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- 5. 團隊成員 班級 子三甲 1.電子學與實習 2.基本電學與實習 曾修習 專業科目 參與專 3.數位邏輯與實習 題工作 4.計算機概論 5.Visual Basic 6.Innobasci 7.Altium Desinger 09 項目 招集成員 進度管理 3. 楊博洋 1. 2. 姓名 口頭報告呈現 4. 計劃書撰寫 5. 報告製作 6. 國 7. 英 8. 數 9. 專一 10. 專二 1.101年工業電子丙級技術師證照 經歷簡介 2.巨匠電腦 基礎C# &C++ 課程 3.3pi 自走車研習
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- 7. 團隊成員 姓名 王瑞霆 班級 子三甲 1. Android 遙控程式設計 1.電子學與實習 2. Arduino控制程式設計 2.基本電學與實習 3. APM2.5飛行數據校正 3.數位邏輯與實習 參與專 4. 溝通協定 題工作 5. PWM研究 4.計算機概論 曾修習 5.Visual Basic 專業科目 6.Innobasci 7.Quartus II 8.Keil uVision3 項目 6. 機構組裝 7. 報告製作 8. 進度管理 9. 口頭報告 9.Arduino 10. Altium Desinger 10 1.101年工業電子丙級技術師證照 2.第十一屆智慧鐵人競賽 經歷簡介 3.3pi 自走車研習 4. 九十九學年度班級網頁競賽入圍 5.第九屆人工智慧單晶片電腦鼠暨機器人國內及國際邀請賽 人工智慧線迷宮鼠高中職組第三名
- 8. 團隊成員 姓名 林仕祥 班級 子三甲 1.電子學與實習 2.基本電學與實習 3.數位邏輯與實習 曾修習 4.微處理機與實習 專業科目 5.電子電路與實習 6.程式設計實習 7.單板電腦實習 8.電路繪圖實習 1.101年工業電子丙級技術師證照 經歷簡介 2.第11屆全國智慧鐵人競賽 3.3pi 自走車研習 4.Make Faire 2012 參與專 1. Arduino程式 題工作 2. Bluetooth介面設定 項目 3. GPS設定
- 10. 甘特圖 週次 二 暑 (日期) 下 假 期 期 工作項目 末 間 目標訂定 ★ 資料蒐集 ★ 硬體規劃組裝 ★ ★ 動力系統測試 ★ APM2.5飛控板 投入實際飛行 APM2.5飛控板 信號探索與量測 Android客戶端 程式撰寫 Arduino接收端 程式撰寫 手機藍芽遙控 飛行器平穩飛行 PID與姿態再調整 紅外線自動避障 DEMO影片製作 報告撰寫 口頭報告 預定進度 3 2 3 4 5 6.7 8 9.10 11 12 13.14 15 16 17 18 第 ★ ★ ★ ★ ★ 二 二 ★ 瑞、霖 次 ★ 次 ★ 次 次 期 ★ ★ ★ 模 ★ 模 期 擬 中 ★ 中 ★ ★ ★ 考 ★ ★ 20 25 25 40 40 考 考 50 60 70 瑞 瑞 ★ ★ ★ ★ 負責成員 全員 霖、岳 瑞、霖、祥 瑞、霖、祥 全員 第 一 20 ★ ★ 第 一 ★ 第 19 ★ ★ ★ ★ ★ 瑞 ★ 80 88 92 擬 ★ ★ 考 97 ★ 霖、岳 祥 霖 ★ 全員 ★ 全員 累積百分比 (%)
- 11. 硬體架構圖
- 12. Android程式流程圖
- 13. 硬體介紹 Android 手機 Android是一個以Linux為基礎的開放原始碼作業系統。 Android之優點 媒體支援 Android系統本身支援多種的音訊、影片、圖片格式，例如MP3、 MIDI、FLAC、WAV、JPEG、PNG、GIF、MPEG-4 ……等。 硬體支援 Android可以支援各種的感測器和硬體，例如多點觸控螢幕、GPS、 加速度計、氣壓計、鍵盤、滑鼠、溫度計、2D加速和3D加速等。 多工處理 Android作業系統支援原生的多工處理。
- 15. 硬體介紹 Ardupilot 2.5 (APM2.5) 由3DR Robots公司針對航空模型所開發的控制板，內建 三軸加速度計、陀螺儀、電子羅盤，還可以外掛GPS模組和 OSD模組（包含連線狀態、電壓狀況及各種環境數值），本實 驗利用它來啟動及控制電子變速器，進而驅動無刷馬達。
- 16. 硬體介紹 Ardino DUE Arduino是一個開放原始碼的單晶片微電腦，使用Atmel 8-bit AVR 微控制器。其最大的特色是Arduino可以與各式各樣的電子原件、模組做連 接，如IR(紅外線)、光敏電阻，伺服馬達、超音波或是本實驗所採用的藍芽 模組等。幾使沒有深厚的電子資訊專業技術也可以做出令人驚豔的作品。 本實驗使用的的是Arduino於2012年10月薪推出的Ardino DUE。 不同於其他Arduino使用的16 MHz Atmega系列，DUE使用的是84MHz ARM架構晶片。他不但提供更高的CPU時脈，更大的記憶空間最重要的是 它有直接記憶體存取（Direct Memory Access，DMA）控制器，能在做密 集型工作時緩解CPU的工作壓力。
- 17. 硬體介紹 ARM架構 ARM架構過去稱作進階精簡指令集機器（Advanced RISC Machine，是一個32位元精簡指令集（RISC）處理器架 構，目前廣放應用在嵌入式系統，包含智慧型手機、硬碟機、 數位電視和機上盒，目前AMD宣布將於2014年開始生產基於 ARM架構的64位元的處理器。 Arduino DUE 所採用的ATSAM3X8E是屬於 Cortex系列、 ARMv7-M指令集、Cortex-M3架構。
- 19. 硬體介紹 電子變速器（Electric Speed Controler , ESC） 由於馬達需要大電流才能啟動，所以不能跟控制電路用 相同的電源，再者，控制電路與馬達中間需要有一個「PWM數 位訊號與單純的電」的轉換橋梁，一般模型來說，如果不需要 特別複雜的電源分配；又考慮到電路體積的話，通常也會以電 子變速器來代替配電盤，可以同時達到電源分配、馬達訊號控 制的工作，一個好的電子變速器具有不易發熱、高低電壓警告 和安全保護等功能。
- 20. 軟體介紹 Arduino IDE Arduino IDE (Integrated Development Environment)是 Arduino官方開發的一個綜合開發環境，並且使用Java語言撰寫， 所以擁有跨平台的特性。ˇ 程式語言方面使用Arduino語言。它是一種「類C (Clike)」程式語言，他把艱澀難懂的C語言簡化讓初級開發者也能 輕鬆寫出程式。不但內建許多的函式庫，更可以外掛其他開發 者撰寫出來的函式庫，使我們可以方便的達到我們所期望的成 果。
- 21. 軟體介紹 Eclipse eclipse是一款原由IBM公司開發的JAVA「開源綜合開發 環境(IDE)」，其特點在於豐富的外掛模組，使得eclipse具有較 佳的靈活性，是一款主流的Android手機程式開發軟體。 起初IBM開發eclipse是為了代替商用軟體「Visual Age for Java」成為下一代IDE開發環境。IBM於2001年11月開放給 開源社群，目前， eclipse由非營利軟體供應商聯盟Eclipse基金 會（Eclipse Foundation）管理。本實驗使用2012年9月發行代 號為Juno的4.2版。
- 26. 實驗設計—Android部分 垂直拖動條 其實概念很簡單，我們只要手動製作一個普通SeekBar，在 onDraw的時候，加入rotate(-90)，把整個物件旋轉負90度。 現在我們可以在主程式的佈置檔(second.xml)中放進剛剛做好的 「VerticalSeekBar」。
- 29. 實驗設計—Android部分 三軸加速度感測器建立 宣告一個SensorManager 我們宣告一個名為sm的SensorManager，負責管理、調度、 處理Sensor的工作。 取得感測器服務 使用getSystemService(SENSOR_SERVICE)取得感測器服務。
- 30. 實驗設計—Android部分 三軸加速度感測器建立 宣告一個SensorManager 我們宣告一個名為sm的SensorManager，負責管理、調度、 處理Sensor的工作。 取得感測器服務 使用getSystemService(SENSOR_SERVICE)取得感測器服務。
- 32. 實驗設計—Android部分 三軸加速度感測器建立 建立SensorEventListener監聽事件 當Sensor數值有變化時，把三軸加速度的其中兩個，values[0] (X軸數據)、values[1] (Y軸數據)分別丟到xx、yy這兩個變數中儲存。 並利用TextView列出並監測數據。
- 33. 實驗設計—Android部分 三軸加速度感測器建立 調整Sensor的更新速率 在registerListener時可以調整感測器的更新速率，更新速率如 下表。 Sensor.manager.SENSOR_DELAY_FASTEST 0 ms Sensor.manager.SENSOR_DELAY_GAME 20 ms Sensor.manager.SENSOR_DELAY_UI 60 ms Sensor.manager.SENSOR_DELAY_NORMAL 200 ms 因此registerListener可以寫成 但我們實驗需要細微的調整更新速率，不能使用上述的模式， 所以registerListener也可以直接把需要的更新速率寫上去。(單位:us)
- 34. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 [使用SerialEvent函式處理藍芽模組資料] char inChar ; While (Serial1.available()) inChar =(Serial1.read()) ; //當藍芽串列埠有資料時，把資料串接起來。 PWM 數值 轉換 inputString += inChar ; //把串列埠資料丟進inChar。 If (inChar == ‘/n’) //當找到換行符號時。 stringComplete = ture ; //換行旗標設定為ture表示一行結束。 inputString = 10 控制 信號 產生 inChar = 10
- 35. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 [使用SerialEvent函式處理藍芽模組資料] char inChar ; While (Serial1.available()) inChar =(Serial1.read()) ; //當藍芽串列埠有資料時，把資料串接起來。 PWM 數值 轉換 inputString += inChar ; //把串列埠資料丟進inChar。 If (inChar == ‘/n’) //當找到換行符號時。 stringComplete = ture ; //換行旗標設定為ture表示一行結束。 inputString = X 控制 信號 產生 inChar = 10 X
- 36. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 [使用SerialEvent函式處理藍芽模組資料] char inChar ; While (Serial1.available()) inChar =(Serial1.read()) ; //當藍芽串列埠有資料時，把資料串接起來。 PWM 數值 轉換 inputString += inChar ; //把串列埠資料丟進inChar。 If (inChar == ‘/n’) //當找到換行符號時。 stringComplete = ture ; //換行旗標設定為ture表示一行結束。 inputString = 5 控制 信號 產生 inChar = 10 X 5
- 37. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 [使用SerialEvent函式處理藍芽模組資料] char inChar ; While (Serial1.available()) inChar =(Serial1.read()) ; //當藍芽串列埠有資料時，把資料串接起來。 PWM 數值 轉換 inputString += inChar ; //把串列埠資料丟進inChar。 If (inChar == ‘/n’) //當找到換行符號時。 stringComplete = ture ; //換行旗標設定為ture表示一行結束。 inputString = Y 控制 信號 產生 inChar = 10 X 5 Y
- 38. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 [使用SerialEvent函式處理藍芽模組資料] char inChar ; While (Serial1.available()) inChar =(Serial1.read()) ; //當藍芽串列埠有資料時，把資料串接起來。 PWM 數值 轉換 inputString += inChar ; //把串列埠資料丟進inChar。 If (inChar == ‘/n’) //當找到換行符號時。 stringComplete = ture ; //換行旗標設定為ture表示一行結束。 inputString = 60 控制 信號 產生 inChar = 10 X 5 Y 60
- 39. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 [使用SerialEvent函式處理藍芽模組資料] char inChar ; While (Serial1.available()) inChar =(Serial1.read()) ; //當藍芽串列埠有資料時，把資料串接起來。 PWM 數值 轉換 inputString += inChar ; //把串列埠資料丟進inChar。 If (inChar == ‘/n’) //當找到換行符號時。 stringComplete = ture ; //換行旗標設定為ture表示一行結束。 inputString = Z 控制 信號 產生 inChar = 10 X 5 Y 60 Z
- 40. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 [使用SerialEvent函式處理藍芽模組資料] char inChar ; While (Serial1.available()) inChar =(Serial1.read()) ; //當藍芽串列埠有資料時，把資料串接起來。 PWM 數值 轉換 inputString += inChar ; //把串列埠資料丟進inChar。 If (inChar == ‘/n’) //當找到換行符號時。 stringComplete = ture ; //換行旗標設定為ture表示一行結束。 inputString = 1000 控制 信號 產生 inChar = 10 X 5 Y 60 Z 1000
- 41. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 [使用SerialEvent函式處理藍芽模組資料] char inChar ; While (Serial1.available()) inChar =(Serial1.read()) ; //當藍芽串列埠有資料時，把資料串接起來。 PWM 數值 轉換 inputString += inChar ; //把串列埠資料丟進inChar。 If (inChar == ‘/n’) //當找到換行符號時。 stringComplete = ture ; //換行旗標設定為ture表示一行結束。 inputString = R 控制 信號 產生 inChar = 10 X 5 Y 60 Z 1000 R
- 42. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 [使用SerialEvent函式處理藍芽模組資料] char inChar ; While (Serial1.available()) inChar =(Serial1.read()) ; //當藍芽串列埠有資料時，把資料串接起來。 PWM 數值 轉換 inputString += inChar ; //把串列埠資料丟進inChar。 If (inChar == ‘/n’) //當找到換行符號時。 stringComplete = ture ; //換行旗標設定為ture表示一行結束。 inputString = 1900 控制 信號 產生 inChar = 10 X 5 Y 60 Z 1000 R 1900
- 43. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 [使用SerialEvent函式處理藍芽模組資料] char inChar ; While (Serial1.available()) inChar =(Serial1.read()) ; //當藍芽串列埠有資料時，把資料串接起來。 PWM 數值 轉換 inputString += inChar ; //把串列埠資料丟進inChar。 If (inChar == ‘/n’) //當找到換行符號時。 stringComplete = ture ; //換行旗標設定為ture表示一行結束。 inputString = M 控制 信號 產生 inChar = 10 X 5 Y 60 Z 1000 R 1900 M
- 44. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 [使用SerialEvent函式處理藍芽模組資料] char inChar ; While (Serial1.available()) inChar =(Serial1.read()) ; //當藍芽串列埠有資料時，把資料串接起來。 PWM 數值 轉換 inputString += inChar ; //把串列埠資料丟進inChar。 If (inChar == ‘/n’) //當找到換行符號時。 stringComplete = ture ; //換行旗標設定為ture表示一行結束。 控制 信號 產生 inputString = /n inChar = 10 X 5 Y 60 Z 1000 R 1900 M /n
- 45. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 [使用SerialEvent函式處理藍芽模組資料] char inChar ; While (Serial1.available()) inChar =(Serial1.read()) ; //當藍芽串列埠有資料時，把資料串接起來。 PWM 數值 轉換 inputString += inChar ; //把串列埠資料丟進inChar。 If (inChar == ‘/n’) //當找到換行符號時。 stringComplete = ture ; //換行旗標設定為ture表示一行結束。 inputString = 控制 信號 產生 /n inChar = 10 X 5 Y 60 Z 1000 R 1900 M /n stringComplete = ture //外部中斷旗標成立，數值轉換迴圈開始執行。
- 46. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 If (stringComplete) //在上個步驟中成立的旗標 // (假設) X軸數據‘X’，Y軸數據‘Y’，Z軸數據‘Z’，模式數據‘M’，航舵數 據'R’ // 10X 5Y 60Z 1900M 1000R PWM 數值 轉換 控制 信號 產生 p2 = inputString.indexOf(“Y”) ;; //找到Y軸數據的 p3 = inputString.indexOf(“Z”) //找到Z軸數據的 M及R變數依此類推 。。。。。。 p1 = inputString.indexOf(“X”) ; //找到X軸數據的定位點 定位點(index) 定位點(index) (index) vy = (1060 + (inputString.substring (p1+1,p2) . vz (p2+1,p2) vx = (1050 + (inputString.substring (0,p1) . toInt()) * 3.8 / 10 ; toInt()) * 3.8/ 10 ; toInt()) * 9/ 10 ; Y = 60 X=5 Z 10 vy = 1671 vz 1862 vx = 1540
- 47. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 If (stringComplete) //在上個步驟中成立的旗標 // (假設) X軸數據‘X’，Y軸數據‘Y’，Z軸數據‘Z’，模式數據‘M’，航舵數 據'R’ // 10X 5Y 60Z 1900M 1000R PWM 數值 轉換 控制 信號 產生 digitalWrite (pinx , HIGH) ; 數值 */ digitalWrite (piny , HIGH) ; digitalWrite (pinz , HIGH) ; digitalWrite (pinm , HIGH) ; digitalWrite (pinr , HIGH) ; inputString = “ “ //清空。 stringComplete = false ; //恢復初始旗標。 /*最後送達APM飛控板的
- 49. 藍芽信號 處理 實驗設計—Arduino部分 首先，重置所有變數。 Total = 0，vx = 0，vy = 0，vz = 0，vm = 0，vr = 0。 為了方便講解，將目標的vx、vy、vz、vm、vr 設成1000、1100、 1200、1300、1400、1500 (us) PWM 數值 轉換 X Y Z 控制 信號 產生 M R
- 50. 藍芽信號 處理 PWM 數值 轉換 實驗設計—Arduino部分 vr For 迴圈持續記數到Total If Total >= vx ;; 2200) >= 2200us (++Total < // 在週期內，且各變數尚未觸發時， digitalWrite(pinr LOW) digitalWrite(pinx ,, LOW) ;; 維持HIGH。 X Y 第二次迴 圈 ; Z 控制 信號 產生 M R 1100 800 200 1000 600 1200 700 400 Total =1100 2200
- 53. 實驗設計—Arduino部分 紅外線模組(GP2Y0A02YK0F) 紅外線模組工作方式 GP2Y0A02YK0F是由PSD(位置敏度感測器) 和IRED (紅外線 二極體) 以及信號處理電路三部分組成。採用三角測量方法，被測物 體的材質、環境溫度以及測量時間都不會影響感測器的測量精度。
- 59. 實驗設計—Arduino部分 Arduino紅外線程式 程式講解-設定腳位 sensorIR1指定為第0腳 sensorIR2指定為第1腳 Induction(紅外線訊號)指定為第7腳 Out_DUE(Arduino DUE板接收)指定為第6腳 LED指定為第13腳 Sensor1(感應電壓值)設為浮點數
- 60. 實驗設計—Arduino部分 Arduino紅外線程式 程式講解-指定輸出腳 Induction輸出腳位 out_DUE 輸出腳位 LED 輸出腳位 先將三隻腳位設為初值LOW(避免一開始輸入信號無法準確 抓到準
- 61. 實驗設計—Arduino部分 Arduino紅外線程式 程式講解-轉換電壓值 先將sensorIR1的值用類比信號轉換設成sensor1 套入公式y = 10650.08 * x ^ (-0.935) – 10(接下頁) 為了防止數值跳動過快所以加入一個delay time
- 64. 實驗設計—Arduino部分 Arduino紅外線程式 電壓換算距離-二次函數轉換 在透過積分換算 得到公式: y = 10650.08 * x ^ (-0.935) - 10
- 65. 實驗設計—Arduino部分 Arduino紅外線程式 程式講解-障礙物警告 預設是先將障礙物設為30cm以內 要發出警示 當距離少於30公分時sensor感應 就會轉為HIGH，並且 會傳送一個HIGH的信號給DUE板 來做轉換處理，LED發亮來警告使用者
- 67. 影片展示
- 70. 問題與瓶頸 依照PCB電路佈線圖所示， TPS79133DBVR提供給了四顆感 測晶片3.3V的店源，分別是HMC5883L電子羅盤、 AT45DB161D-MU Data Flash、 MS5611-01BA氣壓感測器、 MPU-6000 六軸感測器(陀螺儀 + 加速度計)。