به نام خدا
مانیتورینگ ضربان قلب بر روی اینترنت بوسیله Arduino و ThingSpeak
در این پروژه قصد داریم یک ضربان قلب سنج و سیستم مانیتورینگ ان را بوسیله آردینو بسازیم. این سیستم بعد از تشخیص ضربان قلب بوسیله سنسور پالس، ضربان قلب را برحسب BPM (ضربان در دقیقه) روی LCD نمایش می دهد. همچنین این اطلاعات را بوسیله ماژول وای فای ESP8266 به سرور ThingSpeak ارسال می کند تا بتوان این ضربان قلب را در هر جای دنیا بر روی اینترنت مشاهده کرد. ThingSpeak یک منبع عالی برای نمایش داده ها به صورت آنلاین میباشد که میتوان در هر زمان و مکانی به وسیله ان به این داده ها دسترسی پیدا کرد.
ما قبلا مانیتور ضربان قلب ساده را بدون نمایش ان روی اینترنت ساخته ایم. اینبار از ThingSpeak برای مانیتور کردن ضربان قلب استفاده میکنیم با این کار پروژه ما در دسته اینترنت اشیاء قرار میگیرد.
قطعات مورد نیاز پروژه ی مانیتورینگ ضربان قلب بر روی اینترنت بوسیله Arduino و ThingSpeak :
- سنسور پالس
- ماژول وای فای ESP8266
- Arduino UNO
- LCD
- برد بورد
- مقاومت متغییر ۱۰ کیلو اهمی
- مقاومت ۱ کیلو اهمی
- مقاومت ۲۲۰ اهمی
- LED
- سیم برد بورد
توضیح و دیاگرام مدار:
اول از همه ماژول وای فای ESP8266 را به آردینو متصل میکنیم. ولتاژ تغذیه این ماژول ۳٫۳ میباشد واگر ولتاژ ۵ ولت به ان اعمال شود احتمال دارد خراب شود. VCC و CH_PD را به پایه تغذیه ۳٫۳ آردینو متصل کنید. پایه RX ماژول ESP8266 با ولتاژ ۳٫۳ کار میکند، اگر این پایه را به صورت مستقیم به آردینو متصل کنیم ارتباطی بین ESP8266 و آردینو برقرار نمیشود. بنابراین باید ۵ ولت را با قرار دادن مقاومت به صورت سری بین این دو پایه تقسیم کنیم تا به ولتاژ ۳٫۳ برسیم. پایه TX ماژول به پایه ۹ آردینو و پایه RX همراه با مقاومت سری به پایه ۱۰ آردینو متصل می شود.
اتصال سنسور پالس بسیار ساده است. این سنسور ها سه پایه دارند. پایه ۵ ولت و زمین این سنسور را به ۵ ولت و زمین آردینو و پایه سیگنال سنسور را به پایه A0 آردینو متصل میکنیم.
سپس LED را به پایه ۱۳ آردینو متصل میکنیم.نیازی به استفاده از مقاومت برای LED نیست.
در اخر باید LCD را به صورت زیر به آردینو متصل کنیم.
- (PIN1( VEE به زمین
- (PIN 2 (VDD /VCC به ۵ ولت
- (PIN 3 (V0 به پایه وسط مقاومت متغییر و دو پایه دیگر مقاومت متغییر به VCC و GND. وظیفه مقاومت متغییر کنترل روشنایی صفحه LCD است
- (PIN4 (RS به پایه ۱۲ اردینو
- (PIN5 (READ/WRITE به زمین
- (PIN6 (E به پایه ۱۱ اردینو
- چهار پایه بعدی که برای ارتباط با آردینو است به صورت زیر می باشد:
(PIN11 (D4 به پایه ۵
(PIN12 (D5 به پایه ۴
(PIN13 (D6 به پایه ۳
(PIN14 (D7 به پایه ۲
- (PIN (15 به سیله مقامومت ۲۲۰ اهم به VCC
- (PIN (16 به زمین
تنظیمات ThingSpeak:
ThingSpeak ابزار بسیار مناسبی برای پروژه های مبتی بر اینترنت اشیاء می باشد. به وسیله سایت ThingSpeak، می توانیم با استفاده از اینترنت داده هایمان را مانیتور و سیستم مان را کنترل کنیم. ThingSpeak اطلاعات را از سنسور ها جمع آوری و تجزیه وتحلیل می کند و با این اطلاعات عملیاتی که ما می خواهیم را انجام می دهد.در اینجا به طور خلاصه توضیح میدهیم که چگونه با ThingSpeak پروژه مان را راه اندازی کنیم.
در ابتدا نیاز داریم تا یک پروفایل در این سایت بسازیم، پس وارد سایت میشویم و روی Get Started کلیک میکنیم.
بعد از ساخت پروفایل به قسمت channels رفته و گزینه create a new channel را انتخاب کنید.سپس اسم کانال را درقسمت name وارد می کنیم.همچنین گزینه Make Public را در زیر فرم فعال کنید و درنهایت کانال را ذخیره کنید.
حال به قسمت APIKEYS رفته و Write API Key را کپی کنید.این قسمت را در برنامه ای که روی آردینو میریزید نیاز دارید.
طرز کار :
ماژول وای فای ESP8266 با آردینو در ارتباط است و آردینو اطلاعات مربوطه را به وسیله این ماژول و وصل شدن به کانالی که در سایت ThingSpeak ساخته ایم به سرور ThingSpeak می فرستد. اطلاعات ارسال شده در نموداری به نمایش گذاشته می شود و میتوان از هرجای دنیا بوسیله اینترنت این اطلاعات را مشاهده کرد. LCD موجود هم میتواند ضربان را به نمایش بگذارد.
دانلود کد های پروژه مانیتورینگ ضربان قلب بر روی اینترنت بوسیله Arduino و ThingSpeak :
دانلود فایل
#include <SoftwareSerial.h> #define DEBUG true SoftwareSerial esp8266(9,10); #include <LiquidCrystal.h> #include <stdlib.h> LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2); #define SSID "Your Wifi Name" // "SSID-WiFiname" #define PASS "Your Wifi Password" // "password" #define IP "184.106.153.149"// thingspeak.com ip String msg = "GET /update?key=9YS21NU0HY5YS1IKU"; //change it with your api key like "GET /update?key=Your Api Key" //Variables float temp; int hum; String tempC; int error; int pulsePin = 0; // Pulse Sensor purple wire connected to analog pin 0 int blinkPin = 13; // pin to blink led at each beat int fadePin = 5; int fadeRate = 0; // Volatile Variables, used in the interrupt service routine! volatile int BPM; // int that holds raw Analog in 0. updated every 2mS volatile int Signal; // holds the incoming raw data volatile int IBI = 600; // int that holds the time interval between beats! Must be seeded! volatile boolean Pulse = false; // "True" when heartbeat is detected. "False" when not a "live beat". volatile boolean QS = false; // becomes true when Arduino finds a beat. // Regards Serial OutPut -- Set This Up to your needs static boolean serialVisual = true; // Set to 'false' by Default. Re-set to 'true' to see Arduino Serial Monitor ASCII Visual Pulse volatile int rate[10]; // array to hold last ten IBI values volatile unsigned long sampleCounter = 0; // used to determine pulse timing volatile unsigned long lastBeatTime = 0; // used to find IBI volatile int P =512; // used to find peak in pulse wave, seeded volatile int T = 512; // used to find trough in pulse wave, seeded volatile int thresh = 525; // used to find instant moment of heart beat, seeded volatile int amp = 100; // used to hold amplitude of pulse waveform, seeded volatile boolean firstBeat = true; // used to seed rate array so we startup with reasonable BPM volatile boolean secondBeat = false; // used to seed rate array so we startup with reasonable BPM void setup() { lcd.begin(16, 2); lcd.print("circuitdigest.com"); delay(100); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Connecting..."); Serial.begin(9600); //or use default 115200. esp8266.begin(9600); Serial.println("AT"); esp8266.println("AT"); delay(5000); if(esp8266.find("OK")){ connectWiFi(); } interruptSetup(); } void loop(){ lcd.clear(); start: //label error=0; lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("BPM = "); lcd.print(BPM); delay (100); lcd.setCursor(0, 1); // set the cursor to column 0, line 2 delay(1000); updatebeat(); //Resend if transmission is not completed if (error==1){ goto start; //go to label "start" } delay(1000); } void updatebeat(){ String cmd = "AT+CIPSTART=\"TCP\",\""; cmd += IP; cmd += "\",80"; Serial.println(cmd); esp8266.println(cmd); delay(2000); if(esp8266.find("Error")){ return; } cmd = msg ; cmd += "&field1="; cmd += BPM; cmd += "\r\n"; Serial.print("AT+CIPSEND="); esp8266.print("AT+CIPSEND="); Serial.println(cmd.length()); esp8266.println(cmd.length()); if(esp8266.find(">")){ Serial.print(cmd); esp8266.print(cmd); } else{ Serial.println("AT+CIPCLOSE"); esp8266.println("AT+CIPCLOSE"); //Resend... error=1; } } boolean connectWiFi(){ Serial.println("AT+CWMODE=1"); esp8266.println("AT+CWMODE=1"); delay(2000); String cmd="AT+CWJAP=\""; cmd+=SSID; cmd+="\",\""; cmd+=PASS; cmd+="\""; Serial.println(cmd); esp8266.println(cmd); delay(5000); if(esp8266.find("OK")){ Serial.println("OK"); return true; }else{ return false; } } void interruptSetup(){ TCCR2A = 0x02; // DISABLE PWM ON DIGITAL PINS 3 AND 11, AND GO INTO CTC MODE TCCR2B = 0x06; // DON'T FORCE COMPARE, 256 PRESCALER OCR2A = 0X7C; // SET THE TOP OF THE COUNT TO 124 FOR 500Hz SAMPLE RATE TIMSK2 = 0x02; // ENABLE INTERRUPT ON MATCH BETWEEN TIMER2 AND OCR2A sei(); // MAKE SURE GLOBAL INTERRUPTS ARE ENABLED } ISR(TIMER2_COMPA_vect){ // triggered when Timer2 counts to 124 cli(); // disable interrupts while we do this Signal = analogRead(pulsePin); // read the Pulse Sensor sampleCounter += 2; // keep track of the time in mS int N = sampleCounter - lastBeatTime; // monitor the time since the last beat to avoid noise // find the peak and trough of the pulse wave if(Signal < thresh && N > (IBI/5)*3){ // avoid dichrotic noise by waiting 3/5 of last IBI if (Signal < T){ // T is the trough T = Signal; // keep track of lowest point in pulse wave } } if(Signal > thresh && Signal > P){ // thresh condition helps avoid noise P = Signal; // P is the peak } // keep track of highest point in pulse wave // NOW IT'S TIME TO LOOK FOR THE HEART BEAT // signal surges up in value every time there is a pulse if (N > 250){ // avoid high frequency noise if ( (Signal > thresh) && (Pulse == false) && (N > (IBI/5)*3) ){ Pulse = true; // set the Pulse flag when there is a pulse digitalWrite(blinkPin,HIGH); // turn on pin 13 LED IBI = sampleCounter - lastBeatTime; // time between beats in mS lastBeatTime = sampleCounter; // keep track of time for next pulse if(secondBeat){ // if this is the second beat secondBeat = false; // clear secondBeat flag for(int i=0; i<=9; i++){ // seed the running total to get a realistic BPM at startup rate[i] = IBI; } } if(firstBeat){ // if it's the first time beat is found firstBeat = false; // clear firstBeat flag secondBeat = true; // set the second beat flag sei(); // enable interrupts again return; // IBI value is unreliable so discard it } word runningTotal = 0; // clear the runningTotal variable for(int i=0; i<=8; i++){ // shift data in the rate array rate[i] = rate[i+1]; // and drop the oldest IBI value runningTotal += rate[i]; // add up the 9 oldest IBI values } rate[9] = IBI; // add the latest IBI to the rate array runningTotal += rate[9]; // add the latest IBI to runningTotal runningTotal /= 10; // average the last 10 IBI values BPM = 60000/runningTotal; // how many beats can fit into a minute? that's BPM! QS = true; // set Quantified Self flag // QS FLAG IS NOT CLEARED INSIDE THIS ISR } } if (Signal < thresh && Pulse == true){ // when the values are going down, the beat is over digitalWrite(blinkPin,LOW); // turn off pin 13 LED Pulse = false; // reset the Pulse flag so we can do it again amp = P - T; // get amplitude of the pulse wave thresh = amp/2 + T; // set thresh at 50% of the amplitude P = thresh; // reset these for next time T = thresh; } if (N > 2500){ // if 2.5 seconds go by without a beat thresh = 512; // set thresh default P = 512; // set P default T = 512; // set T default lastBeatTime = sampleCounter; // bring the lastBeatTime up to date firstBeat = true; // set these to avoid noise secondBeat = false; // when we get the heartbeat back } sei(); // enable interrupts when youre done! }// end isr
دیدگاهها (0)