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研究生:許家榮
研究生(外文):Chia-Jung Hsu
論文名稱:穿戴式腳趾彎曲角度感測裝置之可行性研究
論文名稱(外文):A Feasibility study of Wearable Toe Bending Angles Detecting Devices
指導教授:蔡章仁蔡章仁引用關係
指導教授(外文):Jang-Zern Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:MCS-51彎曲感測器迴歸分析感應手套無線傳輸
外文關鍵詞:MicroprocessorRegressionWirelessBending Sensor
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摘 要

本論文為考慮肢障者的特殊需求,建構一套腳趾彎曲角度感測裝置,讓殘障者能藉由腳趾的彎曲變化來控制手部義肢,使他們能夠自己處理部分生活,減少家庭或社會的負擔,進而提昇肢障者能夠自行獨立生活的能力。
本感測裝置的製作是在各個腳趾上放置自製彎曲感測器。彎曲感測器由紅外線發射 LED、矽膠軟管及紅外線接收 LED 所組成,根據腳趾彎曲程度的不同,可以產生不同的光通量變化。我們利用彎曲感測器來擷取受測者腳趾彎曲所產生之光通量信號變化,並透過訊號轉換模組將光訊號轉換為電壓訊號變化,再用以 MCS-51 為核心的控制電路將類比訊號變化轉換成數位信號變化,使用無線發射單元把資料傳送到無線接收端,透過 RS-232 將資料傳輸至個人電腦,最後利用迴歸分析取得電壓與角度之關係方程式,來判斷受測者腳趾的彎曲角度變化。
ABSTRACT

In this paper, we consider the special demand for the person who hinders limb, construct a toe bending angles detecting device. The disability person can control the hand prosthesis with the bended change of the toe, to deal with daily life and the ability to promote independent life.
The detecting device is mounted with a bending sensor at each toe, and the bending sensor consists of IRED (Infrared Radiation Emitting Diode), silicone tubing and phototransistor. With different degrees of toe bending, it responses with luminous flux density variation and produces different signal values. A signal transformation module is used to transform the luminous signal into a voltage signal value. Transmitting this signal to Control circuit taking MCS-51 as the core, the analog signal of the toe bending is converted to a digital signal. The signal uses wireless transmit unit to convey to receive device, and we apply the standard RS-232 communication interface to acquire the data from the receive device. The data were sent to a personal computer for real-time showing on VB windows. Then, we utilize regression analyze to obtain the relation equation preface of the voltage and angle. And then make the relation equation preface determine the crooked angle change of the toes of disability person.
目 錄
頁次
中文摘要
英文摘要
誌 謝
目 錄 Ⅰ
圖 目 錄 Ⅳ
表 目 錄 Ⅸ
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的與方法 4
1.3 文獻回顧 5
1.4 研究架構 8
第二章 系統硬體架構 10
2.1 系統基本架構 10
2.2 彎曲感測器設計 12
2.2.1 紅外線LED簡介 12
2.2.2 紅外線光感測器動作原理 13
2.2.3 彎曲感測器設計構想 14
2.3 感測裝置製作 18
2.3.1 彎曲感測器製作過程 18
2.3.2 彎曲感測器動作原理 22
2.3.3 彎曲感測器安裝 24
2.4 紅外線收發感測器驅動電路 25
2.5 類比多工通道 26
2.6 數位╱類比轉換 28
2.7 單晶片微控制器 31
2.7.1 單晶片微電腦簡介 31
2.7.2 MCS-51簡介 33
2.8 RS-232簡介 35
2.8.1 RS-232 訊號準位轉換電路 37
2.9 無線傳輸單元 41
第三章 系統軟體描述及視窗介面設計 43
3.1 MCS-51 內部功能設定 43
3.1.1 MCS-51 輸入輸出埠 43
3.1.2 MCS-51 串列埠(UART)模式 44
3.1.3 MCS-51 計時器與計數器 50
3.1.4 MCS-51 程式開發流程與工具 52
3.2 AT89S51 程式流程 54
3.3 VB 內部功能設定 57
3.3.1 Mscomm 屬性設定 57
3.4 VB 視窗程式流程與建立 59
第四章 系統性能評估 61
4.1 系統實體 61
4.1.1 腳套外觀 61
4.1.2 紅外線驅動實體電路 62
4.1.3 單晶片AT89S51 周邊實體電路 63
4.1.4 無線接收端實體電路 64
4.2 電壓與角度之關係 65
4.3 量測角度與實際角度之關係 71
4.4 軟管管徑測試 75
4.5 腳套設備測試 77
4.6 討論分析 81
第五章 結論及未來展望 84
5.1 結論 84
5.2 未來展望 85
參考文獻 86
參考文獻

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