau, bao gồm 8051, PIC và ARM, phục vụ cho việc truyền dữ liệu hiệu quả giữa các thiết bị ngoại vi.

Hình 2.12 Bus I2C và các thiết bị ngoại vi

Giao tiếp I2C sử dụng hai dây chính: dây Dữ liệu tuần tự (SDA) và dây Xung đồng hồ (SCL) Trong đó, SDA cho phép truyền dữ liệu hai chiều, trong khi SCL chỉ truyền tín hiệu đồng hồ theo một hướng Khi thiết bị ngoại vi kết nối vào bus I2C, chân SDA của thiết bị sẽ được nối với dây SDA của bus, và chân SCL sẽ kết nối với dây SCL.

Mỗi dây SDA và SCL trong giao thức I2C cần được kết nối với điện áp dương thông qua điện trở kéo lên (pullup resistor) Những điện trở này là cần thiết vì chân giao tiếp I2C của các thiết bị ngoại vi thường sử dụng cấu trúc cực máng hở (opendrain hay opencollector) Giá trị của các điện trở này có thể khác nhau tùy thuộc vào từng 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 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 của tôi 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 của tôi.

-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 khi cả hai bên có thể nhận hoặc truyền dữ liệu, tùy thuộc vào việc thực hiện truyền thông đọc hay viết Bộ truyền sẽ 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, viết tắt của "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 qua giao tiếp dữ liệu nối tiếp hoặc giao tiếp dữ liệu song song.

Việc truyền dữ liệu qua UART có thể thực hiện bằng cách sử dụng 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 sẽ tạo gói dữ liệu bằng cách thêm ba bit để đánh dấu bắt đầu, dừng và trung bình Nó đọc từng bit trong gói dữ liệu và chuyển đổi dữ liệu nhận được về dạng song song, loại bỏ ba bit đánh dấu Tóm lại, gói dữ liệu nhận được từ UART sẽ được chuyển về bus dữ liệu ở đầu nhận.

Start-bit, hay còn gọi là bit đồng bộ hóa, được sử dụng để đánh dấu sự bắt đầu của một truyền dữ liệu thực tế Trong giao thức UART, đường truyền dữ liệu thường ở mức điện áp cao Để bắt đầu quá trình truyền, UART sẽ kéo đường dữ liệu từ mức điện áp cao (1) xuống mức điện áp thấp (0) Sự chuyển đổi này được UART nhận biết, từ đó bắt đầu hiểu dữ liệu thực Chỉ có một start-bit trong mỗi quá trình truyền.

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

Bit chẵn lẻ giúp người nhận xác nhận tính chính xác của dữ liệu thu thập Đây là một phương pháp kiểm tra lỗi cơ bản, với hai loại: 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 Độ dài khung dữ liệu thường nằm trong khoảng từ 5 đến 8 bit, và có thể lên đến 9 bit nếu không sử dụng bit chẵn lẻ Thông tin được truyền theo thứ tự từ LSB (bit thấp nhất) trước, điều này 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, SPI là giao diện đồng bộ, trong đó quá trình truyền dữ liệu được đồng bộ hóa với tín hiệu xung clock do thiết bị master tạo ra Thiết bị ngoại vi bên phía nhận sẽ đồng bộ hóa quá trình nhận chuỗi bit với tín hiệu này Nhiều vi mạch có thể được kết nối vào mỗi giao diện ngoại vi của thiết bị master Thiết bị master chọn thiết bị động để truyền dữ liệu bằng cách kích hoạt tín hiệu "chọn chip" (chip select) trên vi mạch bị động; các 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 trong giao tiếp SPI.

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 đã thiết kế hai ứng dụng Android: một ứng dụng dành cho bác sĩ với chức năng kiểm soát và ghi lại các thông tin cần thiết, và một ứng dụng dành cho chủ vật nuôi, cho phép họ chỉ xem các thông tin quan trọng liên quan đến thú cưng 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, chúng ta cần thực hiện khảo sát và tìm hiểu từng bước, nhằm nắm rõ các thành phần, cấu tạo và cách thức hoạt động của chúng.

Sơ đồ khối cung cấp cái nhìn tổng quan về đề tài, giúp hình dung công việc cần thực hiện và phân chia thời gian hợp lý 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 lưu trữ trên thẻ hoặc ghi thông tin vào thẻ mới, sau đó truyền tải thông tin 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 các yêu cầu đó, mà không thực hiện thiết kế hay làm mạch cho từng khối riêng.

Trên thị trường hiện có nhiều loại đầu đọc thẻ RFID với sự 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/đọc dữ liệu hiệu quả và tương thích với hầu hết các vi xử lý hiện có Nhờ 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 COM kết nối với board Arduino, và sau khi cổng COM được nhận, cần xác nhận đúng loại board trong phần mềm Arduino IDE.

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 Next, 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 Nếu thấy dấu chấm than xuất hiện, điều này cho thấy máy tính chưa cài đặt driver, một lỗi thường gặp khi máy không hoạt động đúng cách.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT tiếp được với module Wifi) Ta cần tải driver bằng link bên dưới rồi giải nén Tiếp theo click phải chuột để chọn Update Driver Software.

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 cải thiện quá trình lập trình trên Arduino IDE, bạn có thể cài đặt thư viện bổ sung bằng cách chọn Sketch -> Include Library -> Add ZIP Library và chỉ định thư mục chứa tệp zip Ngoài ra, bạn cũng có thể cài đặt thư viện gián tiếp thông qua Manage Libraries, tìm kiếm tên thư viện cần thiết và nhấn Install để hoàn tất 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, Android Studio, MIT AppInventor và Eclipse Trong số đó, Android Studio được Google hỗ trợ mạnh mẽ, vì vậy nhóm đã chọn phần mềm này để phát triển 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, bao gồm smartphone và tablet Nó tích hợp nhiều công cụ như trình biên tập mã, trình gỡ lỗi, công cụ hiệu suất và hệ thống xây dựng/triển khai Đặc biệt, Android Studio có trình giả lập cho phép lập trình viên mô phỏng môi trường thiết bị trên máy tính, giúp phát triển ứng dụng từ đơn giản đến phức tạp một cách nhanh chóng.

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 để tương tác với các đối tượng trong giao diện người dùng, gửi dữ liệu lên Firebase, và kích hoạt bộ đếm ngược Countdown Timer.

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 đã cung cấp nhiều tính năng cơ bản của Excel, có khả năng thay thế khoảng 70-80% các chức năng của Microsoft Excel.

Hình 4.27 Giao diện trang google sheet

Để lập trình code tự động trên Google Sheet, trước tiên bạn cần nhấp vào Công cụ > Trình chỉnh sửa tập tin, sau đó một màn hình Apps Script sẽ xuất hiện cho phép bạn viết code 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

Cấp nguồn cho module trong trạm y tế bằng adapter 5V 1A, trong khi module dành cho nhân viên đô thị được trang bị công tắc để bật tắt nguồn.

Đối với điện thoại thông minh sử dụng hệ điều hành Android của nhân viên trạm y tế hoặc khách hàng, chỉ cần kết nối với mạng 3G, 4G hoặc wifi Sau khi mở ứng dụng, người dùng sẽ thấy giao diện hiển thị các tính năng mà họ cần sử dụng.

Hình 4.31 Giao diên app sử dụng

Nhân viên đô thị có thể sử dụng một ứng dụng chuyên dụng để bắt chó, mèo bị lạc Đầu tiên, họ cần nhấn vào tìm kiếm để phát hiện các thiết bị Bluetooth xung quanh Sau đó, chọn thiết bị cần thiết và nhấn kết nối Một màn hình mới sẽ xuất hiện, cho phép quét thẻ qua module, hiển thị UID trên ứng dụng Cuối cùng, chỉ cần nhấn tìm kiếm để xem các thông tin cần thiết.

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

Khi sử dụng giao diện Google Sheet, chỉ cần quét thẻ thông qua module tại trạm y tế, các thông tin sẽ ngay lập tức hiển thị trên màn hình máy tính.

Hình 4.33 Giao diện hiển thị thông tin

KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ

Định dạng
Số trang	98
Dung lượng	5,77 MB