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基于手势控制无线小车运动系统的设计

作者：徐宁 索朝举 沈沛雨 刘静波 来源：《现代信息科技》2019年第02期

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摘 要：设计了一种采用重力感应的手势控制小车的运动系统。该系统包括手持端和小车端两部分。手持端包括STM32控制器，ADXL345加速度传感器，ZigBee无线发射模块；小车包括STM32控制器，电机和舵机驱动单元，ZigBee无线接收模块；手持端的STM32控制器通过采集加速度传感器的数据，得到多个方向的手势变化，通过无线模块发送指令信息给小车，小车与手持端的ZigBee模块配置在同一个网络，接收来自手持端的指令信息，然后根据不同的指令信息驱动电机和舵机实现小车的前进、后退、转弯等方向的运动。这种采用重力感应并结合无线收发方式下的非接触式控制方式，具有反应灵敏、动作快速的特点，同时具有较为广泛的应用场景。

关键词：重力感应；手势控制；无线模块；脉冲调制

中图分类号：TN925；TP391.41 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）02-0019-04

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Abstract：A motion control system based on gravity sensor is designed. The system includes a handheld end and a car end. The handheld terminal comprises a STM32 controller，a ADXL345 acceleration sensor，a ZigBee wireless transmitting module，the small car includes a STM32 controller，a motor and a steering gear driving unit，and a ZigBee wireless receiving module. The STM32 controller on the handheld side can acquire the data of the acceleration sensor and get the gesture change in many directions，and send the instruction information to the car through the wireless module. The car and the ZigBee module of the handheld end are configured on the same network. Receive the instruction information from the handheld end，then drive the motor and

steering gear according to the different command information to realize the movement of the car in the direction of forward，backward，turn and so on. This non-contact control mode which adopts gravity induction and wireless transceiver，has the characteristics of sensitive response and fast action，and has a wide range of application scenarios at the same time.

Keywords：gravity induction；gesture control；wireless module；pulse modulation 0 引 言

隨着科技的发展和社会需求的增加，非接触式的重力感应方式控制得到迅速发展，无论在消费类电子产品，还是工业、建筑方面都有大量的应用。它具有良好的可操作性、可迁移性，具备方便快捷、高性能低功耗的特点，因而在诸多领域得到广泛的应用。ZigBee无线传输的应用，也拓展了传统接触控制的局限，以实现对设备的智能控制。采用重力感应的手势控制技术[1]相比传统的控制方式，使用方便，控制灵活，方式多样，因而越来越多的应用在各个领域。

1 系统组成

本系统包括手势端和小车两部分。它们之间通过ZigBee模块进行数据通信，手持端发送指令控制小车运动。手持端采用STM32F103C8T6单片机最小系统为控制器，采用加速度传感器ADXL345检测手势变化。随着使用者手势的变化，ADXL345输出的重力加速度在X轴、Y轴、Z轴的数据分量也随之变化。STM32控制器读取到不同的手势状态下X轴、Y轴、Z轴的数据，结合设定的角度换算算法[2]，通过ZigBee模块向小车发送不同的指令，从而完成小车的正前、正后、左前、左后、右前、右后和停止七个方向的运动。

手持端由三节锂电池供电，采用STM32F103C8T6的AD转换来测量电池电压，同时配置了一块128×64点阵OLED显示屏，用于显示三轴数据分量、发送给小车的指令信息、电池电压等。手持端的结构图，如图1（a）所示。

小车组成框图，如图1（b）所示。小车部分包含了两个后轮独立电机驱动单元、舵机转向控制单元、STM32控制器、ZigBee模块等。ZigBee模块接收手持端的指令信息，得到手持端发送的明确运动方向后，STM32控制器在I/O口输出PWM波来控制小车的前进、后退基本动作。小车的转向由STM32的I/O口输出周期为20ms脉宽可调信号（一般为0.5～2.5ms），