基于MPU6050的手勢遙控器設計

徐東陽 徐開懷 苗北辰 李志農

【摘要】現在的智能電子設備的遙控器多數是按鍵式的，操作繁瑣不直觀，學習成本大，加上老年人視力普遍不好，給老年人操作帶來了巨大的障礙。手勢遙控器是指利用簡單的手勢來指揮電子設備，獲得便捷的操作體驗，讓老年人也可以享受科技發展帶來的便利。MPU6050是一個運動傳感器，內置陀螺儀，可以快速精確的感應到當前運動的方向及加速度大小，將這些數據通過藍牙傳送給要控制的電子設備進行分析即可對當前的手勢進行準確快速的判斷，再由電子設備利用判斷結果做出相應的動作即完成了通過手勢來控制電子設備的目標。

【關鍵詞】MPU6050;手勢感應;手勢遙控

引言

隨著社會的發展進步，越來越多的智能家電走到了尋常百姓家，智能家電為我們的生活提供了巨大的方便。但與此同時我們也注意到了一些現象，智能家電功能豐富，伴隨而來的就是復雜的操作性，家電控制面板或者遙控器上許多按鍵分別負責不同的功能，為了實現特定的功能，可能還要求一些組合按鍵……年輕人學習起來尚要花費些功夫，更不必說老年人了，老年人學習接受能力不如年輕人，更糟糕的是老年人的視力普遍不太好，，很容易按錯誤操作。為了讓老年人像我們一樣方便的操作智能家電設備，享受科技進步帶來的便利，我們想到了如果能通過一些簡單的手勢運動軌跡給智能家電發送指令，操作它們，這將給這一尷尬局面帶來巨大的緩解。比如用手勢上揚調節空調溫度上升、用手勢下甩控制空調溫度下降，看電視時用上揚手勢節目加一、下甩一下節目減一、向右甩音量增大、向左甩音量減小……也可以定義更多的手勢來實現更豐富的功能，比如手勢在空中劃一個“X“形，一個“0”形等等。經過我們的了解，目前這方面的研究還比較少，也沒有公開各自的實現方案，有比較大的發展空間。為了驗證設想的可行性，我們選擇了具有代表性的一個方面來進行設計實現：用手勢來控制小燈泡的亮滅。在查閱了許多資料之后我們做出了自己的系統規劃，系統包括手勢感應子系統和終端子系統，手勢感應子系統可以負責收集當前手勢運動軌跡數據，包括手勢運動軌跡加速度的大小并將這些數據通過藍牙實時的傳送給終端子系統，終端子系統負責對手勢感應子系統傳回的數據進行計算，分析出當前手勢運動的方向，并做出相應的動作，來完成通過手勢控制電子設備的目的。下面給出具體設計。

圖1

1.手勢感應子系統的實現

硬件部分的實現：

手勢感應子系統主要包括MPU6050，80C52單片機，藍牙模塊。MPU6050是一個九軸姿態識別模塊，可以識別出當前手勢軌跡的X，Y，Z軸方向上的加速度和角速度，X，Y，Z的正方向分別為正右，正前，正上方。本項目只需X，Y，Z軸方向上的加速度即可計算出手勢的方向，所以發送的一組數據包包括三個數據，分別為X，Y，Z軸方向上的加速度。MPU6050和80C52單片機通過IIC通信協議進行通信，其上的SCL，SDA引腳分別接單片機的1.5，1.6引腳來實現單片機和mpu6050之間控制命令的發放和手勢數據的傳送。藍牙模塊采用Blue2.0，理論傳輸速率1Mb/s，有效距離100M，設置為主模塊，和單片機通過串口通信他的TX，RX分別接單片機的RX，TX。單片機接收mpu6050的數據并實時通過串口轉發出去，和單片機相連藍牙模塊接收到單片機從串口發來的數據立即通過藍牙轉發出去，供給終端子系統利用。具體設計實物圖見圖1，連接電路圖見圖2。

2.終端子系統的實現

2.1 硬件部分的實現

終端子系統主要包括藍牙模塊，80C52控制模塊，和小燈泡組成。藍牙模塊設置為從模塊，并和主模塊通過地址綁定后一對一通信防止其他藍牙信號干擾，通電后主模塊和從模塊自動配對，如果主模塊有數據傳送則立即通過串口接收，他的TX，RX分別和單片機的RX，TX連接。小燈泡的正極和單片機的0.0連接，負極接單片機的GND端。當手勢感應端感應到上升的手勢時候，單片機的0.0端口被置為高電平，小燈泡發光，當手勢感應端感應到下降的手勢時候，單片機的0.0端口被置為高電平，小燈泡關閉。具體連接電路圖見圖3。

2.2 軟件部分設計

程序的主要功能是利用接收到的運動數據識別出當前手勢運動的方向，并根據手勢方向控制小燈泡的兩滅。程序的核心部分是通過mpu6050返回的數據判斷當前手勢的方向。接收到的數據包括X，Y，Z軸方向上的加速度，為了防止輕微抖動時的誤判，當X，Y，Z軸的值小于設定的閾值是程序不做出反應，當大于閾值時比較X，Y，Z軸加速度絕對值的大小，絕對值最大的方向為手勢的主方向，然后再判斷該方向值的正負就可以確定手勢的最終方向。比如X，Y，Z軸方向的值分別為（2，-3，-10），就可以確定當前運動方向為向下，置0.0為低電平，燈泡熄滅。

3.結語

本系統實現了利用手勢控制燈泡亮滅的目標，可以取代傳統遙控通過按鍵去控制的繁瑣，實現的簡單卻有代表性，通過改進程序來對更多的手勢實現判斷即可控制更豐富的設備推廣到更多的領域，讓更多的人享受到科技發展的便利！

參考文獻

[1]圖書——郭天祥.新概念51單片機C語言教程[M].電子工業出版社.