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專題成果

動機來自於 Dean Kamen 發明的兩輪電動代步車 ~ Segway。當人踏在上面時,可以自動平衡保持直立,且會根據整體重心的改變而產生前進或後退的靈活移動。因停靠方便、外型酷炫、操作容易,在歐美地區已造成一股流行。主要的目標是完成一具有自我維持平衡能力的兩輪機器人。以微控器 STMicroelectronics STM32-F3 (ARM Cortex-M4 core @72MHz ) 當作開發平台,左、右兩輪各搭配有齒輪箱的直流馬達,底板正中央放置慣性感測元件,最上層安裝可充電式電池組。藉由Accelerometer 和 Gyroscope分別量測車身的傾斜角&角速度,並利用Encoder量測馬達轉動的位置或速度,根據前三者加總的即時資訊當成PID控制器的輸入,建立兩輪車各種模式的狀態;經運算後再以PWM訊號和驅動器輸出調整馬達轉速,使機器人具備平衡、同步、定速定位、前進/後退、左右轉彎等功能。   第一階段為實現保持動態平衡以及兩輪同步操作、第二階段為實現藍芽遙控的前進/後退和差速轉向。過程中整合了感測物理量的擷取、Kalman濾波器的訊號處理、馬達驅動&控制的技術,充份地展現了韌體&硬體的緊密結合。

關鍵字:ARM Cortex-M4,Self-Balancing, 慣性感測, Kalman濾波器, PID控制器, STM32F3

系統分為以下四個單元:1. 中控主機 : 以Raspberry Pi2為中控主機,負責接收個感應器的資訊,將資訊顯示在瀏覽器上併加以分析比較 ; 2. 車輛用電及溫度感知 : 以nuvoton nano100LC2BN為核心,加上電流感應器與溫度感應器,隨時監測電力的使用狀態與電線上之溫度並經由無線網路傳送至中控主機 ; 3. 車廂環境監測 : 以nuvoton nano100LC2BN為核心,加上溫度感應器與煙霧感應器,監測車廂內的環境狀態 ; 4. 安全門控制器,深入研究探討 : 當車廂溫度過高或產生煙霧時,中控主機會立即透過無線網路發出控制訊號令控制器立即將門鎖打開使安全門可由內或外開啟,避免危急時無法立即逃生。
關鍵字:Raspberry pi 、ARM Cortex-M0、新唐NANO 100LC2BN、熱敏電阻、ACS712T電流感測器、 18B20數位溫度感測器、MQ-2氣體感測器、電動安全門鎖
主要目標是建立心跳、體溫及計步感知數值在網頁回報資訊如圖所示。我們以重力感測器(G-Sensor, MPU-6050)因人體行走所感測出來步數數值,以及體溫測定器(MLX-90614)測量當時心跳數值,再來就是心跳偵測器 (SEN-11574)所測量出的體溫數值。重力感測器經由主從串列通訊匯流排(I2C),以Slave-to-Master方式傳輸資料至嵌入式處理器。至於心跳偵測器則由類比數位資料轉換(ADC),以類比轉數位方式傳輸資料至嵌入式處理器(MCU)。接著藉由MCU的無線網路模組(ESP-8266),由無線網路連線以TCP PORT 8000將資料傳送至Raspberry Pi的資料庫系統(SQL-Like),做為後端伺服器資料儲存。後端網頁通訊服務(Tornado)以TCP PORT 8888通訊方式,提供每隔三秒將資料更新到前端網頁伺服器(Apache)頁面,讓電腦或手持式裝置可以瀏覽http顯示頁面上的數值資訊。
關鍵字:ARM Cortex-M0、新唐NANO 100LC2BN、MPU6050、ESP-8266、心跳偵測器 (SEN-11574)、體溫測定器(MLX-90614)、Python、Tornado

G Sensor 
將G Sensor 數值讀出並顯示在C# 程式上
臂式血壓計
本系統功能模組共包含微控制器設計、壓力測量技術、操作按鍵、LCM資料顯示技術、Bluetooth、UART傳輸技術等項目。系統架構包含裝設打氣幫浦及洩壓閥,使得壓力感測器US9111能夠偵測手臂上的血壓量值,再進一步利用OP訊號進行放大及濾波、再經由A/D轉換讀取袖帶壓力及脈摶讀值。在MCU內部進行演算法,計算得出收縮壓、舒張壓、心跳值,並顯示於液晶螢幕面板上、亦可透過Bluetooth傳輸至手機或是PC顯示量測即時波型圖。手機APP可儲存每次量測的計果,讓使用者可以紀錄並查閱每次量測之血壓結果及心跳。
關鍵字:血壓計、心跳、A/D轉換讀、Pressure Sensor、US9111、US6310、Bluetooth、Android、洩壓閥PIC18、MCU
 RFID感測器-線圈與電感DIY
關鍵字:RFID,線圈,電感
六軸機械手臂-伺服馬達
關鍵詞:機械手臂、PWM、Servo、伺服馬達
RS485 & ModBus應用
關鍵詞:ModBus,溫溼度感測器

血壓計
關鍵字:血壓計、心跳、A/D轉換讀、Pressure Sensor、US9111、US6310、Bluetooth、Android、洩壓閥PIC18、MCU

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