臺灣博碩士論文加值系統

在台灣有相當多的民眾使用機踏車作為交通工具，從傳統機械式的控制系統進步到現在電子式的控制系統。智慧型的控制系統可以根據設定的規則對駕駛行為作適應性的調節，異常的狀況除了故障燈號顯示外，同時也記錄故障碼在行車電腦以方便保養維修。然而，駕駛者通常不會有異常狀況的詳細資訊，無法即時做出正確的對應動作。所以本論文開發外掛的感測電路量測機踏車的工作狀態，整合狀態資訊至嵌入式微控制器，透過藍牙介面使用智慧型手機顯示監測數據，讓駕駛者可以即時獲得機踏車的狀態訊息。
現在大多數的機踏車使用微電腦系統控制，為了不干擾原本的系統且不破壞原廠的裝置，我們使用 Arduino 開發板為核心，再外加相關的感測器驅動電路，測量包括進氣的溫濕度、汽缸頭與排氣管管身的溫度以及排氣端一氧化碳的數值與可燃性氣體的數值，並將感測結果透過藍牙介面傳送到智慧型手機。
此外在本論文中，除了進氣的溫濕度及排氣狀況的測量外，還整合酒精感測器。當駕駛要發動機踏車之前必須先做簡單的吹氣測試，如果測試結果發現酒精的反應超過臨界值，透過蜂鳴器發出酒測超標警示，提醒駕駛者避免酒駕，提升安全的保障。
本論文使用智慧型手機作為人機介面，建構一個外掛式即時監控機踏車狀態的裝置，並且加上酒駕警示機制。本論文的設計整合相關的感測器於嵌入式微控制系統，並使用藍牙介面將所量測的訊息傳送到智慧型手機，這樣的智慧型整合系統可以增進行車的安全性，降低維護成本，並且兼顧環保的需求。

In Taiwan, more people are riding motorcycles than ever before, whether for work transportation or simply pleasure. In the past, the motorcycles with the traditional mechanical control systems are lack of safety design, easily resulting in people died in motorcycle accidents. Recently, the electronic control systems replace the traditional mechanical control systems. They dedicate to specific functions take different approaches to help keep the safety awareness, and possibly save their lives. Nowadays, the intelligent control systems can be adaptive to the rider’s behavior and LED display, and also recording the fault code in the trip computer to facilitate maintenance. However, riders often make responds wrong to the abnormal conditions without information in detail.
In this thesis, we develop a wireless communication human machine interface (HMI) system, which uses an Android smartphone. The add-in sensing circuits and alcohol sensor are designed to measure the working status of the motorcycles and riders, such as temperature, humidity and concentration for intake air, cylinder head and exhaust pipe, integrating in the embedded microcontroller. The riders can obtain real-time data monitoring of the abnormal condition using a smartphone via Bluetooth, further making a better decision. Safety can be improved and maintenance costs can be down.

摘要 i
ABSTRACT ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 vii
第一章 概論 1
1-1　前言 1
1-2　研究動機與目的 2
1-3　章節提要 3
第二章 原理探討 5
2-1　機踏車的結構 5
2-2　汽油引擎的工作原理 8
2-3　機踏車的電子控制系統與工作環境介紹 9
2-4　機踏車用的感測系統分析及工作原理 10
2-4-1 進氣的溫濕度感測器 11
2-4-2 引擎與排氣管的溫度感測器 12
2-4-3 氣體感測器 13
第三章 智能感測系統的架構與硬體製作 21
3-1　系統架構 21
3-2　嵌入式微控制器的電路分析規劃 23
3-3　感測器驅動電路的設計 26
3-3-1 溫濕度感測器的驅動電路 26
3-3-2 溫度感測器的驅動電路 26
3-3-3 氣體感測器的驅動電路 27
3-4　周邊硬體裝置的應用 28
3-4-1　LED 的驅動電路 28
3-4-2　蜂鳴器的驅動電路 29
3-4-3　藍牙模組的應用 30
3-5 電路系統的整合 30
3-6 機踏車安裝位置圖 31
第四章 韌體設計與軟體設計 33
4-1　嵌入式微控制系統的韌體設計 33
4-2　智慧型手機的應用軟體設計 34
4-2-1手機應用軟體的架構 35
4-2-2 手機應用軟體的開發與實測 35
第五章 結論與未來展望 40
5-1　結論 40
5-2　未來展望 41
參考文獻 42

[1] “引擎作動原理教材,” 三陽工業股份有限公司雲林服務中心教學課程
[2] “SYM GT125機踏車手冊,” 三陽工業股份有限公司
[3] “SYM 機踏車零件目錄,” 三陽工業股份有限公司, 2001
[4] “汽油引擎本體系統,” 國立桃園高級農工職業學校汽車科
[5] 張權富, “機踏車基礎實習-汽油噴射系統認識,” 理冠科技有限公司
[6] “溫度感測器與控制實驗系統 G34/EV,” 卓傑企業有限公司
[7] 盧明智、許陳鑑, “電子實習與專題製作：感測器應用篇(第三版) ,” 全華圖書
[8] SEDRA/SMITH, “MICROELECTRONIC CIRCUITS 6TH,” ch3-ch4, OXFORD
[9] DHT-11 datasheet, 廣州奧松電子有限公司
[10] Wu Xiguang, Li Bonian, Zhao Likai, Zhang Jie, Zhang Minghu “An embedded real-time remote monitoring system based on B/S mode”, International Conference on Mechatronic Science, Electric Engineering and Computer, Aug. 19-22, 2011
[11] LM335 datasheet, http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm335.pdf, TI, 2013
[12] MQ-3 datasheet, http://www.winsensor.com/product_pdf/MQ/MQ-3.pdf, 鄭州煒盛電子科技有限公司
[13] MQ-9 datasheet, http://www.winsensor.com/product_pdf/MQ/MQ-9.pdf, 鄭州煒盛電子科技有限公司
[14] MQ-135 datasheet, http://www.winsensor.com/product_pdf/MQ/MQ-135.pdf, 鄭州煒盛電子科技有限公司
[15] Charathip Chunkul, Khanchai Tunlasakun, and Ratchadawan Nimnual, “PIC Implementation of Carbon Monoxide Alarm for Indoor Parking Car,” International Conference on Control, Automation and Systems, Oct. 14-17, 2008
[16] Andrew P Lee, Brian J Reedy “Temperature modulation in semiconductor gas sensing,” Sensors and Actuators B: Chemical, Vol 60, Nov 1999
[17] ARDUINO 官方網站, http://developer.android.com
[18] Iem Heng, Andy Zhang, Michael Heimbinder, Raymond Yap, “A Unique Environmental Mobile Device for Detecting Hazardous Chemicals,” IEEE, 2012
[19] 潘錫明, “認識發光二極體,” 科學發展435期, 2009
[20] MIT App Inventor 2 Beta, http://appinventor.mit.edu/explore/
[21] Živorad Mihajlović, Zoran Radmilović, Vladimir Milosavljević, Vladimir Rajs, and Miloš Živanov, “Implementation of Remote Environmental Monitoring System Using RF Modules with Secure Communication between Devices,” MECO, 2012