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研究生:許家揚
研究生(外文):Hsu Chia-Yang
論文名稱:電子方塊智慧拼圖:應用於學習平面幾何圖形概念之探討
論文名稱(外文):Electronic jigsaw puzzle:Application of Learning Geometry
指導教授:鄞宗賢
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:多媒體與電腦娛樂科學系
學門:電算機學門
學類:軟體發展學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:嵌入式系統資通訊科技遊戲設計數位學習幾何圖形多媒體
外文關鍵詞:Embedded SystemInformation and Communication Technology (ICT) Game DesignE-learningGeometryMultimedia
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  本研究擬完成一套電子方塊智慧拼圖系統,提升圖像資訊傳輸的互動能力,增強圖像互動式的功能性及市場性。傳統的紙板拼圖,只有固定的圖像供玩家拼裝,重複性及耐玩性都大幅不足,因此拼圖遊戲總是無法成為潮流,甚至應用在教育上。透過本研究的開發,設計出電子化式的巧拼裝置,再搭配豐富的遊戲機制,讓拼圖的內容更加風趣及生活化,藉此提高學生學習動機及興趣。
   本研究裝置硬體是以 Microchip ds33FJ128MC708 微控制器為中心,內嵌 ZigBee 傳輸晶片,軟體則是利用 Microsoft Visual C# .Net 所開發遊戲介面設計所組成。 玩家必須從所設計遊戲中,選擇欲挑戰拼湊的幾何圖形題目,電腦端便會透過 ZigBee 無線傳輸技術,將圖形資料傳送至所設計開發的電子方塊。
  每一塊電子方塊將接收以及記錄所收到的幾何圖形各不同部位,並即時顯示圖形,宛如設計出一款電子化式巧拼的拼圖裝置。玩家經由思考推理模式,將每一塊電子方塊拼湊及重新組合成原先的幾何圖形。在嘗試組合拼湊的同時,玩家必須注意花費的時間並把握組裝圖形的重點,熟記組裝正確部份,以獲得經驗及知識來解決問題,同時電子方塊會立即傳送資料至電腦端,顯示圖形拼湊是否正確,以回饋玩家即時資訊。
  The goal of this study is to develop a wireless embedded puzzle box which can reinforce the interactive capabilities of image transmission and enhance interactive functionality and marketability. In traditional cardboard jigsaw puzzle, players only have a fixed number of images and try to piece together into a complete picture, so the interests are significantly not enough. Therefore, jigsaw puzzle can’t become the trend or even used in education.
  In this study, we have developed a wireless embedded device and a geometry-learning game to let the puzzle become more fun and improve their learning effectiveness.
  This device is based on Microchip ds33FJ128MC708 micro-controller and a ZigBee transmitter chip. Game interface is designed by Microsoft Visual C #. Net. Players can choose different exams which they want to challenge, and game server can send the graphics data to electronic boxes through the ZigBee wireless technology.
  Each electronic box will receive a part of the graphics according to its identification number. After receiving the data, the box displays graphics immediately which looks as same as traditional puzzle toys. Players need to search the key of piece geometry graphs together, and to join the boxes to turn into the original geometry graphs. Player needs to pay attention on how much time they spend and memorize the tips of organizing graphs to gain experience and knowledge to solve problems. Simultaneously, electronic box sends acknowledge data to the server to inspect whether combination of the boxes is correct or not and then feedback the prompt information to players.
摘要‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧II
致謝‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧IV
目次‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧V
表目錄‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧VII
圖目錄‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧VIII

第一章 緒論--------------------------------------------------------1
 1.1 研究背景與動機-----------------------------------------------1
 1.2 研究目的-----------------------------------------------------3
 1.3 研究架構及流程-----------------------------------------------4
第二章 相關技術及文獻探討------------------------------------------5
 2.1 硬體開發環境-------------------------------------------------5
  2.1.1 ZigBee 簡介-----------------------------------------------5
   2.1.1.1 ZigBee 網路架構---------------------------------------- 9
   2.1.1.2 定位距離無線通訊比較-----------------------------------10
  2.1.2 Microchip ds33FJ128MC708 微控制器-------------------------11
   2.1.2.1 I/O接腳架構與設定------------------------------------- 13
   2.1.2.2 UART 傳輸器------------------------------------------14
   2.1.2.3 MPLAB IDE 8.43 軟體---------------------------------- 16
 2.2 教學法探討--------------------------------------------------17
  2.2.1 視覺注意力------------------------------------------------17
  2.2.2 練習教學法------------------------------------------------19
第三章 研究方法與系統發展-----------------------------------------21
 3.1 遊戲裝置概述------------------------------------------------21
 3.2 遊戲流程----------------------------------------------------24
第四章 系統設計---------------------------------------------------28
 4.1 電子方塊架構------------------------------------------------28
 4.2 傳送圖形資料技術--------------------------------------------36
 4.3 電子方塊連接埠設計------------------------------------------39
 4.4 電子方塊回傳連接判定----------------------------------------41
第五章 系統結果-------------------------------------------------- 44
 5.1 測試設定----------------------------------------------------44
 5.2 系統測試----------------------------------------------------45
 5.3 測試結果----------------------------------------------------49
 5.4 測試回饋反應------------------------------------------------50
第六章 總結與未來展望-------------------------------------------- 51
 6.1 結論--------------------------------------------------------51
 6.2 未來展望----------------------------------------------------53
文獻參考-----------------------------------------------------------55
文獻參考
1. T.M. McGinnity, L.P. Maguire,A CASE-tool oriented approach for embedded systems design。Microprocessors and Microsystems vol.24 P.493–499。2001。
2. 張慶旭、陳五洲, 3D VR 結合 Wiimote 的桌球輔助學習設計之可行性探討。運動科學與醫學 大專體育 第 100 期 P.166 – P.173。2009年。
3. 蕭宏宇、許瑋芷、王啟龍,WSN遊戲娛樂情境應用。電腦與通訊 第 123 期 P.107 – P.116。2008年。
4. 曾仁美,成人遊戲治療初探。諮商與輔導 第 248 期。P.38 – P.41。2006年。
5. 趙凱, PIC單片機與 PC機異步串行通訊設計。武漢理工大學學報 第28卷 第 11期 P.142 – P.145。2006年。
6. 劉宸、趙剛,基於 PIC 單片機的 RS-232 轉 CAN 通信過配卡設計。四川理工學院學報(自然科學版) 第 20卷 第 1 期 P.55 – P.59。2007年。
7. 郭柏佑,以微控制器為基礎的無轉速感測器跑步機驅動系統之研製。國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文。2003年。
8. 羅煥傑,PIC16F87X單晶片之數位訊號處理系統。國立中正大學 機械工程學系 碩士論文。2005年。
9. 劉晏維,應用PIC微控制器實現圓周倒單擺之PID平衡控制。國立台灣科技大學 電機工程系 碩士論文。2004年。
10. 劉宗翰,分散式遠距居家照護系統應用於日常生活活動監測之研究。元智大學 機械工程研究所 碩士論文。2008年。
11. 游天龍、王安平、林政廷,無線網路通訊技術應用於家庭自動化網路之設計。第七屆離島資訊技術與應用研討會論文集 P.241 – P.245。2008年。
12. 邱鏡峰,以ZigBee 平台為基礎應用於長期照護系統之研究。亞洲大學 資訊工程學系 碩士論文。2006年。
13. 阮啟弘、呂岱樺、劉佳蓉、陳巧雲,視覺注意力的研究議題與神經生理機制。 應用心理研究 第28期 P.25 – P.50。2005年。
14. 林儀惠,互動式電子白板在國小數學教學之探討 – 以國小數學領域五年級面積單元為例。亞洲大學 資訊工程學系 碩士論文。2008年。
15. 高菁霙, 實踐「七巧板」教學模組之個案研究。國立嘉義大學 國民教育研究所 碩士論文。2003年。
16. 谷生名,遊戲教學 寓教於樂。科學教育研究。2007年8月。
17. 曾百由,dsPIC數位訊號控制器原理與應用:MPLAB C30開發實務。宏友圖書股份有限公司。2006年。
18. 曾百由,微處理器原理與應用-C語言與PIC18微控制器。五南圖書出版有限公司。2007年。
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