手势识别装置

最新推荐文章于 2024-07-11 08:30:00 发布

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本文介绍了一种基于STM32F103ZET6微控制器的手势识别装置，该装置利用FDC2214传感器模块进行手势识别和训练，结合递归平均滤波算法提高准确性。系统包含按键选择、OLED显示和语音输出功能，可实现判决和训练两种模式。设计中对比了微控制器、显示模块的选择，最终确定STM32F103ZET6和OLED作为核心组件。

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手势识别装置

摘要

本系统设计了一个手势识别装置。装置由单片机控制模块、FDC2214传感器模块、液晶显示模块、语音识别以及按键模块组成。装置实现判决和训练两种工作模式，在判决模式下，通过FDC2214传感器芯片来实现手势接近判决；在训练模式下，通过FDC2214传感器芯片来实现手势接近以及任意人员手势信息的录入。FDC2214传感器模块配合递归平均滤波算法调节，将手势信息数据反馈给单片机，从而实现手势识别装置的各个功能。本设计采用的核心微控制器为STM32F103ZET6、FDC2214芯片为传感器进行检测。除此之外，用按键模块来选择工作模式和游戏类型、将测试结果通过OLED显示出来并进行语音输出。

关键词：STM32F103ZET6；递归平均滤波算法；FDC2214

1 方案的设计与论证

1.1总体方案的设计

手势识别装置包括微控制器模块、传感器检测模块、按键选择模块OLED显示模块以及语音输出模块。总体控制系统框图如图1-1所示。

图 1-1 总体控制系统框图

设计采用FDC2214传感器模块，进行判决模式下手势的接近和识别，同时在训练模式下将任意人员的指纹信息进行采集录入，然后将采集的数据反馈给单片机。除此之外，由于FDC2214传感器的功能特性，在进行手势接近和识别时，会产生一些干扰而产生很多系统误差，为了消除误差，我们又引入递归平均滤波算法，从而使系统具有良好性能，能很好地实现题目中要求的功能，在进行检测时更加准确稳定。

1.2 机械部分方案的设计

根据任务要求，因为手势识别装置对系统稳定性、准确性和抗干扰性有很高要求，为使FDC2214能准确进行手势识别和指纹信息录入，自制了亚克力板和PCB板结合的感应测试区域。机械结构实物如图1-2所示。

图1-2 机械结构实物图

1.3 微处理器的选择与论证

方案一：采用STC89C52单片机为主控芯片，STC89C52是STC89C51单片机的增强版，是STC公司生产的一种低功耗、高性能8位微处理器，具有8K可编程Flash存储器，总共有32位I/O口线，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，全双工串行口等资源。但主频低，编程繁琐，外设资源少。

方案二：采用STM32F103ZET6为主控芯片，STM32系列单片机是基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。它具有512K片内Flash，64K片内ARM，片内Flash支持在线编程（IAP），多达80个IO（大部分兼容5V逻辑），4个通用定时器，2个高级定时器，2个基本定时器，3路SPI接口，2路I2S接口，2路I2C接口，5路USART等丰富资源，但该芯片开发周期长，编程复杂，对底层库函数使用和外设要求高，可以满足本设计的需求。

方案三：采用MSP430F5529单片机为主控芯片，MSP430系列单片机是美国德州仪器公司推向市场的一种16位超低耗能，具有精简指令集的混合信号处理器。它将多个不同功能的模拟电路，数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，处理能力强大，运算速度快，片内资源丰富以及其功耗超低，并具有独立液晶驱动电路的硬件接口。

综合考虑，STM32F103ZET6控制器能够满足设计要求，故选择方案二。

1.4 显示模块的选择与论证

方案一：使用OLED显示测试结果。OLED由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。LCD都需要背光，而OLED是自发光，所以显示效果更好一些，分辨率也可以做到很高。

方案二：使用LCD1602显示测试结果。LCD1602能够能够同时显示32个字符，价格便宜，编程简单而且稳定可靠。LCD1602液晶屏是一种图形点阵显示器，显示原理简单易懂，都是液晶屏内部的液晶材料变化而显示不同的字符。

方案三：使用12864显示测试结果。12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集，利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字.，也可完成图形显示，低电压低功耗是其又一显著特点。

综合考虑，在手势识别装置中我们为使显示效果更好，而OLED分辨率更高，故选择方案一。