这么多嵌入式设计创意，哪个你曾想过？

12月8日，第三届大联大创新设计大赛（WPGi-Design Contest）决赛在北京举行。

那天是北京入冬以来最冷的一天，但比赛现场如火如荼！学生们说

先看决赛队的名字

这些团队来自大陆

这些团队来自台湾省

经过一天的紧张展示、答辩、评选

最终结果如下：

三人王团队作品汽车环境显示系统项目结合了精致的生活体验、创新的设计理念和全面的工业规划，反映了电子产品工业设计领域大学生的最高水平；八仙海团队作品获得第二名 “火眼金睛ADAS系统”，与第三名蓬勃发展团队作品智能蘑菇种植箱项目一起，让评委和观众体验到当代大学生的新想象力和创造力。而最佳人气奖则由在线的观众点赞选出，花落“时光机”队，人气作品为“城市交通路口智能调节装置”。最佳人气奖奖项是由在线观众选落时光机队，人气作品为城市交通十字路口智能调节装置。最未来的奖项由星火团队作品基于摄像头的智能导盲系统获得。

不管获奖与否

在这个过程中

大家收获颇丰

所有参赛队伍作品(顺序随机)附在后面

也许

他们的设计也能给你灵感

01

在自由路径约束下，汽车运动控制和轨迹监控系统

该系统的功能是PC终端手绘自由路径，经软件处理后生成批量参数，通过无线传输控制车辆的独立运行NI_VISION通过图像二值化轮廓提取法、目标跟踪法和模板图像匹配法，实现小车的定位和轨迹重现。该系统作为车联网系统的探索、模拟和相似性，可作为大学相关课程和实践教学的示范系统，提高学生对车联网实际问题的感性认识，提高实践能力和解决问题的能力，尽快掌握车联网系统的应用及相关技术。（来自98K团队）

02

基于 ARM 司机疲劳检测系统

基于这部作品的设计ARM的驾驶员疲劳检测系统，结合司机驾驶时的特点和规律，利用模式识别和图像处理分析司机的脸部特征，判断眼睛的状态，并且利用PERCLOS（percentage of eyelid closure over the pupil time）判断司机状态的原则。 基于图像处理的驾驶员疲劳检测系统通过安装在方向盘上方的摄像头对驾驶员进行人脸检测和人眼定位，判断驾驶员的疲劳程度。如果判断为疲劳，则通过触发蜂鸣器报警提醒驾驶员。基于人脸检测和人定位的图像处理算法Linux系统的NXP MCIMX6ULL-EVK芯片运行，图像处理库使用OpenCV开源图像处理库。（来自ADAS团队）

03

智能校园书柜

全国每年高校教材消耗量为7亿册，循环利用率不足5%，目前的解决方案都无法提供便捷的循环渠道，从而无法使学生真正融入教材循环。 本团队于2015年开始深入调研，通过网络问卷调查和旧教材回收分发的公益实践工作。共调查6个学校，总计1.8万人，找出教材有效循环的痛点： 1) 缺少学生认可的教材循环便捷渠道； 2) 现有教材循环实现物的传递却忽略知识代际传递，学脉关系未能有效保留。 针对痛点，团队确立了“技术驱动型公益活动”方案，研发了智能书柜产品，通过物联实现物品传递，通过互联实现社交学习、知识传递。学生能够快捷自主的完成教材的循环使用，解决了教材循环使用过程中的找书难、买书难、卖书难、定价难、管理难等问题，极大增加了教材的循环次数，优化了教材循环途径，提高了教材循环的效率。 团队深入挖掘并拓展教材循环公益项目的核心内容，提出了知识点分享、兴趣对接，知识结构评价，学长推荐等能让参与公益项目的学生获得额外服务，增加了学生的参与度，促进了学生学习模式上的变革。（来自BOOX团队）

04

智能学生公寓控制系统

采用嵌入式Linux系统为系统的总控制系统，增设服务器以及开发Android应用程序，实现宿舍的智能化。 整个智能宿舍管理系统分为：移动终端（Android应用程序App）、WiFi 模块、主控器、 ZigBee模块（包括照明、插座、水龙头电磁阀、窗帘电机控制节点，采用STM32单片机控制驱动电路中的继电器实现开与关）、RFID门禁系统 移动终端是终端控制器，WiFi 是智能宿舍系统的内部与外部通讯网络，主控器是智能宿舍系统的内部核心控制器，ZigBee 模块主要分为采集和控制两个功能。一是要采集宿舍内部温度、湿度、光线、烟雾等环境数据，并把采集的数据打包发送给主控器，然后显示到移动终端上面，二是要控制驱动Zigbee节点的功能实现。 通过ZigBee协调器发送控制指令来控制宿舍用电设备，智能插座与宿舍终端节点的主控制器连接,可手机端或宿舍控制管理平台远程控制插座开关。宿舍管理平台和手机端可以远程控制电磁阀实现对宿舍水龙头的进出水的控制,实现节约用水,避免忘记关水造成水资源浪费。电动窗帘控制模块。（来自Daemon团队）

05 基于物联网的智能安防系统

传统的家庭安防系统由于布线比较繁琐，其功能单一，系统稳定性能不高、成本较高和功耗高等缺点，而且容易发生一些误报情况，甚至还影响室内的美观等。传统的安防措施已然无法满足人们的需求。所以，人们就迫切的希望拥有一种集成度高的、响应速度快的、智能化的并且任何时间都可以进行监控的无线智能网络的智慧安防系统。 本文设计的智慧安防系统，它包括硬件节点平台、网络软件平台和手机控制平台，其中硬件电路设计以ZigBee为核心，设计并制作了传感节点、GSM节点、协调器节点的控制板。网络软件的开发以Z-Stack协议栈为基础，进行了从终端节点到协调器节点的整个网络的组建。在软件方面，设计了一款基于Android系统的手机App，用于远程控制、查看室内节点设备，实现随时随地控制。对于应对室内燃气泄漏、电器燃烧、火灾发生、入室偷盗等各种室内安全问题具有重要意义。(来自Givemefive团队)

06 景区森林智能防火监测系统

本系统由热释电红外探测器和MQ烟雾传感器采集人体经过和烟雾报警信号，将报警信号送入89C51控制芯片，控制触发GSM短信模块向森林防护人员发送防盗防火报警信息，从而实现森林智能防火监测系统的功能。 基本工作原理如下:利用被动式热释电型红外传感器检测人体辐射的红外线，当检测到红外信号变化时，将其转化为微弱的电信号，经过信号处理电路对电信号进行滤波、放大、比较、输出高电平作为告警信息送给单片机，MQ2烟雾传感器检测烟雾，通过电压比较器判断是否超限，送给单片机信号，单片机判断是否报警，如果满足报警条件，就会发出控制信号，通过串口，控制GSM短信模块给用户发短信息，实现防火防盗报警。(来自Sunshine团队)

07 基于增强现实技术之云平台智能展示系统

基于Unity3D开发HoloLens程序，搭建一个云平台展示系统，利用Web端设定展示系统的功能。通过RFID射频识别技术，定位现实中的物体位置，通过服务器传送给Unity3D场景，进而寻找对应该物体的虚拟位置，最后通过HoloLens显示出来。(来自兵临城下团队)

08 物联网公路弯道盲区交通安全预警装置

“弯无忧”是一款基于ZigBee物联网的弯道盲区交通安全情报预警装置，在弯道入弯和出弯两侧安装“一体式LED警示屏”，既监测车辆、也监测行人和较大牲畜，能让交通参与者通过情报屏，提前获知前方道路盲区内的来人来车情况，以便提前采取措施避免交通事故的发生。同时，为解决在夜晚或低能见度条件下，由于路况不清所引发的交通事故隐患，在弯道安装了LED频闪转弯标志和弯道诱导标志，使道路轮廓非常清晰，有效增加弯道行车安全性。采用微波—被动红外复合的探测器、地磁传感器分别监测行人车辆及其运动方向；系统重要部件内置ZigBee模块，利用自主网特性组成网络。采用无线网络通信技术，降低了安装、运行、维护强度和成本，增加系统安全可靠性。实验结果验证了系统具有较强的稳定性，检测准确率极高。(来自华交致安弯无忧团队)

09 智能发酵奶茶自动售卖机

设计了一种智能化发酵饮品售卖机，包括智能发酵罐，灌装机构，支付平台。全自动的实现发酵饮料的制作及保存，在完成支付后自动灌装出杯，可用于发酵饮品的现场制作与销售，并且能够自我清洗，减少人力投入。(来自简之科技团队)

10 基于人脸识别的小区门禁系统

针对人脸门禁系统在1：N模式下随着人数上升精度下降的问题，本设计对具体问题进行了分析，提出了一套基于人脸检测+特征提取+训练分类器的基本解决方案并在TX2板卡进行了实现，设计并在树莓派上实现了一种基于LCNN的小型人脸识别算法。在此基础上提出了图像数据库增强方案。 (来自快递来了团队)

11 基于物联网的可穿戴健身指导系统

随着健身人群的飞速扩大以及全民健身的热潮扩散，我国现已有了5.4亿健身者的庞大人口基数，这其中有将近50%的健身者都是通过网络教学视频以及手机app社交平台来获得健身指导方案，然而因为无法获得专业性的指导，近年来健身姿势错误导致身体残疾的新闻近年来也屡屡爆出，因用力过度而导致韧带拉伤，姿势错误引起的骨骼挪位，长期运动却没有得到期望中的强健体魄等问题越来越多。 基于此类社会需求，我们团队设计了“可穿戴健身指导系统”，本产品所具备的便携性、即时性、智能性将引导一种全新的健身方式，可穿戴式健身指导可以让用户在碎片化的时间里以最高的效率来完成健身计划，让用户可以足不出户就能享受到最专业的私人健身指导，既可以节省时间，又能实现健身的愿望。 在官方的支持下，我们得到了NXP9021双模式蓝牙模块以及AX-SEUF-1-10-TX30芯片，我们将把器件应用在我们的发挥部分上。 (来自鲲鹏团队)

12 基于物联网的残疾人出行智慧辅助设备

该产品由团队成员充分学习相关知识后研发，所以具有易学易用，安全可靠，性价比高等优点。不论是由于意外产生的下肢不能灵活运动；年迈造成的行走不便；还是由智力缺陷引发的对肢体的不良控制，都可以通过学习使用我们团队研发的这款产品，使上述问题得到完美解决。GPS定位系统和人机交互可以让家人减少对独自外出的行动不便的老年人担忧；粉尘传感器模块和温湿度传感器模块以及产品自带的遮阳遮雨功能可以及时提醒使用者天气的变化情况并提供帮助；摔倒报警模块可以保证在使用者摔倒后第一时间给家人发送包含经纬度信息和体温信息的短信。总而言之，在该产品中，包含了我们团队对人工智能辅助设备的极大热情，与此同时，这其中涵盖的我们团队的先进的设计理念和研发技术也不容小觑。(来自灵雨团队)

13 基于人体行为模式的多功能智能窗户系统

本作品基于现代智能化生活的迫切需求，基于人体行为模式，实现了时刻净化家庭空气，保持室内环境的清新舒适，利用物联网技术实现了实时的监控，作品主要特点如下： （1）智能防霾防尘，保持空气清新； （2）有毒气体（如煤气）泄漏时，及时通风； （3）雷雨天气时，实时监控，及时关窗； （4）一旦有盗贼出现，窗户自动关闭，实现了家庭财产的保护； （5）使用手机APP和物联网实现窗户的实时开关； （6）不同于传统窗户系统，无需破坏式安装，简单易操作。 本作品着眼于室内与室外环境的媒介点，即窗户，主要考虑到人体针对不同情形时，是如何操作窗户的，从而把基调定为基于人体行为模式，实现了多功能一体化，使得窗户成为一个智能系统。(来自米虫科技团队)

14 基于无人机的气体监测分析

近年来，各种天气、雾霾PM2.5，CO,SO2,NO2，O3气体等污染方式已经如此直观的出现在大家面前，对人们的出行、身体健康造成极大困扰。因此，重点化工园区大气排放及污染监测已成为各级环保部门日常性工作目前，环保系统化工大气污染监测主要以定时地点的地面手工监测为主，鉴于化工大气污染排放的隐蔽性，污染事故突发性的特点，传统地面监测你很难满足环保部门的应急需求。气体监测无人机是基于STM32F103C8T6为MCU开发，对违规企业定点悬停采集空气污染气体，实时传输到工作站台，通过上位机对数据准确分析，将大量的气体数据精准整合，简单明了的显示，辅助决策者做出相关决策，弥补了气体监测方面地面采样单一，数据繁杂，难处理的缺点。(来自木马小分队团队)

15 智能蘑菇种植箱

本产品为喜爱家庭种植爱吃蘑菇却无暇照顾的用户提供了极大便利，足不出户就能在家种好蘑菇。蘑菇的生长周期短，45天左右便有第一茬菇成熟，由于箱体调控始终保持蘑菇的生长环境良好，而蘑菇生成的孢子与根部继续留在箱内，以后每隔15-20天便可以再出一茬菇，能够实现蘑菇的循环种植，一次下孢便可收获许多蘑菇。本产品成本低廉，操作简单，让种植作物变得简单，能走进千家万户。(来自蓬勃茂盛团队)

16 “广播式”高速公路车辆安全预警系统

高速路车辆的车速都很快，提前1秒知道前方有事故发生，就能减少几十米的制动距离，避免连环事故的发生。本系统主要针对高速路事故，路况等道路交通变化情况起到主动提前预警效果，通过车载装置的传感器自主判断和用户主动上报的方式判断前方是否发生事故或道路交通状况变差（雨雪天、大雾），并主动上报上位机，通过上位机分析，结合GPS定位信息与传感器数据，通过移动网络向行驶在这条道路方向的后车发送道路预警信息，信息包括事故地点以及车速等，根据两点定位信息计算距离事故点距离，引起后车用户的警觉，起到提前预警的作用。同时将消息共享给电台，由电台发布一个更大范围的预警，起到一个缓解道路分流压力。(来自胜羽团队)

17 城市交通路口智能调节装置

智能交通路口识别设备的搭载，让交通系统更加完善和便捷，性价比和实用性也更加高。避免了车辆高峰时段交通灯不能灵活变通的问题，解决了车辆出行在路口久等的问题。智能交通路口识别设备的搭载为出行的人提供方便的出行通道，可以自主调节，相互搭配，为智能交通的实施提供更多可能性与实用性。该系统整体通过MCU与摄像头等模块连接，Python算法，自动识别路口车辆的状况，对于下班高峰时段合理的分配各个路口红绿灯时间，不会出现一些路口没有车辆还让绿灯一直在那里停留的现象。智能交通路口识别设备具备学习功能，在多次的分配红绿灯时间上进行累计比较，对该路口有一定的大数据分析功能。(来自时光机团队)

18 衣享

随着社会时代的进步、生活质量的提高，人们都在追随着潮流的步伐不断前进，我们通过对商场和家庭进行调查而研究了此衣柜，它主要运用于家庭和商场的服装店中。在家庭中帮助用户整理和管理衣物，用户可以通过它挑选出自己想要的衣服，也可以根据用户需要外出的场合、从网络上获得的天气和穿衣指数以及衣柜记忆中用户的穿衣习惯，为用户自动推荐服饰，从而节省了大量的时间与精力；在商场中，可根据顾客的需求为顾客推荐衣服，帮助店员管理衣服，同时也节省了大量的人力物力。 这个衣柜的功能主要分为了以下几个部分：智能管理功能、语音交互系统、机智云APP 、安全系统 、手势识别功能、烘干除湿。这个衣柜成功实现了衣享的功能，我们借助了单片机技术、语音智能系统、手势识别、图像识别等技术来实现我们所研究的衣柜，在这个智能的信息时代里，人们学会了享受生活，对生活物质的追求也越来越高，之所以我们所研究的衣柜足以成为人们借助享受生活的物质之一。(来自小虎队团队)

19 农产品小精灵

该系统是通过Arduino设备将各类传感器集成在一起，传感器与后台服务器之间是通过WiFi技术进行传输的。后期，我们准备用LoRa或者NB-loT技术来进行数据的传输。先将传感器通过Arduino编写好发送数据的格式、时间间隔、数据发送的目的地。然后将传感器安装到富硒米种植地即可。传感器包括空气温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、PM2.5传感器、水质浑浊度传感器、水质PH值传感器、水位高度传感器、土壤温湿度传感器等。当后台服务器收到数据时，对数据进行分析处理，当所收到的数据不在预定范围内时，发出警报并通知管理员进行相应的处理。 传感器可以通过LoRa技术或者NB-loT技术将所收集到的数据传送后台服务器进行分析和存储。对异常的环境数据发出警报，通知种植户去进行调节。有力的保障了富硒米的品质。(来自鑫姑田信息科技团队)

20 基于摄像头的智能导盲系统

我们的产品为基于摄像头的智能导盲系统，其结构主要由可放置于腰部的设备主体和位于肩部与手腕部的传感器组成，硬件部分包括以STM32F407系列开发板与树莓派为主的信息处理与控制模块、以摄像头为主的信息采集系统、以VS1053为主的环境提醒系统与以BMM150与GSM为主的危险状态报警系统等四大部分，可实现的功能有道路障碍检测、环境语音提醒、熟人识别、文字识别、语音位置分享、危险状态检测与报警、人机交互等多种功能。我们的作品以“为盲人的生活带来便利”为准则，比如盲人用户使用时，可通过系统的人机交互功能使用语音的方式向系统下达指令，系统通过自身的多种传感器对环境进行检测后，在通过语音的方式向盲人传达其想要知晓的信息，直接且更加方便，为盲人的使用提供便利。并且系统的其他功能诸如文字识别，熟人识别等多种功能都致力于为盲人的生活带去改变，使其生活变得更加安全、便捷、多彩，这也正是我们的“初心”所愿！(来自星火团队)

21 智慧垃圾桶

随着城市的发展，城市中的人口密度不断地增加，同时也伴随着垃圾清理的问题，对于人口密集的城市来说，垃圾清理必然是一个重要的城市服务。因应智慧城市及物联网时代的来临，未来的城市如何借由物联网蓬勃的发展，以提升垃圾清理的效率，即是智慧城市发展的重要目标。我们将以三个观点来切入本作品的主要功能，以一般民众为例，民众不外乎就是想要知道城市中垃圾桶的位置，以提升民众把垃圾丢在垃圾桶的意愿；以政府单位为例，如果能在遍布于城市中的垃圾桶取得各地区的环境资讯，那就可以让城市中能取环境数据的设备更为密集；以清洁人员为例，许多城市中的垃圾车是以固定的路线来清运垃圾，但是有些垃圾桶仍然有许多空间，还不需要被清理，由于清洁人员无法事先确定垃圾桶是否满了，而这样的问题会造成浪费清洁人员时间和垃圾车油钱的额外开销，如此一来，清运垃圾的效率就大打折扣且事半功倍。(来自LAB208团队)

22 火眼金睛-ADAS系统

火眼金睛系统透过核心单板电脑作为影像处理单元，将摄影机撷取之影像进行校正、滤波等影像处理流程;透明屏幕用于显示环境资讯并提供驾驶视线光线调节功能，装置设计成汽车遮光板形式嵌入设备，为使用者带来更佳的体验。使用汽车遮光板驾驶将不需要低头即可获得所需行车资讯，更能透过外加的摄影机或感光元件，分析光源位置后＂局部性＂的调整液晶像素点明暗遮蔽光线，来避免远光灯或者太阳等强光影响驾驶视线，提升行车安全；使用单片机来读取传感器资料，取得环境的资讯进行分析。(来自L八仙过海团队)

23 融合移动物件侦测之全自动校正车用环景显示系统

随着时代的进步，汽车几乎成为每个家庭必备的交通工具。人们生活中时常倚赖汽车为代步交通工具，但道路上往往有许多的摩托车、脚踏车以及行人穿梭其中，因此汽车驾驶者行车难度随之增加，驾驶时必须提高警觉，不过有时还是避免不了因车体结构或内轮差所造成的视野死角，而导致交通事故发生。 为了降低此类交通事故一再发生，各大车厂通常利用光达或是超声波雷达等感测器辅助影像去提醒驾驶者，但加装额外的设备会提高产品的成本，故本团队只利用四颗鱼眼镜头，分别架设鱼眼镜头于车体前后以及两侧，与一Renesas R-Car M3 SoC开发版，放置于座位下方，再加上本团队所研发出的算法，建立一套先进驾驶辅助系统 (Advanced Driver Assistance System，ADAS)，并开发出多达8项ADAS技术，包括: 2D+2.5D+3D环景显示系统(Around View Monitor ,AVM)、车侧盲区侦测系统(Blind Spot Detection System ,BSD)、移动物件侦测(Moving Object Detection ,MOD)、动态倒车轨迹系统(Car Safety View Video System)、电子后视镜(Electronics Mirror,Emirror)与脚踢自动尾门启闭系统(Tail Door Auto Opening And Closing)。以上各种ADAS技术，本团队只需透过软件更新，就可以依照客户客制化需求进行多功能整合，借由本团队的作品，当驾驶者在行车上路时，便可以多一份安全保障，少一份意外发生，以此来降低台湾的交通事故比例。(来自三人打王团队)

24

车用物件侦测基于机器学习之驾驶辅助系统

在目前行人辨识系统，通常以多感测器与雷达进行物件的侦测与使用图像处理进行物件判别，由于图像处理运算量大，难以实现在实车上，而多感测器的部分，则依感测器的选择而有着不同优劣势，如：各环境侦测率高低与侦测的距离限制等问题。 本团队提出使用机器学习的深度特征资讯与光学摄影机高资料密度特性，达到物件侦测系统基于机器学习的概念。利用光学摄影机将画面读取进来进行影像处理，建立候选区域，不但能够改善提升后续神经网络的准确率，且能够大量减低处理时间，并从CANbus中读取车速资讯并计算出碰撞距离与时间达致提醒驾驶者的效果，以及使用CCS811气体传感器侦测车内二氧化碳浓度，若浓度太高则提醒驾驶让空气流通。本团队利用拥有异质多核心之ARM核心平台的NVIDIA Jetson Tx2，透过CUDA的平行运算能力加速神经网络之大量运算处理以及光学摄影机之运算，达到透过机器学习来实现之含距离资讯与警示的行人侦测技术。利用内含的距离资讯告知与行人之距离，并使用警示标志来提醒驾驶者，以做即时的判断与反应，搭配气体传感器，侦测车器二氧化碳浓度，若太高则提醒驾驶者，避免二氧化碳浓度过高使驾驶感到大脑疲劳，以达到保护用路人以及驾驶之驾驶辅助系统。(来自沿着轨道走回去团队)

看完这些设计创意

你最喜欢哪一个呢？

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1.工程师看到前途，嵌入式才有未来！

2.嵌入式系统，要用自己的视角诠释大科技！

3.教育与产业加速融合，嵌入式系统人才更加炙手可热！

4.2018年第12期《单片机与嵌入式系统应用》电子刊新鲜出炉！

5.5G，不管你来不来，我WiFi6先来了！

6.华为CFO、任正非之女孟晚舟在加拿大被捕，中国使馆要求立刻放人