โครงงานเครื่องวัดอัตตราการเต้นของหัวใจ
ที่มาและความสำคัญ
โครงงานเรื่อง เครื่องวัดอัตราการเต้นของหัวใจ มีจุดมุ่งหมายเพื่อนำมาวัดอัตราการเต้นของหัวใจในเบื้องต้นเพื่อหาข้อมูลอัตราการเต้นของหัวใจ ของนักเรียนในโรงเรียนเพื่อตรวจหาความผิดปกติของร่างกาย เพื่อทำการรักษาในเบื้องต้น
ผลการศึกษาโครงงานพบนักเรียนในโรงเรียนส่วนมากจะมีปัญหาเรื่องการหาค่าอัตราการเต้นของหัวใจเพื่อนำมาวัดตามเกณฑ์ค่าการเต้นของหัวใจในแต่ละนาทีและตรวจหาความผิดปกติต่อไปจึงค้นคว้าจากอินเทอร์เน็ตและศึกษาจากแหล่งต่างๆและพบว่าสามารถทำสิ่งประดิษฐ์ที่จำนำมาเพื่อแก้ไขปัญหาในส่วนนี้ได้
วัตถุประสงค์
1 เพื่อหาอัตราการเต้นของหัวใจของนักเรียน
2 เพื่อตามทันสมัยแห่งยุคของเทคโนโลยี
3เพื่ออำนวยความสะดวก
วัสดุอุปกรณ์
1.Arduino uno 2.บอร์ดทดลอง 3.จอLED
4.โมดูลวัดชีพจร 5.สายJUMPER 6.สายUSB
ผังโครงสร้าง
หลักการทำงาน
เมื่อนำนิ้วมือประกบติดกับโมดูลวัดชีพจรแล้วจะส่งค่าไปที่อาดิโนแล้วอาดิโนจะส่งค่าชีพจรไปยังจอแสดงผลLEDแล้วจะมีตัวอัตตราการเต้นของหัวใจ
RHR ที่ช้า คือตัวเลขที่ต่ำกว่า 60 ครั้งต่อนาที
RHR ที่ปกติ คือ RHR ระหว่าง 60 และ 100 ครั้งต่อนาที RHR ที่เร็ว คือที่สูงกว่า 100 ครั้งต่อนาที
CODE คำสั่งการทำงาน
#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
// Sensor and pins variables
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 = 512; // 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
int pulsePin = 0;
int blinkPin = 13;
// Pulse rate variable
volatile int BPM;
// Raw signal
volatile int Signal;
// Interval between beats
volatile int IBI = 600;
// Becomes true when the pulse is high
volatile boolean Pulse = false;
// Becomes true when Arduino finds a pulse
volatile boolean QS = false;
void setup(){
// Start Serial
Serial.begin(9600);
// Sets up to read Pulse Sensor signal every 2mS
interruptSetup();
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3c); //initialize I2C addr 0x3c
display.clearDisplay(); // clears the screen and buffer
display.drawPixel(127, 63, WHITE);
display.drawLine(0, 63, 127, 21, WHITE);
display.drawCircle(110, 50, 12, WHITE);
display.fillCircle(45, 50, 8, WHITE);
display.drawTriangle(70, 60, 90, 60, 80, 46, WHITE);
display.setTextSize(1);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,0);
display.println(“Welcome All to”);
display.setTextSize(2);
display.println(“”);
display.setTextColor(BLACK, WHITE);
display.setTextSize(1);
display.println(“”);
display.setTextColor(WHITE, BLACK);
display.display();
}
void loop(){
// If heart beat is found
if (QS == true) {
// Print heart rate
Serial.print(“Heart rate: “);
Serial.println(BPM);
display.setCursor(0,0);
display.println(“HAERT RAET MONITOR”);
display.setTextSize(2);
display.print(“BPM : “);
display.print(BPM);
display.println(” “);
display.setTextColor(BLACK, WHITE);
display.setTextSize(1);
display.println(“”);
display.setTextColor(WHITE, BLACK);
display.display();
// Reset the Quantified Self flag for next time
QS = false;
}
// Wait 20 ms
delay(20);
}
void interruptSetup(){
// Initializes Timer2 to throw an interrupt every 2mS.
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
}
// THIS IS THE TIMER 2 INTERRUPT SERVICE ROUTINE.
// Timer 2 makes sure that we take a reading every 2 miliseconds
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 with this variable
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 we think there is a pulse
digitalWrite(blinkPin,HIGH); // turn on pin 13 LED
IBI = sampleCounter – lastBeatTime; // measure time between beats in mS
lastBeatTime = sampleCounter; // keep track of time for next pulse
if(secondBeat){ // if this is the second beat, if secondBeat == TRUE
secondBeat = false; // clear secondBeat flag
for(int i=0; i<=9; i++){ // seed the running total to get a realisitic BPM at startup
rate[i] = IBI;
}
}
if(firstBeat){ // if it’s the first time we found a beat, if firstBeat == TRUE
firstBeat = false; // clear firstBeat flag
secondBeat = true; // set the second beat flag
sei(); // enable interrupts again
return; // IBI value is unreliable so discard it
}
// keep a running total of the last 10 IBI values
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
ผลของการทดสอบ
ใช้ได้จริงปัจจุบันก็ยังใช้อยู่
รูปการทำงาน
1. เตรียมอุปรณ์
2. ติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ พร้อมเขียนโปรแกรมควบคุม
3. ติดตั้งระบบแล้วเสร็จ การทดสอบระบบ
วีดีโอผลงาน
ไม่ได้อัดวีดีโอครับ
คณะผู้จัดทำโครงงาน
- สามเณร ธีรพัฒน์ สมบัติ
- สามเณรอนินชัย สุระ
อาจารย์ที่ปรึกษา
นางสาว วนิดา โวหาร สอนวิชา คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์
โทรศัพท์ 0939654872 E-mail Vanida22197@hotmail.com
นาย เชษฐา บุญเฮ้า สอนวิชา คอมพิวเตอร์ การงานอาชีพ
โทรศัพท์ 0837450917 E-mail shasttaa@gmail.com
โรงเรียนโพธิ์ศรีวิทยา
ที่อยู่ของโรงเรียน วัดบ้านโดด ตำบลโดด อำเภอโพธิ์ศรีสุวรรณ จังหวัดศรีสะเกษ