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財團法人台灣電子檢驗中心

心電圖的研究和實作

組員：林○生、田○文、吳○士、林○億、 林○廷、 陳○嶧、 郭○基

摘要

專題的動機來由於心電圖(ECG)資料如果不經過壓縮而儲存會非常佔用儲存空間，將導致大大地降低其實用性與即時性，但也不能因為壓縮過程而導致過大的失真。而此心電圖壓縮系統最主要的特點在於能解決傳統小波轉換所產生的錯誤傳播(error propagation)與字元增長效應(word-length growth effect)。

此心電圖壓縮系統所考慮的重點為在高壓縮率的同時不能產生太大的失真，即壓縮率(Compression Ratio, CR)與失真度 (Percentage of Root mean square Difference, PRD)間的權衡(trade-off)，以保留原始資料的辨識度。而在此心電圖壓縮系統的演算法中共細分為轉換(RRO-NRDPWT)、 量化(Non-Linear Dynamic Quantization)與無失真編碼(1-D SPIHT)等三大部分，而 1-D SPIHT(Set Partitioning in Hierarchical Trees)為此系統所採用的編碼演算法，因為其對小波轉換係數有較高的壓縮效率。主題即為把此心電圖壓縮系統中的 1-D SPIHT 無失真編解碼演算法加以 FPGA 硬體實現化。

關鍵字：心電圖、ECG、SPIHT、PRD、CR

運動腰帶

組員：廖○勛、許○彥、黃○維、林○宇、莊○傑、周○辰、林○峰、朱○然

摘要

如何讓自己的身體更健康！？其中，運動不為是一個健康的途徑，但是要健康的運動除了配合自己的心律速率、呼吸的速率、肌肉的作工等等，這些因素之中，心律要達到多少才算是有效率的運動呢？每個人因為年紀、生理狀態及運動習慣不同，會有不同的最大心跳率，而最大心跳率是判斷一個人運動中是否有進入有氧無氧的狀態，因此如何克制話我們每個人自己的運動強度，達到最有效率的訓練與健身，心律是最簡單且最可以觀察的生理狀態。

在運動中，依照測量出來的心跳顯示心律圖回饋給使用者，讓使用者可以自行評估自己體能的狀態做運動強度的調整，可依照腰帶上光纖燈條顏色判斷自己運動抵達何種狀態（紅：無氧燃燒區、綠：有氧燃燒區、藍：低於燃燒區）。我們用重力感測器（G-Sensor MPU-6050）先截取使用者運動量，經由主從串列通訊匯流排（I2C）計算使用者走的步數，同時傳輸訊息到MCU，再利用藍芽裝置（HC-05）傳至手機；另一方面手機每十五分鐘會告知使用者可檢測自我的心率狀況，心跳率檢測方面則是用心跳偵測器 (SEN-11574)，經由類比數位資料轉換（ADC）傳輸至MCU，再從藍芽裝置（HC-05）傳輸到手機。手機資料也可上傳至資料庫建檔，作為個人健康管理。

關鍵字：運動量測、cortex-M、心跳、心律、G-sensor MPU-6050、SEN11574、HC-05

額溫槍的研究和實作

組員：趙○平、李○銘、吳○龍

摘要

專題的動機是由於市售上的額溫槍品牌廠商眾多，每支額溫槍量測出來之溫度值卻不盡相同，因此藉由理解額溫槍運作之原理，進而探討溫度值誤差之原因，並利用課程所學配合老師們的指導完成額溫槍製作。

主要的目標是完成一組能夠量測體溫且與手機、PC能夠作連動之額溫槍，見機構示意圖。我們暫以微控器 NANO130KE3BN_LQFP128 當作開發平台，經組員們參考眾多文章及Datasheet且討論之後，決定選用Digipile TPiS 1T 1252 作為這次額溫槍之溫測sensor，Digipile為數位訊號輸出之sensor，利用Keil uVision及Hterm程式，初步將sensor所讀之訊號換算為溫度值。

第一階段為完成硬體機構以確保溫度量測值的穩定，第二階段為透過Wifi或Bluetooth將溫度值與手機無線傳輸且製作APP能夠具備歷史查詢之功能。過程中整合了感測溫度的擷取、數位sensor的訊號處理、Keil uVision及Hterm程式等C語言相關之運用，使用Visual Studio2015之環境完成手機APP，充份地展現了硬體、韌體及軟體的緊密結合。

關鍵字：Digipile TPiS 1T 1252、Visual Studio2015、NANO130KE3BN_LQFP128、Digipile TPiS 1T 1252、KeiluVision、Hterm

Home Air Quality Detector的研究和實作

組員：秦○德、彭○傑、黃○祥、曾○恆、劉○登、江○豪、丘○傑、石○娥

摘要

專題的動機來自於: 教室無空氣通風換氣設計，儘管老師很努力教學，可能因為同學人數眾多，CO2濃度過高，造成學習成效打折，因此希望有便宜的偵測裝置，來提醒老師和同學開門窗，解決非智力和意志力的障礙。

The main target is to use Embeded uC to do analog input Voltage conversion to digital value (may include linearization and temperature compensation) and then send out digital CO2 concentration value through Bluetooth/Wifi module (using UART) to Raspberry Pi2 board.

Since PM2.5 sensor and LPG sensors are also easy to be integrated into the same CO2 detector, so they were also adopted for extended values of this detector. To save power, PM2.5 detector could be designed to use very small power by using duty cycle control, and this happen to add a little bit more complexity on the practice of programming the Cortex-M.

關鍵字：BLE、WIFI、CO2 Sensor、 PM2.5 Sensor、Cortex-M、CO2

物流系統之機械手臂應用

組員：古○維、朱○霈、蔡○松、陳○璿、李○宏

摘要

題主要研究物流系統中的視覺辨別及手臂的應用，實驗設備由相機(條碼掃描器)及機械手臂組成。QRcode掃描功能可獲取產品條碼資訊，並由手臂進行物品的夾取。夾取前會判別物品是否正確，如果錯誤則回傳訊息，正確則取物並移至指定地點，藉由上述動作的串聯來實現物流自動化。

手臂主要由六軸伺服馬達(Servo motor)進行控制，由伺服馬達控制板進行PWM的訊號驅動，於Raspberry Pi內取得物品位置訊息，再移動手臂製物品定點確認抓取。馬達控制板則與Raspberry Pi進行整合，在整合過程將可了解韌體的應用及結合 。

關鍵字：Servo motor、Raspberry Pi、Robotic-arm、QRcode

農業物聯: 影像辨識之開花資訊系統

組員：劉○蓉、王○翰、李○雲、曹○淇、楊○年、楊○興、趙○淇、鐘○宸、謝○鑫

摘要

農業生長期間包含種子、生長、開花、結果、冬眠不同階段，其中開花期的光、溫度、水變因控制將會影響最後作物品質與收成，相較於其他階段更需要精密的農業智慧控制。也因此，本專題為建置「開花資訊系統」，透過影像辨識記錄植物開花進度，同時建置溫溼度偵測，隨著未來數據資料收集，可比對不同溫溼度對開花影響，進而找到最佳的生長環境數據。

專題架構面，本專題以Raspberry Pi為核心，並且連接IP Camera及溫溼度感測器(BME280)，以獲得植物生長的基本參數。物聯網後台系統部分，使用ARM旗下的mbed Cloud雲端程式開發平台，並以Linux安裝NoSQL MongoDB (TBC)。通訊協定的部分，同時應用CoAP與HTTPs以實現不同通訊環境下訊息傳遞可行性，除了後台建置WEB瀏覽器供系統管理者確認參數與資料庫訊息收集設定外，前台也提供Pi連結至mbed Cloud的OS作業系統，以供使用者了解開花現況，詳細細節可參考下方架構圖。

關鍵字：Raspberry Pi、溫溼度感度器、IP Camera、ARM mbed Cloud、CoAP、Socket、NoSQL

智慧風扇

組員：陳○軒、吳○博、李○杰、石○瑀、陳○彣、陳○茵、黃○綾、辛○明

摘要

物聯網蓬勃發展的現況下，智慧家居也是熱門議題之一。我們想做出智慧家居的其中一項-智能風扇，透過PIR感應人進門，溫度感測器偵測室內溫度，不必手動，即可自動調節風扇段速，讓人體維持在舒適的溫度環境下。也加入遠端控制的方式，利用手機便可開啟或關閉PIR功能和調節風扇。

關鍵字：智慧居家、智能風扇、PIR、溫度感測器、遠端遙控