偵煙探測器成品之開發

期末期間的一個重要工作，是依產業界的標準流程，以工業及電路板製程方式實現所規 劃之電路，完成一個偵煙探測器裝置以為本案之具體化成果，其重要意義包括：

1. 相較於傳統手工焊接方式，工業級的電路板，不同電路板之間較無明顯差異，

對於本案之感測偵煙之表現能力方可呈現出一致性，以為後續之實驗驗證。

2. 實際之開發，包括電路之考慮、RF 射頻之考慮、機械規格之考慮、外殼尺寸 適合之考慮、有限空間之考慮等，為對將來產品化的重要經驗。

¾ 根據期中報告之設計與測試結果，研究團隊最後定稿所發展之偵煙探測 器核心電路之軟硬體如下：硬體架構主要三個部門，分別為：

i. 可程式化微處理晶片 ii. 偵煙感測器

iii. 時準單元(Clock Timing Unit)

¾ 三個部門之間工作之系統方塊圖如圖 16 所示：

圖16: 主 要 元 件 系 統 方 塊 圖

¾ 軟體部分則配合圖 16 之系統方塊圖，設計其相應的程式，核心程式流程 圖表示如圖17：

圖17: 核 心 軟 體 動 作 流 程 圖

第五章 成果及貢獻

設計是否符合當初電路規劃，防止電路佈線錯誤造成之功能喪失、

及損毀。

vi. 以人力手工逐步焊製電路板，因本案非量產，故無法請廠商以機械 大量製造，需耗時以人力手工焊製。考慮電路安全及方便驗證偵錯，

將焊接工作分為以下兩階段進行(圖 19)：

1. 焊接電路部分元件以測試供電卻時正常。依電路設計供電來源 可為兩種，分為開發與使用階段來引用。產品化使用階段為9V 電池供電，開發階段則以燒錄介面由燒錄PC 供電。確認不管何 種電源，經穩壓皆可得到3.3V 之電壓電源，此步驟為保護開發 階段避免微控制晶片及相關電路因供電不穩而燒毀。

2. 短路測試及供電測試確立後，再焊接剩餘元件，進行整合功能 測試。

vii. 撰寫電路相關控制程式，諸如按鍵功能、觸發喚醒、LED 控制、蜂 鳴器控制、時準單元(CTU, Clock Timing Unit)初始設置及驗證喚醒訊 號，驗證功能正常符合電路圖所規劃。

viii. 確認硬體操作正常，接著撰寫修改偵煙探測器內部控制程式，並燒 錄成品以供測試。

圖18: 電 路 板 製 作 工 作 流 程

建立BOM

以AutoCAD製圖量測外 殼機械尺寸及其限制

依BOM蒐集材 料元件

電路板Layout

硬體配置檢驗 修正調整

確認電路並製 作

空電路板短路測 試(Open-Short

Test)

焊接部分元件 進行電傳測試

焊接剩餘元件 完成電路

確認並修正送 洗電路

檢視9V電池以及 外部電力供應正

常否

燒錄程式並功 能測試

電路功能異常 進行偵錯

操作功能正常燒錄 偵煙器程式

第五章 成果及貢獻

圖19: 電 路 板 製 作 過 程

依上述步驟開發完成之無線 Zigbee 住宅偵煙器如圖 20 所示。電路板以兩層板製 作，以方便於狹隘的空間中佈置元件。除了主要元件外，在板上留有適當的排針供電路 偵錯與程式軟體發展時使用。圖 20(a)為成品之正面，元件主要包括偵煙感測元件、微 控制晶片、RF 射頻天線、LED、蜂鳴器及按鍵，另外其上提供外接排針，可根據開發 階段或產品階段調整跳線短路選擇供電來源，並使用排針提供不同程式下載介面，因應 不同的燒錄環境使用。圖20(b)顯是成品背面，以輔助晶片與被動元件為主。

(a)正 面

(b)背 面

圖20: 所 製 作 的 偵 煙 探 測 器 成 品