基于MEMS加速度的蓝牙手势小车设计

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摘要：基于mems惯性器件微型加速度计，介绍一种由STC89C52处理加速度值，蓝牙传输控制指令的手势小车设计案。 系统由发送部分和接收部分组成，发送部分将微型加速度计采集到的倾角经单片机处理转化为控制指令由蓝牙主机发送出去，蓝牙的主机模式设置通过AT指令；接收部分将蓝牙从机接收到的指令转化为对小车9种运动状态的控制。

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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