基于惯性传感器的体感手环教学系统的设计

发布时间：2021-12-24 08:58

　　针对课堂教学过程中需要手握激光笔遥控PowerPoint幻灯片翻页和话筒出现啸叫的问题,文章设计了体感手环教学控制系统,该系统采用基于蓝牙传输的无线控制结构,对体感手环的惯性传感器和接收装置等硬件电路和软件流程进行设计,重点研究并提出了基于惯性传感器的手势动作定义和特征提取,并对话筒啸叫消除的实现方法进行论述;实验测试数据表明,系统识别向左或右、向上或下一挥的手势动作成功率在92%以上,误动作率在4%以内,能够控制PowerPoint幻灯片向上或向下翻页以及控制无线话筒的音量大小,可以实时缓解话筒啸叫引起的干扰,实现设计效果。 

【文章来源】：计算机测量与控制. 2020,28(08)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

系统结构框图

体感手环由惯性传感器、微控制器和无线数据模块组成。微控制器从惯性传感器获取手势动作数据，算法处理后，对手势动作进行定义，并提取手势特征，实现对特定手势动作的识别，然后通过无线数据模块把手势动作对应的特征代码传输给教学接收装置。手环总体如图2所示。2.2 惯性传感器电路设计

在体感手环中，手势动作由惯性传感器MPU6050采集数据。惯性传感器原理如图3所示，通过I2C控制总线2个引脚与微控制器通信[5-6]。如果微控制器内部该引脚已有上拉电阻，则电阻R2和R3可以省略。图3中芯片第12引脚INT是中断功能，如摇晃、自由落体等均可触发产生中断信号，在本设计中没用到中断，所以该引脚悬空；芯片第9引脚AD0通过电阻R1接地，设置该引脚为低电平，此时器件地址设置为十六进制数0x68。微控制器通过总线读取芯片的器件地址数据是否为0x68，可作为判断微控制器与MPU6050之间I2C通信是否正确的依据。硬件电路连接正确，提供合适的工作电源3.3V,MPU6050上电默认时钟是内部8MHz振荡器，微控制器与MPU6050之间底层驱动通信的时序也正确的前提下，微控制器首先对MPU6050的寄存器进行软件初始化配置，主要有电源管理寄存器1、陀螺仪配置寄存器、加速度计配置寄存器、采样频率分频器寄存器、中断使能寄存器以及电源管理寄存器2等，接下来就是读取原始数据，从而获取手势动作数据做好准备。2.3 手势动作定义

【参考文献】：
期刊论文
[1]体感手环控制幻灯片翻页方法及装置设计[J]. 邓筠,陈崇辉.  计算机测量与控制. 2019(03)
[2]高精度高灵敏体感空中鼠标的发射端设计[J]. 高菲,刘龙,鞠尔男,张强.  单片机与嵌入式系统应用. 2018(02)
[3]基于Android手机的健康调理手环设计[J]. 陈崇辉.  计算机测量与控制. 2015(12)
[4]体感交互技术在教育中的应用现状述评[J]. 李青,王青.  远程教育杂志. 2015(01)
[5]智能交直流电压数据采集系统的设计[J]. 胡仕兵,赵敏智.  电子技术应用. 2014(08)
[6]基于微加速度计的无线教鞭的设计[J]. 汪涛,张持健.  电子设计工程. 2014(10)
[7]基于PT2257的数字音量控制系统设计[J]. 杨红.  清远职业技术学院学报. 2012(03)

硕士论文
[1]具有惯性解耦功能的车轮力传感器设计与实现[D]. 徐正正.东南大学 2017
[2]基于手机内置加速度传感器的动态手势认证方法[D]. 苗敏敏.江南大学 2015
[3]基于Procam交互系统的自然手势识别方法研究[D]. 罗信.广东工业大学 2014



本文编号：3550197