使用以Arduino微控器與Linux伺服器建構一個網頁監控介面的感測與控制系統已被成功開發。伺服器透過具長距離與抗干擾性佳的 RS-485 介面，並以 Modbus 通訊協定來整合控制 Arduino 模組，包含串列對並列控制模組、簡易型溫溼度感測模組、氣壓感測模組、RFID 模組、語音廣播模組等設備以及工業PID控制器。在高安全性 的Linux 伺服器中，架設網頁伺服器及資料庫伺服器，以蒐集、處理各終端感測元件的資料並加以運算與分析。使用者可以透過網頁方式來監控各終端元件的各種運作。

A web management sensing and control system built on Arduino MCUs and Linux server was successfully developed. The server monitors all peripheral devices through RS-485 interface which was based on Modbus protocol. The terminal devices used in this study were Arduino module, series-to-parallel module, temperature and humidity sensing module, air pressure sensing module, RFID reader, voice module and industrial standard PID controller. High security Linux system with web and database server was used in this study. The server collects and analyzes all data from peripheral devices and provides a well-use interface.

目錄
摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究動機與目的 2
1.3論文架構 3
第二章 相關知識與原理說明 4
2.1通訊界面 4
2.1.1 Analog Signal 5
2.1.2 SPI 8
2.1.3 I²C 9
2.1.4 UART 11
2.1.5 MODBUS 12
2.2網頁相關知識介紹 14
2.2.1 CGI 14
2.2.2 PHP 15
2.2.3 AJAX 15
2.2.4 JSON 16
第三章 系統架構與設計 18
3.1系統架構 18
3.2伺服器系統 20
3.2.1 Linux作業系統 20
3.2.2網頁資料庫伺服器 21
3.3硬體模組 25
3.3.1 Arduino UNO 25
3.3.2串列對並列控制 29
3.3.3溫溼度感測模組 31
3.3.4 PID溫控器 32
3.3.5氣壓感測模組模組 35
3.3.6語音模組 37
3.3.7 RFID模組 39
3.4 UI介面規劃 46
3.5操作流程 48
第四章 實作結果與測試 52
4.1門禁系統 52
4.2 語音功能 54
4.3設備系統 56
4.4自定區域與環境 57
4.5溫溼度監控系統 57
4.6事件設定 58
4.7歷史紀錄查詢 59
第五章 結論 61
參考文獻 62
附錄 64
附錄A：研討會投稿論文 64
附錄B：自我介紹 80


表目錄
表2-1 ADMUX 的ADC參考電壓選擇表 6
表2-2 ADC預分頻選擇表 7
表2-3 串列通訊介面比較表 12
表2-4 MODBUS常用功能碼 13
表3-1 IO模組通訊格式 29
表3-2 溫度感測模組通訊格式 31
表3-3 氣壓感測模組通訊格式 35
表3-4 語音模組通訊格式 37
表3-5 RFID模組通訊格式 43
表3-6 識別符號描述 44




圖目錄

圖 1-1論文架構 3
圖 2-1 ARDUINO週邊通訊介面 5
圖 2-2 ADMUX 暫存器描述 6
圖 2-3 ADCSRA暫存器描述 7
圖 2-4 ADCL與ADCH數據暫存器 8
圖 2-5 SPI架構 9
圖 2-6 I²C匯流排架構圖 10
圖 2-7 I²C通訊格式 11
圖 2-8 MODBUS RTU通訊格式 11
圖 2-9 CGI 架構 14
圖 2-10 AJAX運作示意圖 16
圖 3-1設計概念圖 18
圖 3-2成品實現架構圖 20
圖 3-3繼電器與感測器電路圖 20
圖 3-4 RFID和語音模組電路圖 21
圖 3-3網頁系統結構 23
圖 3-4資料庫與資料表 24
圖 3-5 ARDUINO UNO 模組 26
圖 3-6 ARDUINO UNO腳位示意圖 27
圖 3-7 ARDUINO IDE介面 28
圖 3-8 繼電器驅動模組 30
圖 3-9 溫度感測模組 31
圖 3-10 TTM-004溫控器、PT100白金電阻、EE-10FT6感測器 33
圖 3-11 TTM-004訊息類型 34
圖 3-12 TTM-004通訊格式範例 34
圖 3-13 數位氣壓傳感器 35
圖 3-14語音模組 37
圖 3-15 WTD588-U32M 的SPI時序圖 38
圖 3-16 RFID模組(LCD、RFID讀取、鍵盤) 40
圖 3-17 RFID模組初始化流程 41
圖 3-18 RFID模組初始化通訊示意圖 42
圖 3-19 RFID模式通訊示意圖 42
圖 3-20雙模式通訊示意圖 43
圖 3-21 UI介面空間結構 46
圖 3-22網頁操作介面 47
圖 3-23手持裝置瀏覽 48
圖 3-24 CGI程式執行流程 49
圖 3-25介面更新流程 51
圖 4-1使用者權限管理 53
圖 4-2使用者權限管理 53
圖 4-3 使用者資料管理 53
圖 4-4門禁事件管理介面 54
圖 4-5語音播報設定 55
圖 4-6語音片段清單 55
圖 4-7 IO定時設定 56
圖 4-8新增區域及任務 57
圖 4-9溫控器設定介面 58
圖 4-10事件設定 59
圖 4-11歷史紀錄 60

[1] Honda Chen, Wen-hung Chiu” Development of an Embedded System Based Remote Monitor System”, 2010 Symposium on Applications of Information, Management and. Communication Technology。
[2] Honda Chen, Zheng-Long Chen” Development of Web based Control System for Industry”, 2013 Department of Computer Science and Information Engineering Chaoyang University of Technology。
[3]Centos 官方網站, http://www.centos.org/
[4] Debian官方網站, https://www.debian.org/
[5] RedHat官方網站, http://www.redhat.com/en/global/taiwan
[6] Arduino UNO introduction,
http://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno
[7] MAX485 Datasheet,http://www.maximintegrated.com/en/products/interface/transceivers/MAX485.html
[8] Modbus Home Page,http://www.modbus.org/
[9] PHP home page,http://php.net/
[10] Apache home page, http://httpd.apache.org/
[11] Mariadb home page, https://mariadb.org/
[12] SELinux官方網站, http://selinuxproject.org/page/Main_Page
[13] CGI-C 函數庫, http://www.boutell.com/cgic/
[14] ATmega328 Datasheet, http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf
[15] ULN2803A datasheet, http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uln2803a.pdf
[16] LM35 datasheet, http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf
[17] HMZ-333A datasheet,http://www.fenghua.com/pdf/humidsensor/HMZ-333A1.pdf
[18] TTM004 User Manual,
http://www.jetec.com.tw/pdf/1/Manual/TTM000S_C_manual.pdf
[19] EE-10 FT6 Datasheet,
http://www.epluse.com/fileadmin/data/product/ee10/datasheet_EE10.pdf
[20] Bosch Sensortec GmbH http://www.bosch-sensortec.com/en/homepage/home/home
[21] WT588D-U32M datasheet,
http://www.w1999c.com/yuying_show.asp?productid=244
[22] MFRC522 Datasheet,http://www.nxp.com/documents/data_sheet/MFRC522.pdf
[23] ISO/IEC 14443,http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=39693
[24] jQuery homepage,http://jquery.com/
[25] jQuery Flot,http://www.flotcharts.org/