爱华网关键词：微型加速度计 手势小车 AT指令
中图分类号：TP334.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0164-01
加速度计是一种应用十分广泛的惯性传感器，大多采用微机电技术（MEMS）进行设计和制造，具有体积小、重量轻、能耗低等优点。对加速度值求二次积分可以得到位移，同时也可以利用MEMS加速度计计算倾角，从而判断在二维平面中的位置。
手势控制作为一种正在蓬勃发展的现代控制方式，具有操作简单直观、灵活性高、科技感强等特点，它建立起了人机交互，使控制过程更加安全、生动有趣，改善了传统控制方式的缺陷。
1 系统方案设计
基于MEMS的蓝牙手势小车由两部分组成：发送部分和接收部分。发送部分由MEMS加速度计ADXL345、STC89C52、5V直流电源、蓝牙主从一体机模块HC-05组成；接收部分由2WD小车、直流电机、电机驱动模块L298N、两节3.7V可充电锂电池、STC89C52、蓝牙从机HC-06组成，系统框图如图1所示。
2 系统硬件设计与实现
2.1 主控器与ADXL345加速度传感器
本设计采用STC89C52作为主控芯片，STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。ADXL345是一款3轴、低功耗、具有C和SPI接口的数字输出MEMS加速度计，分辨率高达13位，测量范围达± 16g。
2.2 蓝牙传输系统
蓝牙传输系统由主机HC-05与从机HC-06组成，其中HC-05是蓝牙主从一体机，由于它的默认模式是从机模式，因此需要通过AT指令将其设置成主机模式。蓝牙被设置为主机模式后可主动搜索附近的蓝牙设备并建立连接，蓝牙主机与从机之间未连接成功时，主机上的LED不停地闪烁，连接成功后长亮。然后主机将来自手势控制端的指令发送给从机，从机将接收到的数据传给单片机处理。
2.3 小车部分
小车部分通过蓝牙从机接收来自控制端的指令，根据指令来改变自身的运动状态，小车跟随手势运动，达到了与手势同步的效果。小车速度的调整由PWM波控制，在本设计中是通过控制L298N的EN引脚电平高低实现的，EN引脚高低电平持续的时间不同，就输出不同占空比的PWM波，不同的占空比的PWM波对应着不同的输出功率，不同的功率下小车速度也就不同。
3 系统软件设计
控制端主程序包括初始化串口、ADXL345初始化、读出姿态数据、数据处理、判断当前姿态并转化为控制指令。单片机根据ADXL345检测到的当前手势倾角发送控制指令，总共有9种控制指令，每种控制指令对应着一种手势姿态。利用活动和非活动检测功能，为每种姿态设定一个阈值来表征该姿态是否达到，然后发送与其对应的控制指令。
接收端主程序包括初始化串口和接收数据，根据控制端的手势来调整小车的运动状态。控制端的3个向前指令分别控制小车匀速向前、以加速度a1向前、以加速度a2向前运动，a1 >a2，这样达到手越向前倾小车速度越快的效果，向后的3个指令也是同理。向左指令控制小车左转，向右指令控制小车右转，为了使小车转弯更加缓慢平滑，采用PWM控制速度。控制板的平放手势对应小车的停止状态。
4 结语
介绍了一种MEMS微加速度计的蓝牙手势小车的设计方案，通过ADXL345加速度传感器检测手势，然后将手势控制指令通过蓝牙发送给小车，改变其运动状态。经过实际制作测试能达到手势控制的效果，并且准确性好、控制灵敏、直观、操作简单，有利于实现人机交互。
参考文献
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