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首頁 技術頻道 微控制器驅動無線模組 氣味信差昇華網路通訊體驗

微控制器驅動無線模組 氣味信差昇華網路通訊體驗

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隨著網路通訊科技進展,讓人們能透過手機的通訊軟體與親朋好友即時聯繫,包括傳送文字、表情符號、貼圖、圖片及影片等訊息。目前通訊軟體沒有傳送氣味的功能,因此本文的構想便結合通訊軟體與發散氣味之產生器,使得通訊軟體具有「氣味信差」的創新分享功能。為了實現此氣味傳遞的創新分享功能,使用者必須搭配一個筆者設計之氣味產生器,其中氣味產生器使用盛群(Holtek)微控制器HT32F0006為主控中心,透過LINE BOT結合聯網功能,以及控制氣味產生器產生三種不同氣味,同時機殼上會產生不同色彩的燈光,而且也會播放一段音樂。「氣味信差」系統可以做到分享人們所喜愛的氣味給家人、朋友,例如玫瑰精油、薰衣草與薄荷等氣味可以帶給人們不同的感受;該產生器在離線模式下也可以獨立當氣味機使用。

訊息導入氣味傳送 活化溝通內涵

由於資訊科技不斷地進步,不只可以讓人們透過通訊軟體傳送文字或圖片即時聯繫,更可以透過傳送貼圖或表情符號的方式來表達自己的想法和感受,讓彼此之間的互動變得有趣、關係更加密切。但現有的通訊軟體並沒有傳送氣味的功能,而本文構思為使用通訊軟體即時分享氣味給家人、好友,達到氣味信差的概念。

目前通訊軟體僅能傳送單一圖片、文字、音樂,市面上也還無法做到傳送氣味,本專題發揮創意,希望為現有通訊軟體加值,新增一個傳送氣味的全新功能,作品以LINE為例,受限於通訊軟體的封閉性,無法直接修改原軟體功能,因此利用LINE軟體的LINE BOT聊天機器人機制,搭配所設計與製作的氣味機,達成使用通訊軟體分享氣味之目的,系統架構與使用情境如圖1所示。使用者A於LINE BOT介面輸入「欲傳送氣味對應的特殊文字」訊息,LINE BOT會將訊息傳送至本文設計的後台網頁;氣味機B內建Wi-Fi連線功能,會接收此氣味對應資料;氣味機B產生相對的氣味,以此間接方式達到信差功能,反向傳送,其程序完全相同。另外,氣味機產生三種單一氣味外,也可進行混合香味,同時也有音樂與燈光效果,達到創新分享的功能。

圖1 「氣味信差」氣味傳遞功能示意圖

氣味信差系統運作三原理解析

本「氣味信差」系統包括三大部分:一,產生氣味的氣味機;二,LINE軟體的LINE BOT聊天機器人機制;三,配合LINE BOT傳訊的伺服器端資料庫與網頁。使用者使用LINE BOT傳送氣味(例如薰衣草)訊息,LINE BOT會將此資料透過後台網頁以Wi-Fi連線方式傳送到氣味機模組上,其中微控制器控制中心透過UART連結並控制Wi-Fi模組。微控制器接收氣味(例如薰衣草)訊息,板子上的GPIO接腳就會輸出高電位,控制繼電器來驅動氣壓幫浦產生訊息對應的香氣(例如薰衣草),以及播出相應的音樂與燈光,達到嗅覺、聽覺以及視覺一體的美好感受。

氣味機整合軟/硬/韌體架構控制音訊播放

硬體架構

氣味產生器之硬體架構如圖2所示,當微控制器透過Wi-Fi模組接收到網頁傳遞的控制訊息時,就會利用GPIO接腳控制繼電器來控制氣壓幫浦的開關。同時也會透過UART通訊方式發送指令給NMOS模組、RGB LED模組。RGB LED模組可以依指令產生燈光、NMOS驅動模組可以依指令控制電磁閥開關,讓氣壓幫浦打出的氣體可以通過電磁閥流向擴香機噴頭,最後產生氣味散發出去。而HT82V73A會透過DAC將人們所使用的音檔的音頻放大轉換成音樂播放出來。

圖2 硬體架構

軟體流程

軟體控制流程如圖3所示,使用者在LINE BOT輸入訊息,LINE BOT會將接收到的訊息傳送至所建立的資料庫,並將訊息放於網頁上。在Wi-Fi模組端便等待網頁傳送過來之訊息,當Wi-Fi模組接收到訊息時,就會發送指令給微控制器,微控制器會去判斷指令是哪一種氣味,最後氣味機會發出相應的氣味,流程如圖4所示。

圖3 使用者與網頁控制流程

圖4 Wi-Fi模組與HT32F0006連結流程

韌體流程

氣味機之韌體控制流程如圖5所示,當微控制器主控板接收到指令時,微控制器主控板會同時控制GPIO、NMOS模組、RGB模組。GPIO主要控制繼電器來驅動氣壓幫浦,NMOS模組是驅動電磁閥,而RGB模組會因不同氣味產生不同的燈光效果。

圖5 HT32F0006模組控制韌體流程圖

氣味機在離線模式之運作流程如圖6所示,微控制器主控板向8 Key觸控模組發送讀取觸摸按鍵訊息的指令,並等待8 Key觸控模組回傳指令。如果微控制器主控板接收到指令,就會去分析指令為何,並依指令控制繼電器、NMOS驅動模組以及RGB LED模組來產生相應的氣味,其中觸摸Key1產生薰衣草氣味並發出綠光及播放音樂A,觸摸Key2產生玫瑰氣味發出紅光及播放音樂B,觸摸Key3則產生薄荷氣味發出藍光及播放音樂C。

圖6 8 Key觸控模組控制流程圖

前述音樂播放控制如圖6所示,當微控制器主控板接收到音樂播放指令時,音檔音頻訊號透過微控制器主控板的DAC功能將音頻訊號放大,最後播放出音樂(圖7)。

圖7 音樂播放控制流程

氣味機原型系統實現與功能測試

依前述軟硬體規畫與設計完成「氣味信差」系統原型,其硬體作品氣味機整體系統運作依圖1使用情境進行功能測試。本文中的系統原型可配合氣味機產生3種氣味進行氣味傳送功能,其中於LINE BOT對話介面點選或傳送指定文字氣味訊息,例如薄荷,LINE BOT就會回傳已傳送的氣味訊息至資料庫。而資料庫端就會將相應的氣味種類、數量及時間建立在資料表上,再由後台網頁去更新資料表上最新的一筆資料。經由系統整合測試,驗證使用者雙方都有本文之氣味之產生器,當好友雙方使用LINE通訊軟體交流的同時,可以新增本作品創意之氣味傳送功能。

訊息傳遞藉氣味輔以聲光效果增進日常生活情趣

透過本文製作的氣味機可以讓不同的使用者,即使身在遠方,也可以使用LINE通訊軟體分享自己所喜愛的氣味給身邊的家人、朋友,讓對方感受到本文所表達的意境,不同的氣味也可以帶給人不同的心境與意義。氣味產生的同時搭配聲光效果,製造不同的情境及氛圍,不只可讓人們增進彼此之間的感情,而且也讓通訊生活變的更有趣、更有創意。

(本文作者余兆棠/劉大琦為南臺科技大學教授;彭森田/蔡明峻/岳皓予/李宜鴻為南臺科技大學學生)

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