BLE室內定位技術實現龍珠雷達裝置

BLE室內定位技術實現龍珠雷達裝置 from 艾鍗科技

快速呈現你的專題內容

為快速呈現你的專題內容，一定會用系統架構圖、軟體流程圖等來呈現自己所做的內容，但常常不知如何來呈現,所以這裡整理幾個不錯示意圖供大家參考。

任何說明都比不上圖, 記住"字不如表, 表不如圖"



系統架構圖或硬體架構圖: 呈現系統的全貌

使用XMPP進行遠端設備控制

物聯網（Internet of Things, IOT）時代的興起，不僅人跟人之間可以透過網路相互聯繫外，人跟物品、物品與物品之間，也可以透過網路環境互通。當許多設備或物品都可以連上Internet時，我們開始思考著一件事，如果可以用即時通訊（Instant Messaging，簡稱IM）軟體，如LINE、Google Hangout之類的軟體和我們的機器進行對話，不就可以達成即時的Internet遠端設備監控。本組的專題就對此一機制將它具體實現。


關鍵詞: Instant Messaging, IoT, M2M, XMPP, 物聯網

使用XMPP進行遠端設備控制 

銀髮幼童健康定位手環

隨時瞭解老人心跳以及溫度的狀態，當超過預期符合的範圍，能夠透過簡訊傳送至親人手機，再將老人及時位置用 3G 網路推播至伺服器網站，親人可以上網站或用手機 APP 觀看資訊位置 主要功能 ：


1. GPS 定位
2. 心跳
3. 溫度
4. SOS 緊急求救以及推播簡訊
5. 網站及手機觀看資訊

關鍵詞：SIM5320E、GPS、 3GPP、SMS、Lua、PHP、MYSQL、AT Command

銀髮幼童健康定位手環 from 艾鍗 學院

無線遙控自走車

本專題基於Raspberry Pi 實做出一個多功能之無線WiFi探測車，並可使用Web控制。我們利用一顆L293D完成H-橋式(H-Bridge)電路以驅動兩個DC馬達並分別透過PWM訊號來控制馬達轉速，以達到不同方向控制的目的。由於車體各位置載重不同、馬達本身可能的誤差及左右車輪受的摩擦力可能不同，會使車體直線前進變成一個要解決的問題。我們運用了自動控制的PID反饋的機制，利用實際測得的車輪轉速(RPM,rounds per minute)，和目前的轉速作比較後，來調節下一次PWM的訊號輸出，促使2顆馬達轉速達到一致。為了量測車輪實際轉速，我們在左右車輸的側邊加裝光遮斷器(Photoswitch)，利用計數光遮斷數來推算出車輪轉速。在我們圓型車體，我們透過個超音波距離感測器，進行前端障礙物偵測。車體上，利用Raspberry Pi USB界面連接802.11 WiFi Dongle及Webcam，達到遠端即時監看畫面。

關鍵詞：Raspberry pi、Embedded Linux、H-Bridge、WiFi、L293D、Encoder、PWM、Photoswitch、PID、自動控制

Zigbee 無線自動燈光及溫度調控系統

Zigbee 無線自動燈光及溫度調控系統
本專題中我們以嵌入式Linux實做出智慧家庭系統整合平台。為實現本系統我們實作了主控台基於DMA-6410L (Samsung S3C6410)系統、燈光調控器(基於PIC16F916)，並結合TI CC2430 Zigbee通訊模組及溫度感測器、PIR紅外線人體感測器及紅外線發射器。利用Zigbee無線傳輸與燈光調控器溝通以控制燈光明亮程度。燈光調控器也提供溫度、人體移動偵測回報主系統，主系統將透過紅外線發射器遙控電風扇或冷氣機運轉強弱，以控制舒適的室內溫度，另外有人體移動發生時，亦可自動控制房間的燈光，讓家中老人在夜間能安全行動。

本系統也可以利用4x2 keypad按鍵或LCD觸控面板做為使用者的操作介面，控制燈光亮度，風扇或冷氣的強弱。還提供Web Server功能，讓家人利用網路遠端遙控家中電燈，冷氣、風扇，或其他電器。

關鍵詞: IEEE 802.15.4 Zigbee、無線感測網路、TRIAC, PIR, IR Remote Control

成果展簡報-Zigbee無線自動燈光及溫度調控系統 from 艾鍗 學院

關鍵詞: IEEE 802.15.4 Zigbee、無線感測網路、TRIAC, PIR, IR Remote Control

GPS + Google fusion table 雲端應用

GPS + Google fusion table 雲端應用 from 艾鍗 學院

即時地震預警系統

在地震波的偵測，我們使用三聯科技生產的Palert地震P波警報器來偵測地震P波功能。我們的主機與Palert之間的通訊採Modbus　TCP工業標準通訊協定，來得知Ｐ波訊號及地震的強度。主機上配有LCD即時顯示地震目前所偵測到的地震強度, 若震度達五級以上時, 蜂鳴器會持續發出聲響並透過GSM 模組 (SIMCom SIM900)發送地震發生之時間、震度相關的地震預警簡訊給使用者。
關鍵詞: Raspberry Pi、Palert 地震儀、Modbus TCP、P-Wave、SIM900、SMS PDU模式

Raspberry Pi 移植即時作業系統FreeRTOS

在本次專題研究探討中, 我們以 Rasberry Pi 2 為硬體平台, 一開始先經由移植開源 U-boot 以了解CPU初始化程序及硬體初始化程序，接著以bare-metal 方式來開發Raspberry Pi 週邊界面的驅動程式，如 GPIO、UART及I2C 。

從 U-boot 移植的經驗, 我們不僅熟悉了ARM 組合語言，也了解到ARM 開機程序為何? 初始化中斷向量表為何意? Assembly Code要如何進入到C Code ? Startup Code 為何意 ? Linker Script 角色為何?

接著我們研究FreeRTOS 這套即時作業系統架構及如何將FreeRTOS移稙到各種不同硬體平台上。經由code的層層剖析，了解到任何平台都必須促使FreeRTOS在timer ticker中斷處理函式能正確被觸發, 如此FreeRTOS中的context switch 機制才可正確運作,以達到其Multi-tasking 多工的角色。

我們成功了移植FreeRTOS 到Raspberry Pi 上, 我們也藉由執行FreeRTOS 的API，如xTaskCreate(), vTaskDelay(),xSemaphoreCreateBinary() , 來實測FreeRTOS 的多工與排程等功能。

關鍵詞: Raspberry Pi, FreeRTOS, ARM Cortex-A7,uboot, Bare-metal 閞發, I2C, UART, SPI

移植FreeRTOS 之嵌入式軟體研究與開發 from 艾鍗 學院

Raspberry Pi 智能風扇

用Raspberry Pi 設計一個智能風扇，它不僅可以使用IR紅外線來控制風扇轉速外, 還可以依據偵側到的環境溫度而自動調整風扇轉速。
關鍵詞: Raspberry PI, PWM, IR Remote, LIRC

Raspberry Pi 智能風扇 from 艾鍗 學院

自平衡機器人的研究和實作

自平衡機器人的研究和實作
The Magic behind Self-Balancing Robot


專題的動機來自於 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。我們以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，[系統架構圖]見Figure.2。



Keywords:  Self-Balancing, 慣性感測, Kalman濾波器, PID控制器,STM32-F3,ARM Cortex-M4,Accelerometer,Gyroscope

系統架構

成品圖

Slide:

The magic behind self balancing robot ver1.2 from 艾鍗 學院

Demo:

用Raspberry Pi 完成一個智慧型六足機器人

用Raspberry Pi完成一個智慧型六足機器人。


六足機器人的基本結構，基本上包含機器人本體結構、Raspberry Pi 控制核心、馬達驅動板、電力系統。首先，針對機器人本體結構，每一足將有3顆伺服馬達，故六足共有18顆伺服馬達使六足機器人可以達到所有可能的走行模式。馬達驅動板的部份，我們以2個PCA9685模組(I2C界面具16通道PWM輸出)來進行18顆伺服馬達的控制。 在電力系統的部份，由於六足機器人在所有的伺服馬達同時動作時，消耗約4A電流，故我們串聯了3顆18650電池，以提供12.6v電壓及最大電流輸出6A作為主要的電力來源。系統中再以LM2596及LM1117進行不同的DC-DC轉換，以提供系統其他部件所需的5V及3.3V 工作電壓。另外，馬達驅動電源部份，使用了XL4015恆壓模組，使伺服馬達具備穏定電壓源而能夠更穏定靈活轉動。 最後，Raspberry Pi控制核心主要為軟體設計的部份，我們完成了一個低階的PWM馬達驅動程式與一個高階並行控制運動演算法，使六足機器人能進行基本的直線、橫移與旋轉等運動行為。

為使六足機器人更具智慧，我們加入了超音波感測器以進行障礙物偵側、也加入USB Webcam 使六足機器人具備即時影像串流的能力並且再其底部加入一顆伺服馬達使Webcam鏡頭能左右轉向。另外，也加入PIR人體感測器，一旦偵測到人時, Webcam會立即拍下畫面，並傳送照片檔到雲端相簿。


最後，我們設計一個 Android APP並以Wi-Fi通訊方式來控制六足機器運動控制、其中即時影像串流的能力以Android Webview來實現，而手機對雲端相簿的存取則Android volley來完成。


關鍵詞:六足機器人Raspberry Pi,PCA9685,I2C,PWM,Servo motor, LM2596,LM358,XL4015,Android APP,webview,volley

用Raspberry Pi 完成一個智慧型六足機器人 from 艾鍗 學院

用Raspberry Pi 實現四軸飛行器

   無人四軸飛行器其靈敏性高、機動性佳、體積小與重量輕等特點，其應用不再只是侷限在軍事方面，也可適用於一些民生用途如空拍導航、地形偵查等。
故本專題想要以上課所學到的內容，來實現一個基於嵌入式Linux系統的一個四軸飛行器。本專題從基本的直流無刷馬達(BLDC)控制開始著手，到完成整個飛行器控制核心及慣性感測器的系統整合，最後實際測試飛行。本系統所使用的控制核心為Raspberry Pi B+, SoC 晶片為Broadcom BCM2835(ARM11@ 700MHz)。

四軸飛行器主要是利用四顆BLDC來帶動螺旋槳產生的浮力，使得四軸飛行器能於空中進行不同的運動，其中BLDC需要透過驅動電路將單一直流電轉換成三相電流，並透過PWM訊號使BLDC產生不同的轉速。因此，系統使用PCA9685讓Raspberry Pi具備四組硬體PWM輸出能力以控制四顆BLDC。

螺旋槳的轉動會產生作用力與反作用力以及一些旋轉的慣性，且當飛行於室外時，也會因為氣流和風勢的影響，造成四軸飛行器飛行時無法平衡。故，為了達到平穩飛行的目的，我們必須能瞭解四軸飛行器的航向、俯仰、側滾等姿態變化資訊，因此我們利用一顆慣性感測元件MPU6050，其同時包含了加速度計及佗羅儀，可用來即時量測物體運動時的加速度與角加速度。這些加速度與角加速度的變化，再透過控制核心作PID運算處理，並回授矯正誤差值，最後輸出PWM訊號來控制BLDC，使四軸飛行器的能夠達到穩定的平衡飛行。為了加強控制穩定性，量測到的加速度及角加速度訊號於進入PID前，均事先進行互補濾波器(Complementary Filter) 的演算處理。

另外，我們在四軸飛行器上實作一個簡單終端機UI操控界面並安裝一個USB WiFi Dongle (IEEE 802.11n)，使PC端可以透過WiFi隨時得知控制系統的狀態，包含姿態、航向、轉向等，並且可遠端操控四軸飛行器的運動方向，如上升、下降、左旋、右旋。最後，我們四軸飛行器的電源使用的是20C鋰電池，即其具有20倍1C 放電速度鋰電池，才能提供系統及四顆BLDC於同時高速運轉下足夠的消耗電流。

關鍵詞:



Raspberry Pi,四軸飛行器,Complementary Filter,互補濾波器,BLDC,
,MPU6050,PCA9685,加速度計,佗羅儀,直流無刷馬達,PWM, ,PID,慣性感測器,IMU ,自動控制

Raspberry Pi專題製作四旋翼飛行器 from 艾鍗 學院 更多其他..http://www.ittraining.com.tw/ittraining/index.php/activity?id=393

物聯網應用之智慧溫室箱

植物對於外在環境主要因素包括：光、溫度、水，本專題實現一個“智慧溫室箱”，可用來記錄植物生長環境紀錄，以找出不同植物所需的最佳生長環境數據，例如光照長度及光強度、環境溫溼度及土壤水份等。

 本專題以Raspberry Pi為核心，並且連接各式數位及類比感測器，包含光感測器、空氣溫溼度感度器、土壤濕度感度器、水位高度感測器，以獲得溫室箱內各種植物生長環境參數，並且這些參數的變化將即時更新於溫室箱的LCD上。 本系統會依據不同植物的參數設定，維持其應有的生長環境狀態。為控制溫室箱內溫度與溼度，我們利用超音波霧化器當作細小水霧供應源，只要施以不同振幅，就能得到不同的造霧量，來達到溫室箱內環境的乾溼控制。此外，為了進一步更快速達到溫度響應和溫度穩定性，系統使用了一個熱電致冷晶片模組及並配合4個輔助風扇，來促使冷、熱空氣快速循環，進而提升溫室箱內的升溫與降溫的速度。植物生長需要適當的水份，因此若偵測到土壤溼度過低時，系統會啓動抽水馬達(Water Pump)進水份補充。至於植物生長的光環境控制，我們利用一個3W LED作為光照來源，並藉由控制PWM調節植物光照週期及照明補充。

 此外，本專題利用Facebook旗下的雲端程式開發平台Parse for IoT，來作為植物生長數據資料庫平台，系統會自動將這些植物生長環境數據定時上傳到parse，並且我們實作一個Web管理界面，使用者可使用PC或行動裝置透過瀏覽器進行遠端數據查看及環境各項參數設定。


關鍵詞:
 Parse for IoT、Raspberry Pi、超音波霧化器、熱電致冷晶片、溫溼度感度器、土壤濕度感度器、水位高度感測器 更多其他專題

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使用 Raspberry Pi 操作伺服馬達機械手臂

實驗名稱

使用 Raspberry Pi 操作伺服馬達機械手臂

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實驗目的

在高度工業化與資訊化的現代，機械人與機械手臂在各方面的應用越來越受到重視，並且在物聯網、大數據所組成的工業4.0的未來世界裡，將扮演一個極度重要的角色。

以往研究控制機械人與機械手臂控制系統是一門高成本且高技術門檻的領域，非相關人員的一般民眾在自行開發與研究上難以入門。但是隨著科技的發展，SoC 嵌入式系統的性能越來越高，價格越來越低，使得進入該領域的門檻開始慢慢降低，而使得一般民眾開始可以在車庫裡發展該方面的應用。

在 Raspberry Pi 的 Linux 環境底下，撰寫程式控制伺服馬達組成的機械手臂。並使用市面上的遊戲機搖桿來操作機械手臂。 藉此研究整個訊號控制流程與程式結構設計，建立相關研究的基礎。

使用材料及設備

六個伺服馬達組成的機械手臂一組。