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系統識別號 U0002-1303200814350100
中文論文名稱 掌上型藍芽無線點字顯示器控制系統設計與製作
英文論文名稱 Control System Design and Implementation for Braille Pod with Bluetooth Interface
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 96
學期 1
出版年 97
研究生中文姓名 潘冠廷
研究生英文姓名 Kuan-Ting Pan
電子信箱 694340521@s94.tku.edu.tw
學號 694340521
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-01-19
論文頁數 76頁
口試委員 指導教授-蔡慧駿
委員-葉豐輝
委員-李經綸
委員-盧永華
委員-李正隆
中文關鍵字 掌上型藍芽無線點字顯示器  藍芽  控制系統  壓電薄樑 
英文關鍵字 Braille Pod  Bluetooth  Control System  Piezoelectric Beam 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本研究旨在設計與製作掌上型藍芽無線傳輸點字顯示器之控制系統;系統概由數位控制機板、點字顯示方控制機板與點字顯示方三大模組整合而成。數位控制機板包含傳輸介面、微控制器、邏輯IC組與功能鍵。點字傳輸訊號經由藍芽與USB所組成之傳輸介面所接收;接而由微控制器與邏輯IC將訊號傳送至後端的點字顯示方;點字顯示時可使用功能鍵進行顯示功能控制。點字顯示方控制機板為連接數位控制機板與點字顯示方的橋樑;它可依顯示方的樣式而變更設計。本研究點字顯示方採壓電薄樑為驅動元件以提升顯示器的攜帶性。整體控制系統經電腦端藍芽無線傳輸器與測試程式驗證確可正確傳輸點字訊息。
英文摘要 The object of this study is to accomplish the control system design and implementation for Braille pod with Bluetooth interface. The system includes the digital control system board, the Braille display cells board and Braille display cells. The digital control system board integrates transmission interface, microcontroller, logic IC and function key. The transmission interface which is designed to transmit Braille signals, has both Bluetooth and USB interfaces. Then, the signals are transmitted through the microcontroller and logic ICs to Braille display cells. Besides that the function keys are used to control the display of Braille display cells. The Braille display cells board is the connection between the digital control system board and Braille display cells. It can be redesigned with different Braille display cells. The piezoelectric beams are used to drive the Braille display cells and make the Braille pod be carried easily. At the end, the control system is validated that the Braille signals can be transmitted through the Bluetooth dongle to the Braille pod accurately.
論文目次 中文摘要 ---------------------------------------------------------------------.. I
英文摘要 -----------------------------------------------------------------------. II
目 錄 ----------------------------------------------------------------------- III
圖 目 錄 -----------------------------------------------------------------------. V
表 目 錄 --------------------------------------------------------------------- VIII
第一章 緒論 ---------------------------------------------------------------- 01
1.1 前言 ---------------------------------------------------------------- 01
1.2 研究動機與目的 ------------------------------------------------ 02
1.3 文獻回顧 ---------------------------------------------------------- 04
1.4 論文架構 --------------------------------------------------------- 12
第二章 掌上型藍芽無線點字顯示器設計要點 ------------------ 15
2.1 傳輸介面設計 ---------------------------------------------------- 15
2.2 機構設計 ---------------------------------------------------------- 17
2.3 控制系統設計 ---------------------------------------------------- 20
2.4 藍芽傳輸架構 ---------------------------------------------------- 26
2.5 通用序列匯流排傳輸架構 ------------------------------------ 29
第三章 控制系統設計與製作 ------------------------------------------- 33
3.1 控制系統架構 ---------------------------------------------------- 33
3.2 數位控制機板 ---------------------------------------------------- 34
3.3 點字顯示方控制機板 ------------------------------------------- 47
3.4 壓電致動點字顯示方 ---------------------------------------- 47
3.5 藍芽無線傳輸器 ------------------------------------------------- 49
3.6 電源模組 ---------------------------------------------------------- 50
3.7 點字顯示方控制機板與市售點字顯示方相容性探討 --- 50
3.7.1 並列控制電磁拍擊致動點字顯示方 ----------------- 51
3.7.2 八方串列控制壓電致動點字顯示方 ----------------- 53
3.7.3 單方串列控制壓電致動點字顯示方 ----------------- 57
第四章 掌上型藍芽無線點字顯示器測試報告 ---------------------- 60
4.1 測試裝置 ---------------------------------------------------------- 60
4.2 驅動程式安裝 ---------------------------------------------------- 62
4.3 測試流程 ---------------------------------------------------------- 64
4.4 測試結果 ---------------------------------------------------------- 66
第五章 結論與未來展望 ------------------------------------------------- 70
5.1 結論 ---------------------------------------------------------------- 70
5.2 未來展望 ---------------------------------------------------------- 71
參考文獻 ----------------------------------------------------------------------- 73
圖1-1 6點點字方與8點點字方相關位置圖 ------------------------ 02
圖1-2 掌上型藍芽無線點字顯示器之設計構想圖 ---------------- 03
圖1-3 電磁拍擊致動機構作動示意圖 ------------------------------- 06
圖1-4 壓電致動機構作動示意圖 ------------------------------------- 07
圖1-5 氣壓致動機構作動示意圖 ------------------------------------- 09
圖1-6 形狀記憶合金捲曲致動機構作動示意圖 ------------------- 10
圖1-7 壓電線性馬達致動機構作動示意圖 ------------------------- 11
圖2-1 掌上型藍芽無線點字顯示器外型概念圖 ------------------- 18
圖2-2 掌上型藍芽無線點字顯示器外觀架構 ------------------------ 19
圖2-3 數位控制機板系統架構圖 ------------------------------------- 22
圖2-4 微控制器與邏輯IC組架構概念圖 --------------------------- 23
圖2-5 顯示功能控制概念圖 ------------------------------------------- 24
圖2-6 壓電薄樑驅動控制電路示意圖 ------------------------------- 25
圖2-7 掌上型藍芽無線點字顯示器控制系統架構 ------------------ 26
圖2-8 藍芽協定架構 ------------------------------------------------------ 27
圖2-9 USB匯流排結構 --------------------------------------------------- 31
圖3-1 控制系統架構圖 ------------------------------------------------- 34
圖3-2 開關切換電路 ---------------------------------------------------- 35
圖3-3 Bluetooth 2.0 EDR的藍芽模組腳位圖 ----------------------- 35
圖3-4 SPP協定架構 ----------------------------------------------------- 36
圖3-5 藍芽傳輸模組周邊電路圖 ------------------------------------- 37
圖3-6 藍芽傳輸測試電路板 ------------------------------------------- 37
圖3-7 USB轉UART訊號轉換晶片之系統架構 ----------------- 38
圖3-8 USB轉 UART訊號轉換晶片腳位圖 ------------------------ 38
圖3-9 USB傳輸模組周邊電路圖 ------------------------------------- 39
圖3-10 USB傳輸測試電路板 ------------------------------------------- 39
圖3-11 串列訊號轉並列訊號流程圖 ---------------------------------- 40
圖3-12 微控制器周邊電路圖 ------------------------------------------- 41
圖3-13 邏輯IC組電路圖 ------------------------------------------------ 43
圖3-14 數位控制系統流程圖 ------------------------------------------- 43
圖3-15 並列載入8位元位移暫存器訊號控制圖 -------------------- 44
圖3-16 功能鍵電路圖 ---------------------------------------------------- 45
圖3-17 功能鍵測試鍵盤 ------------------------------------------------- 45
圖3-18 數位控制機板 ---------------------------------------------------- 46
圖3-19 點字顯示方控制機板 ------------------------------------------- 47
圖3-20 點字顯示方電壓放大電路圖 ---------------------------------- 48
圖3-21 壓電致動點字顯示方 ---------------------------------------- 48
圖3-22 藍芽無線傳輸器 ------------------------------------------------ 49
圖3-23 數位控制機板、點字顯示方控制機板、點字顯示方與藍芽無線傳輸器組合圖 --------------------------------------------- 49
圖3-24 並列控制電磁拍擊致動點字顯示方 ------------------------- 51
圖3-25 並列控制電磁拍擊致動點字顯示方相對腳位介紹 -------- 52
圖3-26 數位控制機板與並列控制電磁拍擊致動點字顯示方組合圖 ---------------------------------------------------------------------- 53
圖3-27 八方串列控制壓電致動點字顯示方 ------------------------- 54
圖3-28 八方串列控制壓電致動點字顯示方控制機板 ------------- 54
圖3-29 串列轉並列高壓輸出晶片腳位圖 ---------------------------- 55
圖3-30 八方串列控制壓電致動點字顯示方排針腳位介紹 --------- 56
圖3-31 八方串列控制壓電致動點字顯示方控制機板排針腳位介紹 -------------------------------------------------------------------- 56
圖3-32 數位控制機板與八方串列控制壓電致動點字顯示方組合圖 --------------------------------------------------------------------- 57
圖3-33 單方串列控制壓電致動點字顯示方 ------------------------- 58
圖3-34 單方串列控制壓電致動點字顯示方針腳介紹 ------------- 58
圖3-35 數位控制機板與單方串列控制壓電致動點字顯示方組合圖 --------------------------------------------------------------------- 59
圖4-1 LED測試用點字顯示方 -------------------------------------- 61
圖4-2 安裝LED測試用點字顯示方之掌上型藍芽無線點字顯示器----------------------------------------------------------------------- 61
圖4-3 測試軟體面板 ------------------------------------------------------ 61
圖4-4 第1至第8點測試結果 ------------------------------------------ 62
圖4-5 藍芽無線傳輸器安裝內容 --------------------------------------- 63
圖4-6 USB傳輸介面安裝內容 ------------------------------------------ 63
圖4-7 數位控制機板電源LED燈號顯示圖 ------------------------- 64
圖4-8 藍芽傳輸介面LED燈號顯示圖 -------------------------------- 65
圖4-9 USB傳輸介面LED燈號顯示圖 ------------------------------- 65
圖4-10 LED測試用點字顯示方測試結果 ------------------------------ 67
圖4-11 並列控制電磁拍擊致動點字顯示方測試結果 ------------ 68
圖4-12 八方串列控制壓電致動點字顯示方測試結果 --------------- 69

表2-1 藍芽與其他無線通訊協定之比較表 --------------------------- 16
表2-2 USB2.0與其他常用介面比較 ----------------------------------- 30
表3-1 資料閂鎖器訊號控制表 ------------------------------------------ 42
表3-2 3線對8線解碼器訊號控制表 ---------------------------------- 42
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