投稿類別 : 工程技術類篇名 : Arduino 夾娃娃機作者 : 林東翰國立臺南高級海事水產職業學校電子科三年乙班林建安國立臺南高級海事水產職業學校電子科三年乙班林峻宇國立臺南高級海事水產職業學校電子科三年乙班指導老師 : 趙景松老師林瑞進老師

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展揭陶
4 years ago
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1 投稿類別 : 工程技術類篇名 : 作者 : 林東翰國立臺南高級海事水產職業學校電子科三年乙班林建安國立臺南高級海事水產職業學校電子科三年乙班林峻宇國立臺南高級海事水產職業學校電子科三年乙班指導老師 : 趙景松老師林瑞進老師

2 壹前言夾娃娃機是人們童年時期中的美好回憶, 它陪伴於我們的人生路程, 在 1980 年代的晚期, 夾娃娃機開始深受人們歡迎及喜愛, 即使如今已過了三十幾個年頭仍歷久不衰, 人們對它的喜愛無一絲衰減, 如果說夾娃娃機變成跟我們玩的玩具一樣, 可以隨身攜帶, 這樣就可以常常享受到夾娃娃的樂趣, 並且可以節省玩夾娃娃機所花費的錢, 所以我們這次的專題研究要製做出一款迷你版的夾娃娃機讓個人專屬商品, 不再只是名人特權, 而是人人都可以擁有! ( 賀桂芬辜樹仁,2016) 一研究動機組員們在看到夾娃娃機的運作時皆覺得是個很好的一個概念, 但一般看到夾娃娃機的構造所佔的體積非常的大, 機構設計也較繁瑣, 我們便希望能找到新的方法製出一個比較簡單的機構同時也希望在製作過程中能夠學習到機械工程相關的概念及知識二研究方法我們這次選用了 Arduino Mega 利用 Arduino IDE 編寫原始程式碼並存檔 ( 梅克工作室,2014) 來完成這個專題利用搖桿去控制直流馬達, 進而控制了夾子的前後左右及上下利用按鈕控制直流馬達及伺服馬達, 進而控制了夾子的收與放利用了 RFID 模組, 卡片一刷遊戲就可開始三研究流程圖如下圖一為研究流程圖圖一 : 研究流程圖 ( 圖一資料來源 : 研究者繪製 ) 1

貳正文我們這個研究主要是採用 Arduino 這一套軟體來製作,Arduino 專案始於 2003 年, 作為義大利某些地區互動設計研究所 lvrea 的學生專案, 目的是為新手和專業人員提供一種低成本且簡單的方法, Arduino 是一款開放原始碼的單晶片微控制器, 使用了 Atmel AVR 單晶片 ( 郭瀞文,2014) 適用於初學者的此類裝置的常見範例包括簡單機器人,

3 貳正文我們這個研究主要是採用 Arduino 這一套軟體來製作,Arduino 專案始於 2003 年, 作為義大利某些地區互動設計研究所 lvrea 的學生專案, 目的是為新手和專業人員提供一種低成本且簡單的方法, Arduino 是一款開放原始碼的單晶片微控制器, 使用了 Atmel AVR 單晶片 ( 郭瀞文,2014) 適用於初學者的此類裝置的常見範例包括簡單機器人, 恆溫器和運動檢測器一硬體介紹 ( 一 ) Arduino Mega2560 ( 如圖二 ) Arduino Mega2560 是一款基於 ATmega2560(datasheet) 的微控制器板 Android 程式碼是使用 java.io 套件將資料寫入寫出 ( 陳會安,2016 年 ) 它有 54 的數位輸入 / 輸出接腳 ( 其中 15 個可作用 PWM 輸出 ) 16 個模擬輸出 4 個 UART( 硬體序列阜 ) 1 個 16MHz 晶體震盪器 1 個 USB 連接 1 個電源插座 1 個 ICSP 頭和一個重置按鈕它包含了支持微控制器所需的一切 ; 只須通過 USB 線將其連至電腦或者通過 AC-DC 適配器或電池為其供電即可開始 Mega 與向 Arduino Duemilanove 或 Diecimila 的擴充板大多為相容圖二 :Arduino Mega2560 ( 圖二資料來源 : 研究者拍攝 ) ( 二 ) 直流馬達 ( 如圖三 ) 定義完腳位與模式之後, 接著設定馬達正反轉與速度的控制控制可使用 PWM 進行輸出, 使用的輸出函式為 digitalwrite ( ), 一般使用的數位輸出僅能進行 HIGH/LOW 的輸出, 即高電位與低電位, 而在 Arduino Mega 中的 PWM 可輸出電壓 0V ~ 5V 等比例縮放成數值 0 ~ 255 2

50 次 ( 也就是 50Hz) 圖四 : 伺服馬達 ( 圖四資料來源 : 研究者拍攝 ) ( 四 ) RFID 感應模組 ( 如圖五 ) MF RC522

4 圖三 : 直流馬達 ( 圖三資料來源 : 研究者拍攝 ) ( 三 ) 伺服馬達 ( 如圖四 ) 伺服馬達, 伺服馬達裡含有直流馬達齒輪箱軸柄以及控制電路, 透過訊號控制軸柄的停止角度大概都是 0 到 180 度我們透過訊號線傳送我們所寫的程式 PWM 脈波來控制軸柄的停止位置旋轉角度, 然而這個訊號脈波必須每秒重複 50 次 ( 也就是 50Hz) 圖四 : 伺服馬達 ( 圖四資料來源 : 研究者拍攝 ) ( 四 ) RFID 感應模組 ( 如圖五 ) MF RC522 利用了先進的調製和解調概念, 完全集成了在 13.56MHz 下所有類型的被動非接觸式通信方式和協議它與主機間通信採用 SPI 模式, 有利於減少連線, 縮小 PCB 板體積 3

SW,VRx 與 VRy 輸出, 是以類別電壓輸出來表示目前搖桿的方向狀態, 在未操作搖桿的情況下,VRx 與 VRy 大致是在 2.

5 圖五 :RFID 感應模組圖六 :RFID 感應模組內部電路圖 ( 圖五資料來源 : 研究者拍攝 ) ( 圖六資料來源 : 研究者繪製 ) ( 五 ) 機械爪 ( 如圖七 ) 機械爪主要是利用伺服馬達來控制他的收放, 工作電壓為 3V ~ 9V, 有 9 公克的工作力道圖七 : 機械爪 ( 圖七資料來源 : 研究者拍攝 ) ( 六 ) 雙軸搖桿 ( 如圖八 ) & 雙軸搖桿類比變化值 ( 如圖九 ) 以我手中的雙軸搖桿來說 : 從左至右的接腳順序與標示分別是 GND +5V VRx VRy SW,VRx 與 VRy 輸出, 是以類別電壓輸出來表示目前搖桿的方向狀態, 在未操作搖桿的情況下,VRx 與 VRy 大致是在 2.5V, 如果在 X 方向移動,VRx 會有 0 到 5V 變化, 如果在 Y 方向移動,VRy 也是有 0 到 5V 變化至於 SW 就是關輸出的意思, 在接好 +5V 與 GND, 而搖桿不按下的情況下, 雙軸搖桿的 SW 會有電壓輸出, 按下搖桿的話,SW 會是 0V 因此, 可以將 VRx 與 VRy 接到 Arduino 的類別腳位, 依搖桿操作的方向來動作 4

6 圖八 : 雙軸搖桿圖九 : 雙軸搖桿類比變化值 ( 圖八資料來源 : 研究者拍攝 ) ( 圖九資料來源 : 研究者繪製 ) ( 七 ) 2GT 皮帶工作系統如 ( 圖十 ~ 圖十二 ) 右我們利用直流馬達連接至 2GT 皮帶工作系統, 進而控制了機械爪的前後左圖十 :2GT 皮帶 ( 圖十資料來源 : 研究者拍攝 ) 圖十一 :2GT 皮帶傳動輪 ( 圖十一資料來源 : 研究者拍攝 ) 圖十二 :2GT 皮帶惰輪 ( 圖十二資料來源 : 研究者拍攝 ) 5

7 二程式碼 ( 一 ) RFID 模組 ( 如圖十三 ) // 確認是否有新卡片 if (mfrc522.picc_isnewcardpresent() && mfrc522.picc_readcardserial()) { byte *id = mfrc522.uid.uidbyte; byte idsize = mfrc522.uid.size; Serial.print("PICC type: "); MFRC522::PICC_Type picctype = mfrc522.picc_gettype(mfrc522.uid.sak); Serial.println(mfrc522.PICC_GetTypeName(piccType)); Serial.print("UID Size: "); Serial.println(idSize); mfrc522.picc_halta(); // 讓卡片進入停止模式 } } 圖十三 :RFID 模組程式碼 ( 圖十三資料來源 : 研究者編寫 ) ( 二 ) 搖桿模組 ( 如圖十四 ) void setup() { Serial.begin(9600); } int vrx, vry, sw; vrx = analogread(a1); vry = analogread(a2); sw = analogread(a3); char buf[100]; sprintf(buf, "VRx=%d, VRy=%d, SW=%d", vrx, vry, sw); Serial.println(buf); delay(100); } ` 圖十四 : 搖桿模組程式碼 ( 圖十四資料來源 : 研究者編寫 ) 6

8 ( 三 ) 控制夾子往上 ( 如圖十五 ) `1 int up = digitalread(22) ; int down = digitalread(23) ; if(`up == HIGH){ digitalwrite(mada5, HIGH) ; digitalwrite(mada6, LOW) ; servo_6.write(30); delay(500) ; digitalwrite(mada5, LOW) ; digitalwrite(mada6, LOW) ;} 圖十五 : 控制夾子往上程式碼 ( 圖十五資料來源 : 研究者編寫 ) ( 四 ) 控制夾子往上 ( 如圖十六 ) int up = digitalread(22) ; int down = digitalread(23) ; if(`down == HIGH){ digitalwrite(mada5, LOW) ; digitalwrite(mada6, HIGH) ; servo_6.write(180) ; delay(500) ; digitalwrite(mada5, LOW) ; digitalwrite(mada6, LOW) ;} 圖十六 : 控制夾子往下程式碼 ( 圖十六資料來源 : 研究者編寫 ) ( 五 ) 控制夾子左右 ( 如圖十七 ) if(`vrx <= 495 ){ digitalwrite(mada1, HIGH) ; digitalwrite(mada2, LOW) ; } if(`vrx >= 505 ){ digitalwrite(mada1, LOW) ; digitalwrite(mada2, HIGH) ; } if(`vrx > 495 & vrx < 505 ){ digitalwrite(mada1, LOW) ; digitalwrite(mada2, LOW) ; } 圖十七 : 控制夾子左右程式碼 ( 圖十七資料來源 : 研究者編寫 ) 7

內部結構圖 ( 如圖十九 ~ 圖二十 ) 參結論圖十九 : 夾娃娃控制板圖二十 : 控制前後左右及上下 ( 圖十九資料來源 : 研究者拍攝 ) ( 圖二十資料來源 : 研究者拍攝 ) 一研究成果我們做完這個研究後, 必須使用搖桿模組控制夾子的前後左右, 藉由按鈕模組控制夾子的上下

9 ( 六 ) 控制夾子前後 ( 如圖十八 ) if(`vry <= 495 ){ digitalwrite(mada3, HIGH) ; digitalwrite(mada4, LOW) ; } if(`vry >= 505 ){ digitalwrite(mada3, LOW) ; digitalwrite(mada4, HIGH) ; } if(`vry > 495 & vrx < 505 ){ digitalwrite(mada3, LOW) ; digitalwrite(mada4, LOW) ; } 圖十八 : 控制夾子前後程式碼 ( 圖十八資料來源 : 研究者編寫 ) 三內部結構圖 ( 如圖十九 ~ 圖二十 ) 參結論圖十九 : 夾娃娃控制板圖二十 : 控制前後左右及上下 ( 圖十九資料來源 : 研究者拍攝 ) ( 圖二十資料來源 : 研究者拍攝 ) 一研究成果我們做完這個研究後, 必須使用搖桿模組控制夾子的前後左右, 藉由按鈕模組控制夾子的上下想要遊玩必須用悠遊卡通過 RFID 模組來解鎖, 在解鎖的同時機器會記錄解鎖的次數, 次數到達一定目標時將可免費遊玩一次, 在遊玩的時候能夠使用甩爪來取物這次研究的專題製作過程雖然有波折, 但在這次製作的過程中, 我們學習到了許多專業知識, 包含了 arduino 程式的使用以及一些相關的機械製造知識, 也完成了我們當初對於研究的想法 8

10 二發生的問題 ( 一 ) 電量不足問題在使用時我們原本是接 arduino 開發板的電, 結果我們發現在使用馬達的時候常常因電量不夠而造成馬達無法轉動的現象, 所以我們改用 9v 馬達來當電量使用, 結果依然無法改變電量不足的問題, 後來我們使用了變壓器直接由 110v 轉 15v 來使用, 使用變壓器後問題就解決了 ( 二 ) 零件問題在使用模組搖桿時, 常常發現接觸不良但經過重新校正後能正常使用了在使用 RFID 模組時一開始甚麼都偵測不到, 但發現是程式碼沒打好重新修改後就能用了三總結夾娃娃機是許多人的兒時回憶, 是許多六七年級生的回憶, 但因現今社會中常有不良分子會逗留於夾娃娃機店內, 所以許多家長對夾娃娃機店產生了負面想法, 當然也會制止自己的小孩流連於夾娃娃機店因此我們想出這個把夾娃娃機縮小化的研究專題, 希望能夠以降低生產成本的方式讓每個家庭都能擁有它藉由普及化進入家庭的方式, 減少小孩到夾娃娃機店的機會, 避免受到不良分子的影響, 同時全家大小都能在安全的環境中, 共享夾娃娃機的樂趣肆引註資料賀桂芬辜樹仁 ( 2016 ) 天下雜誌台北市 : 天下雜誌出版社梅克工作室 (2014) Arduino 微電腦控制實習新北市 : 台科大圖書郭瀞文 (2014 年 ) Arduino 微電腦控制實習 : 邁向 AMA 中級先進微控制器應用認證新北市 : 台科大圖書陳會安 (2015 年 ) 新觀念 Android 程式設計範例教本台北市 : 旗標出版股份有限公司 9

全國寺院宮廟基本資料調查表

全國寺院宮廟基本資料調查表全國孝院宮廟基本資料 ( 僅含宗教團體提供部分 ) 本孝廟基本資料係由本部轉請各直轄市縣 ( 市 ) 政府尌轄內宗教團體提供資料彙集而成, 調查期間為本 (99) 年 4 月至 7 月中旬, 包含孝廟 3 千餘間, 約佔全國孝廟數之 30% 除孝廟基本