國立聯合大學電資學院
金腦獎參賽作品
《一箱搞定》
組合式 LED 行動電子看板
與無線傳輸之應用
《All in the suitcase》
Lego-like portable LED bulletin
board & application of wireless
transmission.
摘 要
LED 電子看板已普遍地應用於日常生活中，舉凡車站、醫院、大賣場、店 家門市、甚至夜市攤販等大小場合皆可見其蹤影，其重要性不言可喻；有鑒於此， 我們的作品：一箱搞定–組合式 LED 行動電子看板與無線傳輸之應用，由傳統 LED 電子看板發想，不僅具備了既有產品之基本功能，也增添了一些貼心創意， 讓此應用持續發揚光大。 在軟體方面，結合目前火紅的智慧型手持裝置，精心設計之 APP 讓使用者 可以無線傳輸(藍芽)即時更新看板訊息，相較於傳統 LED 電子看板需以有線傳 輸(RS232)為之，顯然方便許多。另外，在 PC 端，也建立了一個人機介面，讓 使用者可設計任意的圖案(icon)，並顯示於 LED 電子看板，如此，除了增加 LED 電子看板的可看性，也在應用過程中多了一些趣味性、自主性。 在硬體方面，我們將 LED 點矩陣模組化，巧妙結合機構與電子的模組化特 色，讓使用者能夠任意組合出電子看板之幾何形狀(M 行/N 列)，機構部分就已非 所有傳統 LED 電子看板所能辦到，而更重要的是這些 LED 點矩陣模組具備自動 點名之功能，也就是說每塊模組能自動判斷位於幾何行列中的位置，過程中無需 做額外的硬體定址，自動點名過程中也可檢視出(人眼)功能異常的模組，大大減 少了偵錯、維修的時間。另外，電子看板於拆解後可輕易堆疊收納，滿足可攜性 之功能。 在電源方面，我們提供雙電源系統，讓使用者依照環境或需求自行選擇使用 市電或行動電源，讓使用上更為彈性，真正達到行動電子看板之訴求。目 錄
一、研究背景、動機與目的--- P.03
二、文獻探討--- P.04
三、研究流程--- P.06
1. 運作原理
2. 流程分析
3. 實驗結果
四、研究內容---P.15
1. 創新創意設計
2. 預期功能說明
五、結論與建議--- P.18
一、研究背景、動機與目的
以往需要透過電腦以有線傳輸(RS232 or USB)來更新電子看板之內容，造成 使用時機的機動性有所限制，值得加以改良；而現今科技的進步，幾乎人手一個 智慧型手持裝置(手機或平板)，其普及化的速度，可由手機大廠的白熱化競爭， 窺其一斑。有鑑於此，我們利用 Android 作業系統設計一個專屬的 App 人機介面， 並將之放在 Google play 平台，方便使用者透過智慧型手持裝置取得該控制介 面，只要使用者擁有權限(藍牙需先進行配對)，即可登入、使用這個 App 應用程 式，達到利用智慧型手持裝置進行無線、即時更新電子看板內容的功能。 受限於傳統 LED 電子看板的設計，使用者沒有辦法自行變更顯示之幾何形 狀，顯然在使用環境的可變性上受到限制，也是值得加以改良的地方。借助 Lego 的概念，我們將 LED 點矩陣模組化，使其具備可自由拼裝的功能，讓使用者可 隨心所欲改變 LED 電子看板的行列大小比例；藉由模組化的設計，看板能夠輕 易拆裝、收納，此點亦讓本 LED 電子看板具備高度的可攜性。另外，為了增加 產品的可靠性，當模組有故障時(前述的自動點名功能，可輕易找出故障的模 組)，使用者可自行拆裝、更換備用模組，無需寄回廠商維修，降低維修成本(時 間與金錢)，大大提升產品的可使用率。 另一方面，我們利用 Virtual Basic 2010 設計出 PC 端的應用程式，讓使用者 自行設計出獨一無二、專屬於自己的 icon，並將 icon 傳送至 LED 電子看板上來 顯示，這也是傳統 LED 電子看板所沒有的特點。二、文獻探討
1. 軟硬體架構 (1) 主體架構 (2) 軟硬體架構 Android App PC-VB 設計 主 控 板 LED 點矩陣 模組2. 自行開發之核心軟體程式、核心硬體電路 (1) 核心軟體程式 ◎ Android APP ◎ VB人機介面設計icon (2) 核心硬體電路 ◎主控板 ●原先的主控板(可見下圖)只有8 bit MCU，而藍牙模組和字庫IC 皆放置於轉接板上，並透過排線連接至主控板，但此版本的主 控板體積較大，且拿排線來與主控板做連結的方法也不是很理 想；因此，我們重新設計主控板電路，將 8 bit MCU、藍牙模 組和字庫IC同時置於主控板上。
●因應PC端-VB的icon設計，而增加 Mini USB 接頭。
●將電源與訊號線整合在牛角接頭裡，可省下不必要的外部接線 (這是一般舊設計的致命傷)，讓組裝過程不再是夢靨。 ※ 改 良 前 排 線 主控版 （8 bit MCU） 轉接板 （藍芽模組+字庫 IC） ※ 改 良 後 主控制板：內含 8 bit MCU、 藍芽模組和字庫 IC。
三、研究流程
1. 運作原理 ◎Android APP ●可到 Google play 下載我們所開發出的 A P P ●透過無線藍牙裝置傳輸 ●按下自動點名(自動判斷位置)按鈕，LED 點矩陣模組會重新判斷自己的位 置，此過程中若有異常我們也能即時發現。 ◎VB 人機介面設計 icon ●設計一 VB 人機介面提供 PC 端的使用者自行設計 icon。 ●使用者可選擇設計單元(一或二 LED 單元模組)。 ●畫面一開始顯示類似於 LED 點矩陣模組的圖像讓使用者恩設計 icon。 ●icon 設計完後透過 Mini USB 接頭傳送至 LED 行動電子看板顯示。 ●目前不使用 APP 設計此一介面的原因，大部分是因為智慧型手持裝置的 螢幕大小因素，而現今螢幕越做越大，未來將嘗試在智慧型手持裝置設計 此功能。◎主控板
●主控制板(內含8 bit MCU、藍牙模組和字庫IC、Mini USB) 。 ●可接收手機端以及電腦端的訊號，再交由8 bit MCU作後續的動作。 ◎LED點矩陣模組 ●我們以16x16點矩陣解析度構成一個顯示單元，這樣的解析度不但可 以清楚顯示英文大小寫字母與阿拉伯數字，對於常用的“細明體”中文 字型，也能有相當不錯的顯示效果。 ●每一塊顯示單元有上/下/左/右4個公(母)插槽，這些公母插槽可依LED 電子看板的大小(矩形)做任意組裝，很像Lego積木的概念，只需要設 計一種尺寸的電路板(即顯示單元)，即可滿足不同大小與形狀的電子 看板。 ●模組化後的顯示單元可以隨插即用，一旦LED看板被更動，系統的韌 體機制會讓每塊顯示單元上的MCU會彼此溝通，並重新定位排序， 甚至改變看板顯示中之文字、圖案的大小，無需重新設計過硬體或軟 體。
2. 流程分析 ◎主控板軟體流程： 是 PC 端 選擇人機介面 端 偵測有無新訊號 呼叫 flash 舊有資訊 透過藍牙傳送資 訊至 LED 點矩陣 開始 LED 點矩陣 顯示訊息 接收電腦所 傳送的資訊 接收 APP 所 傳送的資訊 直接覆蓋 flash 舊有資訊 傳送至字庫 IC 進行解碼 送至 flash 儲存 有 無 判斷訊號來源是 否為 PC 端 否 結束 智慧型電子載具端
◎LED 點矩陣硬體流程： 顯示錯誤訊息 任意拼裝 LED 點矩陣大小 偵測 LED 點矩陣間 連接是否成功 自動點名 接收 BUS 線上訊息 並解碼 表現動畫效果 開始 結束 是 否
◎LED TALK APP 軟體流程圖： 手機無內建的藍牙裝置 使用者必須 離開配對 取得手機支援的 藍牙裝置 進行藍牙配對 建立藍牙裝置 並用 UUID 碼建立 建立輸出連線串流 輸入文字傳送 關閉 BluetoothSocket 和輸出串流 開始 未啟動 成功 失敗
3. 實驗結果
◎影片網址：
四、研究內容
1. 創新創意設計
(1) 創新創意設計 ◎LED點矩陣模組化 ● 類似 Lego 的自由組裝功能 相對於市面上制式化的LED電子看板，我們的產品可說「客製化」 LED電子看板，將LED點矩陣模組化後，使其具備類似 Lego 的自由 組裝功能。(每一個模組有其ID位置) ●自動點名 每塊模組會自動判斷所在位置，而無需另外做硬體的定址。 ◎無線傳輸 無線藍芽傳輸，增加傳輸的便利性 ◎VB 設計 icon P C 端的使用者可自行設計 icon，將其顯示到LED電子看板，如此一 來就具備獨一無二可吸引他人的特點。 ◎雙電源系統 市電或行動電源。 (2) 前瞻性與延展性 ○1 前瞻性 把LED電子看板變成可租借之即時訊息播放媒介，達到人人都可以 “做廣告”的一個低成本、高效益之大眾傳播平台。 ○2 延展性 可靠性高，避免缺一而全損。 利用箱子做一個立架方便使用者架設行動電子看板。2. 預期功能說明
(1)Android APP軟體 ○1 傳輸無線化，即時更新看板內容 以往更改訊息須透過電腦進行 訊息更新（有線傳輸），我們透過 無線藍牙裝置傳輸，打造全面無線 化。 ○2 控制程式取得方便 只要到 Google play 下載我們 所開發出的 A P P 軟體，並利用此 A P P 介面軟體與我們所設計出的 L E D 電子行動看板進行藍牙配對 ，配對成功後，即可控制 L E D 電子行動看板。 (2)Lego 型的 LED 點矩陣模組 ○1 隨心所欲改變看板大小 我們以 L e g o 積木的概念 設計出 L E D 點矩陣模組，透過 模組上的公、母插頭連結，可像 積木般隨時進行組合與拼裝，依 使用者所需調整看板大小。 ○2 任意拼裝，自動判斷位置 L E D 電子行動看板由 L E D 點矩陣模組拼裝組合而成，每塊 板子會互相溝通，藉此判斷所屬 位置，無須以特定編號進行組裝 ，即可正常顯示且便於維護。○3 可靠性高─避免缺一而全損 看板部分毀損，可利用單元模 組自行更換。 ○4 拆裝快速，攜帶方便 整組 L E D 電子行動看板拆卸後 ，可由大面積化為小體積，放進皮箱 內達到攜帶功能，無需煩惱大面積 L E D 電子行動看板的搬移問題。 物品 重量 箱子淨重 1.425kg Adapter 0.405kg 主控板 0.03kg 單元模組淨重(1 塊) ≒0.225kg 總重(箱子+ Adapter +主控板+8 塊單元模組) 3.675kg (3)雙電源系統-市電與行動電源 使用者可依所處環境選擇使用市電 或行動電源。 市電（Adapter） 行動電源 Weight 0.405kg 330g
INPUT AC/1.0A /100-240V DC 5V/1A OUTPUT DC 5V/5.0A/25W MAX DC 5V/2A
容量 18000mAh 替換
