手勢控制燈

大姚

作為人工智能應用領域中重要的一個方面，智能家居已經越來越受到人們的關注。人們常常會想象各種“未來之家”的場景：走進房間，燈光自動打開，電視自動播放，空調自動調節……我們相信這些智能設備在不久的將來都不再只是夢想，它們正在逐步成為現實。現在一些智能產品的實現也變得越來越簡單，我們甚至可以自己動手制作一些簡單的智能產品了，比如本期介紹的手勢控制燈。

準 備 材 料

Arduino控制器，GP2D120X紅外距離傳感器，RGB LED燈條，電源適配器，杜邦線，連接端子2套，25cm長的有機玻璃棒和有機玻璃固定板。

GP2D120X紅外距離傳感器可提供約30cm的精確距離探測，當然也可以測得更遠一點的距離，只是精度會變低。但是由于手勢燈對距離精度的要求不高，我們可采用它進行50cm的測距。

該傳感器一般用于機器人的測距、避障以及路徑規劃，是機器視覺及其應用領域的不錯選擇，而且它還能很好地兼容Arduino（Uno、Mega、Due等）控制器。其工作電壓為4.5—5.5V，輸出模擬信號，一共有三個接口，分別是紅色的5V電源端、黑色的接地端和橙色信號端。

手勢控制燈采用RGB LED燈條。該燈條是軟性燈條，一面是發光的LED線陣顆粒，一面附有3M雙面膠，可固定于底板。

燈條長50cm，共有72個LED芯片。燈條的兩頭，一頭是信號輸入端，一頭是信號輸出端。輸入端有3個接線端，分別是紅色的5V電源端、白色的接地端和藍色的信號輸入端。

電源適配器，12V直流輸出，輸出電流1A。如果沒有12V直流電源，則可以采用7—12V直流電源，它們都可以給Arduino Uno控制器供電。

制 作 過 程

1. 將兩塊有機玻璃固定板用熱熔膠連接在一起，構成50cm長的固定板，以匹配LED燈條的長度。再將LED燈條的背面雙面膠撕除，粘貼到有機玻璃固定板上。接著用熱熔膠將兩根有機玻璃棒固定在LED燈條的上方。

2. 找一個硬紙板盒子，用美工刀在盒子上面開兩個方孔（10mm×5mm），用于通過紅外距離傳感器和LED燈條的接線端。同時在盒子的側面開一個小圓孔，用于走適配器的電線，給Arduino控制器供電。

3. 用3根杜邦線分別連接Arduino控制器與紅外距離傳感器的接線端，具體連接方式見下圖：紅外距離傳感器紅色和黑色線分別接Arduino控制器的5V電源端和接地端，橙色線連接Arduino 控制器的模擬信號A1輸入端。

4. 與LED燈條相連：將Arduino控制板的5V電源端、接地端和6號數字口分別連接到LED燈條的5V電源端、地線端和信號接入端。用LED燈條的信號輸入端的細線連接Arduino控制器的6號PWM輸出端。

5. 插上電源適配器，對Arduino控制器進行供電，至此硬件連接部分全部完畢。要讓手勢控制燈正常工作，還需要給Arduino控制器下載控制程序。

6. 為了下載控制程序，先要通過D口USB線（藍色數據線）連接電腦和Arduino 控制器，下載Adafruit_NeoPixel Library庫文件（下載地址：https：//learn.adafruit.com/adafruit- neopixel- uberguide/arduino- library- installation），將其解壓縮在C：＼Program Files （x86）＼Arduino＼libraries。

7. 運行Arduino，打開GestureControl

LightingV3.ino文件（下載地址：https：//pan.baidu.com/s/17M- yd0RC-fzkVvE0a83Onw）。打開菜單欄中“工具”選項，點擊“板卡”選項，選擇Arduino控制器的型號（這里是Arduino Uno）。

8. 選擇Arduino控制器與電腦的連接端口。為了判斷是否連接正確，可以通過插拔USB線，查看COM口。插上Arduino與電腦時，新增的COM口即為Arduino的通信端口。

9. 點擊“文件”下面的“下載”，將程序上傳到Arduino控制器，上傳成功后即可脫離電腦運行。

程 序 原 理

當接通電源后，程序會開啟紅外距離傳感器探測，關閉LED燈條上的所有LED。

本程序采用間隔50ms探測紅外距離傳感器的數據，見程序第9行：int delaytime = 50。

當紅外距離傳感器的上方有遮擋，且遮擋的距離小于500mm時（見第25行），就會點亮遮擋相應高度內的LED顆粒。

不同的遮擋高度點亮不同顆數的LED，點亮LED的顆數根據500mm對應72顆燈珠依次推算得到。當遮擋物上下移動時，點亮的LED顆數也會隨之變化。

當遮擋物從一定高度（500mm以內）抽離時，紅外距離傳感器的數據就會從當前距離一下子變到500mm以上，那么此時的點亮LED顆粒將在此前的高度。