朝陽科技大學

朝 陽 科 技 大 學 資 訊 工 程 系 專 題 成 果 報 告 穿 戴 式 無 線 肌 力 訓 練 計 Wearable Wireless Muscle Training Meter 指 導 教 授 : 劉 省 宏 教 授 專 題 組 員 : 林 澤 沿 (9827005) 謝 宗 原 (9827023) 蕭 立 洋 (9827035) 許 佑 仲 (9827037) 中 華 民 國 101 年 12 月

穿 戴 式 無 線 肌 力 訓 練 計 Wearable Wireless Muscle Training Meter 劉 省 宏 / 林 澤 沿 / 謝 宗 原 / 蕭 立 洋 / 許 佑 仲 朝 陽 科 技 大 學 資 訊 工 程 系 413 台 中 市 霧 峰 區 吉 峰 東 路 168 號 Tel: (04) 23323000 ext. 5211 Fax:(04)23742375 E-mail: shliu@mail.cyut.edu.tw 摘 要 為 了 讓 使 用 者 可 以 隨 時 隨 地 的 知 道 肌 肉 的 使 用 狀 況, 進 而 達 到 訓 練 肌 肉 之 目 的, 本 專 題 成 功 實 現 了 一 個 肌 力 感 測 裝 置, 可 以 即 時 得 知 骨 骼 肌 施 力 等 張 收 縮 和 等 長 收 縮, 與 肌 力 強 度 的 變 化, 利 用 穿 戴 式 裝 置 將 肌 電 圖 訊 號 即 時 顯 示 在 手 持 式 裝 置 上 本 裝 置 採 用 類 比 放 大 電 路 手 持 式 裝 置 MSP430 微 控 制 器 所 完 成 類 比 放 大 電 路 使 用 AD8236 是 目 前 業 界 功 耗 最 低 小 尺 寸 的 儀 表 放 大 器 單 晶 片 則 採 用 MSP430 F5438 的 低 功 耗 以 及 從 待 機 模 式 喚 醒 不 到 5μs 的 高 速 特 性, 進 而 可 有 效 增 加 裝 置 使 用 的 時 間 以 及 採 取 訊 號 的 精 準 度 最 後 並 利 用 由 Eclipse 軟 體 所 設 計 之 圖 形 化 App 程 式 介 面, 提 供 使 用 者 作 進 一 步 的 肌 力 訓 練 關 鍵 詞 : MSP430 F5438 藍 芽 肌 力

Abstract The user can use the the Wearable Wireless Muscle Training Meter, you can always know that the muscle status, and thus achieve the purpose of training the muscles. This device uses analog amplifier circuit, handheld device, the MSP430 microcontroller. Analog amplifier circuit using the AD8236 is the industry's lowest power consumption, small size of the instrumentation amplifier. The single-chip uses the MSP430 F5438 low power consumption as well as less than 5μs high-speed characteristics of wake-up from standby mode, thus can effectively increase the device using the time and take the accuracy of the signal. Finally, and use of the graphical Eclipse software designed App program interface, providing the user for further strength training. Keywords: MSP430 F5438 bluetooth muscles

目 錄 第 一 章 緒 論 -------------------------------------------------------------1 1.1 研 究 目 的 -----------------------------------------------------------1 1.2 研 究 動 機 -----------------------------------------------------------1 1.3 研 究 架 構 -----------------------------------------------------------2 1.4 研 究 分 析 -----------------------------------------------------------2 第 二 章 理 論 ---------------------------------------------------------------3 2.1 肌 電 圖 原 理 --------------------------------------------------------3 第 三 章 系 統 設 計 ----------------------------------------------------------4 3.1 系 統 架 構 ----------------------------------------------------------4 3.2 系 統 開 發 環 境 -------------------------------------------------------5 3.3 肌 力 擷 取 電 路 ------------------------------------------------------6 3.4 微 控 制 器 ----------------------------------------------------------7 3.5 藍 芽 無 線 傳 輸 ------------------------------------------------------9 3.6 系 統 程 式 架 構 -----------------------------------------------------10 3.7 韌 體 程 式 架 構 -----------------------------------------------------11 3.8 軟 體 程 式 架 構 -----------------------------------------------------12 3.9 手 持 式 智 慧 型 裝 置 (Android)-----------------------------------------12 第 四 章 實 驗 過 程 與 成 果 ----------------------------------------------------14 第 五 章 結 論 --------------------------------------------------------------23 第 六 章 參 考 文 獻 --------------------------------------------------------- 24 I

圖 目 錄 圖 (1.1) 研 究 架 構 圖 --------------------------------------------------------2 圖 (3.1) 感 測 系 統 方 塊 圖 ----------------------------------------------------4 圖 (3.2) 手 持 裝 置 介 面 方 塊 圖 ------------------------------------------------5 圖 (3.3) 肌 力 擷 取 電 路 方 塊 圖 ------------------------------------------------6 圖 (3.4) 裝 置 架 構 圖 -------------------------------------------------------10 圖 (3.5) 韌 體 程 式 架 構 圖 ---------------------------------------------------11 圖 (3.6) 接 收 程 式 架 構 圖 ---------------------------------------------------12 圖 (3.7) APP 接 收 程 式 介 面 --------------------------------------------------13 圖 (4.1) EMG 肌 電 放 大 電 路 --------------------------------------------------14 圖 (4.2) 由 電 源 供 應 器 供 應 正 負 3.3 伏 特 -------------------------------------14 圖 (4.3) 手 臂 黏 貼 電 極 片 正 面 圖 ---------------------------------------------15 圖 (4.4) 手 臂 黏 貼 電 極 片 側 面 圖 ---------------------------------------------15 圖 (4.5) 利 用 示 波 器 觀 察 肌 肉 放 大 訊 號 ---------------------------------------16 圖 (4.6) 示 波 器 初 始 訊 號 ---------------------------------------------------16 圖 (4.7) 手 臂 肌 肉 運 動 分 解 動 作 ( 一 )-----------------------------------------17 圖 (4.8) 手 臂 肌 肉 運 動 分 解 動 作 ( 二 ) ----------------------------------------18 圖 (4.9) 手 臂 肌 肉 運 動 分 解 動 作 ( 三 )-----------------------------------------18 圖 (4.10) 手 臂 肌 肉 運 動 時 訊 號 ----------------------------------------------19 圖 (4.11) 開 啟 智 慧 型 手 機 藍 芽 連 線 ------------------------------------------19 圖 (4.12) 選 擇 藍 芽 連 接 裝 置 ------------------------------------------------20 圖 (4.13) 藍 芽 裝 置 連 接, 並 且 訊 號 等 級 為 1------------------------------------21 圖 (4.14) APP 圖 形 顯 示 訊 號 等 級 3--------------------------------------------22 圖 (4.15) APP 圖 形 顯 示 訊 號 等 級 4--------------------------------------------22 II

表 目 錄 表 ( 一 ) 系 統 開 發 環 境 --------------------------------------------------------5 III

第 一 章 緒 論 1.1 研 究 目 的 使 用 者 可 藉 由 手 持 式 裝 置 (Smart Phone or Pad) 經 藍 芽 通 訊 隨 時 隨 地 的 從 穿 戴 式 肌 肉 訓 練 計 瞭 解 肌 肉 活 動 時 的 肌 力 變 化, 包 括 肌 肉 的 意 志 控 制 的 活 動 及 觸 發 活 動, 使 用 者 在 認 識 骨 骼 肌 施 力 等 張 收 縮 和 等 長 收 縮 時, 同 時 了 解 其 肌 力 強 度 的 變 化, 進 而 達 到 訓 練 肌 肉 之 目 的 1.2 研 究 動 機 由 於 在 現 今 多 元 化 的 社 會 中, 有 許 多 患 者 因 患 有 某 些 特 殊 疾 病, 包 含 工 作 傷 害 運 動 傷 害 等 在 內, 造 成 身 體 肌 肉 萎 縮 肌 肉 傷 害 等 身 體 影 響, 病 患 和 傷 患 在 經 過 專 業 醫 師 看 診 與 治 療 後, 必 須 透 過 復 健 來 達 到 肌 肉 恢 復 正 常 的 機 能 現 今 有 許 多 大 醫 院 到 小 診 所 之 中 都 設 有 復 健 科, 要 讓 肌 肉 能 夠 好 好 的 恢 復 機 能 不 外 乎 就 是 要 一 直 動, 目 的 是 要 強 調 肌 肉 的 活 動 性, 但 是 在 復 健 科 裡, 天 天 來 復 健 的 患 者 都 忘 記 了 一 件 重 要 的 事 情, 在 復 健 完 回 家 後, 雖 然 會 感 覺 身 體 非 常 的 舒 適, 但 是 隔 天 回 到 復 健 科 進 行 復 健, 往 往 會 對 著 治 療 師 說 為 什 麼 今 天 身 體 還 是 會 痠 痛, 似 乎 沒 有 好 轉 的 情 況, 這 就 是 患 者 忽 略 了 居 家 復 健 的 觀 念, 許 多 患 者 都 會 誤 以 為, 只 要 天 天 來 復 健 科 報 到 而 進 行 復 健 就 能 改 善 肌 肉 痠 痛 恢 復 肌 肉 的 機 能, 但 是 這 些 都 是 錯 誤 的 觀 念, 如 果 沒 有 加 上 勤 奮 的 居 家 復 健 運 動, 效 果 是 會 大 打 折 扣 的, 復 健 的 療 程 就 會 自 然 的 相 對 拉 長, 這 對 進 行 復 健 的 患 者 與 治 療 師 來 說 是 相 當 不 願 意 見 到 的 結 果 1

1.3 研 究 架 構 圖 (1.1) 研 究 架 構 圖 圖 (1.1) 為 研 究 架 構 圖, 將 電 極 片 貼 至 使 用 者 上 臂 表 面, 量 取 其 肌 力 信 號 經 由 EMG 將 信 號 放 大 後, 由 MSP430 微 控 制 器 將 其 類 比 信 號 轉 換 為 數 位 信 號, 再 由 BlueTooth 將 數 位 信 號 送 至 手 持 式 裝 置, 手 持 式 裝 置 將 接 收 到 的 信 號 分 類 後, 以 圖 形 顯 示 方 式 讓 使 用 者 能 清 楚 得 知 其 肌 肉 信 號 的 變 化 量 1.4 研 究 分 析 一 本 研 究 主 要 包 括 肌 力 感 測 放 大 電 路 微 控 制 器 MSP430 無 線 傳 輸 模 組 二 肌 力 訊 號 則 使 用 藍 芽 模 組 進 行 傳 輸 三 將 感 測 系 統 訊 號 經 由 微 控 制 器 MSP430 做 訊 號 擷 取 並 經 AC/DC 轉 換, 最 後 搭 配 藍 芽 無 線 傳 輸 模 組, 完 整 架 構 出 藍 芽 無 線 肌 力 訓 練 裝 置 四 肌 力 感 測 裝 置 在 使 用 者 進 行 量 測 的 同 時, 微 控 制 器 MSP430 會 在 同 一 時 間 把 感 測 到 的 肌 力 訊 號 轉 換 為 數 位 訊 號, 經 由 藍 芽 模 組 傳 輸 到 手 持 式 裝 置, Android 接 收 的 藍 芽 訊 號 經 由 eclipse 所 設 計 的 App 程 式 進 行 分 類 並 以 圖 形 顯 示 於 手 持 式 裝 置 五 整 體 架 構 完 成 後, 讓 使 用 者 了 解 肌 肉 實 際 運 動 狀 況, 是 否 正 確 訓 練 到 指 定 部 位 的 肌 肉 2

第 二 章 理 論 2.1 肌 電 圖 (Electromyography, EMG) 由 一 運 動 神 經 元 所 引 發 的 肌 肉 動 作 電 位 為 運 動 單 位 動 作 電 位, 當 電 極 偵 測 一 連 串 的 運 動 單 元 動 作 電 位 訊 號 稱 為 肌 電 訊 號 (Electromyography Signal) 一 般 慣 稱 所 量 測 到 的 訊 號 為 肌 電 圖 (Electromyography,EMG) 藉 由 肌 電 圖 電 位 訊 號 的 大 小 可 以 判 定 肌 肉 的 活 性 : 若 電 位 訊 號 越 大, 代 表 同 時 有 許 多 肌 肉 纖 維 收 縮, 則 肌 肉 的 活 性 就 越 大 在 生 理 研 究 中, 肌 電 訊 號 代 表 肌 肉 活 動 狀 況, 有 助 於 評 估 生 理 壓 力 狀 況, 如 肌 肉 疲 勞 反 應 (Fatigue), 可 視 為 肌 肉 運 動 效 能 降 低 肌 肉 運 動 過 程 ( 收 縮 / 舒 張 ) 則 可 以 反 應 在 表 面 肌 電 訊 號 上 3

第 三 章 系 統 設 計 3.1 系 統 架 構 本 系 統 主 要 設 計 監 測 肌 肉 運 動 時 所 產 生 的 生 理 狀 況, 系 統 主 要 以 微 控 制 器 MSP430 為 核 心 架 構, 利 用 黏 貼 於 受 測 者 身 上 的 電 極 片 擷 取 肌 力 訊 號, 經 由 傳 輸 線 送 至 肌 力 放 大 電 路 圖 做 訊 號 調 整, 並 將 肌 力 訊 號 擷 取 後 傳 送 至 MSP430 內 部 的 類 比 數 位 轉 換 器 (ADC12), 將 類 比 訊 號 轉 換 成 數 位 訊 號, 再 將 轉 換 後 的 資 料 經 由 藍 芽 傳 輸 至 遠 端 系 統, 遠 端 系 統 將 接 收 的 資 料 在 人 機 介 面 上 即 時 顯 示 圖 (3.1) 為 感 測 系 統 方 塊 圖, 肌 力 信 號 經 由 EMG 將 信 號 放 大, 由 MSP430 微 控 制 器 將 肌 力 類 比 信 號 轉 換 為 數 位 信 號, 再 由 非 同 步 串 列 傳 輸 模 式 (UART) 將 數 位 訊 號 傳 送 至 藍 芽 模 組 (BlueTooth) 圖 (3.2) 為 手 持 裝 置 介 面 方 塊 圖, 當 手 持 式 裝 置 接 收 到 藍 芽 模 組 傳 輸 的 訊 號, 藉 由 App 程 式 進 行 訊 號 分 類 並 以 圖 形 顯 示 方 式 讓 使 用 者 能 清 楚 得 知 其 肌 肉 信 號 的 變 化 量 圖 (3.1) 感 測 系 統 方 塊 圖 4

圖 (3.2) 手 持 裝 置 介 面 方 塊 圖 3.2 系 統 開 發 環 境 電 路 設 計 微 控 制 器 APP 接 收 程 式 軟 體 設 備 Protel DXP IAR System Embedded Workbench 6.0 Evaluation Android SDK Java 開 發 套 件 JDK Eclipse 硬 體 設 備 Pad MSP430F5438 晶 片 組 通 訊 設 備 Bluetooth 表 ( 一 ) 系 統 開 發 環 境 5

3.3 肌 力 擷 取 電 路 由 於 人 體 肌 肉 的 訊 號 太 過 微 小, 所 以 容 易 受 到 各 式 各 樣 的 外 部 雜 訊 干 擾, 造 成 很 多 不 必 要 的 訊 號 頻 段 影 響 肌 電 訊 號 的 品 質, 為 了 得 到 我 們 所 需 的 訊 號 頻 段, 在 訊 號 傳 送 至 微 控 制 器 前, 會 先 在 電 路 設 計 一 組 前 置 放 大 器 將 訊 號 做 放 大 圖 (3.3) 為 肌 力 擷 取 電 路 方 塊 圖, 以 表 面 電 極 至 於 上 臂 上, 量 取 極 微 弱 的 肱 二 頭 肌 電 位 變 化, 前 置 放 大 器 採 儀 表 放 大 器 AD8236, 用 於 將 肌 電 圖 的 向 量 信 號 萃 取 出 為 單 極 信 號, 其 放 大 倍 率 為 10 倍 帶 通 濾 波 器 的 頻 寬 為 100~1000 Hz, 再 將 此 微 弱 信 號 放 大 100 倍, 可 顯 示 肌 電 信 號 於 示 波 器 上 再 將 此 信 號 積 分, 可 評 估 出 此 肌 力 信 號 的 大 小 變 化 量 圖 (3.3) 肌 力 擷 取 電 路 方 塊 圖 6

3.4 微 控 制 器 本 系 統 適 用 德 州 儀 器 (Texas Instruments) 出 本 的 MSP430 F5438 單 晶 片 作 為 系 統 的 微 控 制 器 MSP430 F5438 為 一 16bit 超 低 率 的 微 控 器, 其 擁 有 256KB Flash 16KB RAM, 足 以 供 應 用 程 式 的 發 展 及 快 速 除 錯 更 改 程 式 的 功 能 MSP430 F5438 特 性 及 優 勢 : 1. 極 為 省 電 的 整 體 架 構, 可 有 效 延 長 電 池 壽 命 低 電 源 電 壓 範 圍 :1.8 V 至 3.6 V 操 作 模 式 (Active Mode,AM): 1. 所 有 的 系 統 時 脈 處 於 活 動 狀 態 2. 230μA/ MHz 的 頻 率 為 8 MHz,3.0 V 五 種 省 電 模 式 : 1. 省 電 模 式 0(LPM0): 僅 SMCLK,ACLK 和 MCLK 訊 號 保 持 活 動 狀 態 2. 省 電 模 式 1(LPM1): 僅 SMCLK,ACLK 動 作 3. 省 電 模 式 2(LPM2): 僅 ACLK 與 直 流 產 生 器 動 作 4. 省 電 模 式 3(LPM3): 僅 ACLK 動 作 5. 省 電 模 式 4(LPM4): 所 有 時 脈 皆 停 止 2. 從 待 機 模 式 喚 醒 在 不 到 5μs 16bit RISC 架 構 內 存 記 憶 體 25MHz System Clock 3. 俱 備 12bit 類 比 數 位 轉 換 器 (Analog-to-Digital Converter,A/D) 內 建 RC 震 盪 電 路, 可 作 為 類 比 數 位 轉 換 模 組 的 時 脈 來 源 內 建 參 考 電 壓 生 產 電 路, 分 為 1.5V 和 2.5V 兩 種 參 考 電 壓 可 從 內 外 部 提 供 7

4 個 內 部 輸 入 通 道, 可 以 轉 換 溫 度 ACC 和 外 部 參 考 電 壓 8 個 外 部 輸 入 通 道, 可 以 轉 換 外 部 類 比 訊 號 16 個 12 位 元 的 暫 存 器 儲 存 轉 換 結 果 ADC 的 核 心 電 路 將 類 比 訊 號 轉 以 12 位 元 來 表 示 的 數 位 訊 號 儲 存 在 轉 換 記 憶 體 內 ADC 使 用 兩 個 可 規 劃 可 選 擇 的 電 壓 準 位 (VR+ VR-) 來 定 義 最 高 和 最 低 的 轉 換 電 壓 範 圍 和 定 義 滿 刻 度 零 刻 度 讀 取, 當 輸 入 電 壓 大 於 或 等 於 VR+ 時 輸 出 為 滿 刻 度 4095(0FFFh), 當 輸 入 電 壓 小 於 或 等 於 VR- 時 輸 出 為 0 參 考 電 壓 準 位 (VR+ VR-) 和 輸 入 通 道 被 定 義 再 轉 換 控 制 記 憶 體 ADC12MCTLx 的 位 元 4~6 來 定 義,ADC 轉 換 公 式 為 : Nadc=4095 x (Vin- Vr-) / (Vr+-Vr-) 當 只 有 外 部 參 考 電 壓, 可 利 用 REFON 位 元 將 內 部 參 考 電 壓 開 關 以 節 省 電 力 消 耗 由 於 參 考 電 壓 準 位 VR+ 和 VR- 定 義 了 滿 刻 度 和 零 刻 度 的 類 比 輸 入 上 下 限, 所 以 在 使 用 時 類 比 輸 入 電 壓 必 須 控 制 不 要 超 過 VR+ 或 低 於 VR-, 此 外 類 比 輸 入 電 壓 也 不 可 以 超 過 電 源 電 壓 Vcc 和 低 於 Vss 4. 非 同 步 串 列 傳 輸 (UART) 非 同 步 串 列 傳 輸 是 指 傳 送 端 與 接 收 端 並 不 使 用 相 同 的 時 脈 來 源, 兩 端 各 自 產 生 相 同 的 胞 率, 其 傳 送 一 個 位 元 組 的 方 式 為 : 傳 送 端 將 第 一 個 位 元 一 個 位 元 的 資 料 經 傳 輸 線 傳 出 去, 直 到 八 位 元 全 部 傳 送 完 為 止, 而 接 收 端 則 以 相 同 的 速 度 從 傳 輸 線 上 一 個 位 元 一 個 位 元 的 接 收 資 料, 直 到 八 個 位 元 為 止, 如 此 完 成 一 個 位 元 組 的 傳 送 與 接 收 8

3.5 藍 芽 無 線 傳 輸 藍 芽 (Bluetooth), 是 一 種 無 線 個 人 局 域 網 (Wireless PAN), 成 本 低 效 益 高 可 以 在 短 距 離 範 圍 內 隨 意 無 線 連 線 的 藍 牙 技 術 標 準 主 要 研 究 在 行 動 數 據 裝 置 ( 如 行 動 電 話 ) 和 電 腦 及 其 他 配 件 間 進 行 低 功 耗 低 成 本 無 線 通 訊 連 線 的 方 法 主 要 特 點 : 操 作 頻 段 :2.4GHz 工 業 科 學 醫 療 (Industrial Scientific Medical;ISM) 頻 段 傳 輸 範 圍 10M 到 100M 使 用 跳 頻 展 頻 技 術 (Frequency Hopping Spread Spectrum;FHSS) 最 高 可 支 援 八 個 連 結 埠 低 耗 電 量 低 成 本 內 建 安 全 耐 用 性 易 用 性 及 點 對 點 網 路 等 功 能 支 援 同 步 和 非 同 步 傳 輸 模 式, 易 與 TCP/IP 整 合 成 網 路 應 用 範 圍 : 行 動 電 話 和 免 提 裝 置 之 間 的 無 線 通 訊, 這 也 是 最 初 流 行 的 應 用 特 定 距 離 內 電 腦 間 的 無 線 網 路 電 腦 與 外 設 的 無 線 連 線, 如 : 滑 鼠 耳 麥 印 表 機 等 藍 牙 裝 置 之 間 的 檔 案 傳 輸 傳 統 有 線 裝 置 的 無 線 化, 如 : 醫 用 器 材 GPS 交 管 裝 置 數 個 乙 太 網 之 間 的 無 線 橋 架 7 代 家 用 遊 戲 機 的 手 柄,PS3 PSP Go Nitendo Wii 依 靠 藍 牙 支 援, 使 PC 或 PDA 能 透 過 手 機 的 數 據 機 實 作 撥 號 上 網 即 時 定 位 系 統 (RTLS), 應 用 " 節 點 " 或 " 標 籤 " 嵌 入 被 跟 蹤 物 品 中 讀 卡 器 從 標 籤 接 收 並 處 理 無 線 訊 號 以 確 定 物 品 位 置 9

3.6 系 統 程 式 架 構 圖 (3.4) 裝 置 架 構 圖 主 要 以 MSP430 微 控 制 器 為 核 心, 肌 電 訊 號 利 用 黏 貼 於 受 測 者 身 上 的 電 極 片 擷 取, 經 由 傳 輸 線 傳 至 肌 電 放 大 電 路 做 訊 號 放 大, 再 將 量 測 到 的 訊 號 經 ADC12 將 類 比 訊 號 轉 換 成 數 位 訊 號 這 些 肌 電 迅 號 的 數 位 訊 號 再 經 由 微 控 制 UART 方 式 控 制 藍 芽 端 將 資 料 傳 至 遠 端 智 慧 型 裝 置 並 以 APP 接 收 程 式 做 接 收 並 且 以 圖 形 顯 示 圖 (3.4) 為 裝 置 架 構 圖, 裝 置 架 構 圖 主 要 分 為 感 測 裝 置 與 手 持 式 裝 置, 感 測 裝 置 含 EMG 訊 號 放 大 電 路 MSP430 微 控 制 器 藍 芽 模 組, 主 要 功 能 為 : 將 訊 號 經 由 EMG 放 大 電 路 放 大 訊 號, 由 MSP430 轉 換 並 傳 輸 至 藍 芽 模 組 發 射 信 號 至 手 持 式 裝 置, 手 持 式 裝 置 含 智 慧 型 裝 置 (Smart phone Pad) App 程 式, 主 要 功 能 為 : 智 慧 型 裝 置 再 接 收 藍 芽 模 組 所 發 射 的 信 號, 經 App 程 式 將 資 料 接 受 並 分 類, 再 由 圖 形 化 界 面 顯 示 10

3.7 韌 體 程 式 架 構 圖 (3.5) 韌 體 程 式 架 構 圖 圖 (3.5) 為 韌 體 程 式 架 構, 利 用 MSP430F5438 微 控 制 器 內 建 的 Timer 在 同 一 時 間 啟 動 12bits ADC 類 比 數 位 轉 換 器 連 續 轉 換 由 EMG 量 取 的 肌 力 信 號 轉 換 為 數 位 信 號 後, 再 利 用 內 建 UART 傳 送 封 包 至 藍 芽 進 行 無 線 的 傳 輸 11

3.8 軟 體 程 式 架 構 圖 (3.6) APP 接 收 程 式 架 構 圖 圖 (3.6) 為 APP 接 收 程 式 架 構 圖,APP 接 收 程 式 主 要 功 能 是 利 用 手 持 裝 置 的 藍 芽 與 藍 芽 模 組 建 立 序 列 埠 通 訊 方 式, 將 資 料 成 功 地 接 收, 並 分 成 5 種 等 級 以 圖 形 顯 示 藍 芽 通 訊 步 驟 如 下 : 1. 搜 尋 已 配 對 的 或 接 收 範 圍 內 的 裝 置 2. 與 藍 芽 模 組 連 接 3. 接 收 資 料 12

3.9 手 持 式 智 慧 型 裝 置 (Android) 接 收 程 式 主 要 功 能 以 UART 控 制 藍 芽 接 收 由 系 統 端 傳 送 來 的 資 料 利 用 APP 程 式 建 立 序 列 埠 通 訊 方 式 將 資 料 成 功 地 接 收, 並 把 接 收 到 的 訊 息 以 圖 形 方 式 顯 式 圖 (3.7) APP 接 收 程 式 介 面 13

第 四 章 實 驗 過 程 與 成 果 4.1 EMG 電 路 測 試 圖 (4.1) EMG 肌 電 放 大 電 路 實 驗 步 驟 1: 將 電 源 供 應 器 調 整 正 負 3.3 伏 特, 提 供 肌 電 放 大 電 路 使 用 圖 (4.2) 由 電 源 供 應 器 供 應 正 負 3.3 伏 特 14

實 驗 步 驟 2: 受 測 者 在 手 臂 三 處 上 黏 貼 電 極 片, 使 用 示 波 器 觀 察 訊 號 波 形 圖 (4.3) 手 臂 黏 貼 電 極 片 正 面 圖 圖 (4.4) 手 臂 黏 貼 電 極 片 側 面 圖 15

圖 (4.5) 利 用 示 波 器 觀 察 肌 肉 放 大 訊 號 圖 (4.6) 示 波 器 初 始 訊 號 16

實 驗 步 驟 3: 受 測 者 進 行 手 臂 肌 肉 運 動, 肌 肉 運 動 將 分 解 成 3 個 動 作, 並 觀 察 示 波 器 的 波 形 訊 號 圖 (4.7) 手 臂 肌 肉 運 動 分 解 動 作 ( 一 ) 17

圖 (4.8) 手 臂 肌 肉 運 動 分 解 動 作 ( 二 ) 圖 (4.9) 手 臂 肌 肉 運 動 分 解 動 作 ( 三 ) 18

圖 (4.10) 手 臂 肌 肉 運 動 時 訊 號 4.2 藍 芽 無 線 傳 輸 測 試 實 驗 步 驟 1: 開 啟 藍 芽, 先 將 智 慧 型 手 機 與 藍 芽 傳 輸 模 組 配 對 圖 (4.11) 開 啟 智 慧 型 手 機 藍 芽 連 線 19

實 驗 步 驟 2: 按 下 搜 尋, 並 選 擇 要 連 接 的 藍 芽 連 線 裝 置 圖 (4.12) 選 擇 藍 芽 連 接 裝 置 20

實 驗 步 驟 3: 選 擇 藍 芽 連 接 裝 置 後, 按 下 連 接, 當 連 接 成 功 後, 智 慧 型 手 機 APP 程 式 將 會 接 收 藍 芽 傳 輸 數 位 訊 號 分 成 5 個 等 級, 並 以 圖 形 方 式 顯 示 在 手 機 介 面 上 圖 (4.13) 藍 芽 裝 置 連 接, 並 且 訊 號 等 級 為 1 21

圖 (4.14) APP 圖 形 顯 示 訊 號 等 級 3 圖 (4.15) APP 圖 形 顯 示 訊 號 等 級 4 22

第 五 章 結 論 在 本 研 究 中, 我 們 應 用 了 Android 系 統 寫 出 一 套 App 程 式, 可 以 安 裝 應 用 在 現 代 社 會 很 流 行 的 智 慧 型 手 機 或 是 平 板 電 腦 上, 並 且 搭 配 使 用 了 藍 芽 模 組 將 訊 號 傳 送 至 智 慧 型 裝 置 上, 我 們 可 以 輕 鬆 的 透 過 手 機 來 觀 察 肌 肉 的 等 張 收 縮, 我 們 在 第 三 章 系 統 設 計 有 介 紹 到 藍 芽 無 線 傳 輸, 無 線 傳 輸 裝 置 最 大 的 優 點 在 於 方 便 攜 帶, 而 且 輕 量 化 也 不 會 有 任 何 的 雜 訊 干 擾, 在 實 驗 的 過 程 中, 肌 力 放 大 電 路 需 要 電 源 供 應 器 輸 出 正 電 壓 3.3 伏 特 與 負 電 壓 3.3 伏 特, 我 們 在 完 成 所 有 實 驗 後, 增 加 了 電 壓 轉 換 電 路, 並 且 將 所 有 的 電 路 圖 集 結 在 一 起,Layout 所 有 電 路 圖, 製 作 成 PCB 電 路 板, 最 後 我 們 完 成 的 就 是 一 個 無 線 的 肌 肉 訓 練 計 23

第 六 章 參 考 文 獻 [1]http://www.ti.com/ww/tw/index.html?DCMP=tw&HQS=Other+OT+tw2_home_domain [2] http://www.ti.com/lit/ug/slau208k/slau208k.pdf [3] M Smertneck / W. Goh, Timer_B, Toggle P1.0, CCR0 Cont. Mode ISR, DCO SMCLK 2008 [4] M Smertneck / W. Goh, USCI_A0, 115200 UART Echo ISR, DCO SMCLK 2008 [5] http://www.ti.com/lit/ug/slau208k/slau208k.pdf 24