一种基于FDC2214的手势识别装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于人机交互技术领域，具体涉及一种基于FDC2214的手势识别装置。所述的手势识别装置包括MSP430G2553主控单元、FDC2214电容传感器检测单元和人机交互单元；主控单元采用MSP430G2553芯片并包括有保证处理器正常工作的电源电路、时钟晶振电路和复位电路。电源电路在稳压芯片输入端和输出端设置有对地滤波电容，为整个装置提供稳定的3.3V电压。时钟电路包括低速晶体振荡器电路，低速晶体振荡器在主控单元休眠时使用。本发明专利技术克服了现有技术方案成本高、算法复杂或受外界环境影响致使准确性和稳定性降低的缺点，本发明专利技术在对使用者短暂训练后不仅识别准确率高，而且识别速度和稳定性都很高。

A gesture recognition device based on FDC2214

The invention belongs to the field of human-computer interaction technology, in particular to a gesture recognition device based on FDC2214. The gesture recognition device includes MSP430G2553 main control unit, FDC2214 capacitive sensor detection unit and human-computer interaction unit. The main control unit uses MSP430G2553 chip and includes power supply circuit, clock oscillator circuit and reset circuit to ensure the normal operation of the processor. The power supply circuit is equipped with ground filter capacitors at the input and output terminals of the voltage stabilizer chip, which provides a stable 3.3V voltage for the whole device. The clock circuit includes a low-speed crystal oscillator circuit, which is used when the main control unit is dormant. The invention overcomes the shortcomings of high cost of the prior technical scheme, complex algorithm or reduced accuracy and stability caused by external environmental impact. After short training for users, the invention not only has high recognition accuracy, but also has high recognition speed and stability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FDC2214的手势识别装置
本专利技术属于人机交互
，具体涉及一种基于FDC2214的手势识别装置。
技术介绍
随着电子信息技术和智能设备的兴起，人们对于人机交互的便捷性、实时性要求也越来越高。目前，在人机交互
手势、人脸识别、指纹识别等新兴技术得到了广泛的应用。而手势作为人们日常生活中一种直观的、自然的交流方式，在人机交互领域扮演了重要的角色。手势识别技术经过多年的发展已日趋成熟，并且无论是在智能穿戴设备、VR还是智能家居等领域，许多产品都在试图增加手势识别这一功能。目前，手势识别的主流方案主要有基于计算机视觉、基于红外传感器、基于惯性传感器和基于光学技术的几大方案。基于计算机视觉识别的技术，其识别流程一般分为手势图像抓取、手势分割、手势特征提取，手势检测四大部分；其识别的灵敏度和准确度由摄像头和处理器决定。但由于摄像头成本较高和识别算法的开发难度较大，其技术并未得到很大普及。基于红外传感器识别手势的方案使用红外对管做输入输出信号，用单片机控制并做检测和处理信号的低成本手势检测方案。红外对管方案识别距离取决于红外管的性能，且红外对管受光强的影响较大，会严重影响性能和稳定性，此方案并未被完全采用。基于惯性传感器的手势识别方案主要是利用加速度计和陀螺仪获取手的运动状态信息，从而判断出手势，其识别结果较为准确，并且稳定性也很高，但是受限于识别时需要使用者在手上穿戴特定设备才能识别，因此应用范围受到了很大限制。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的问题，专利技术了一种基于FDC2214电容数字传感器的手势识别装置。本专利技术的技术方案：一种基于FDC2214的手势识别装置包括MSP430G2553主控单元、FDC2214电容传感器检测单元和人机交互单元；所述的MSP430G2553主控单元采用MSP430G2553芯片作为核心处理器，并包括有保证处理器正常工作的电源电路、时钟晶振电路和复位电路。电源电路采用了LM1117-3.3稳压芯片，输入电压范围为5-12V，在稳压芯片输入端和输出端设置有对地滤波电容，为整个装置提供稳定的3.3V电压。时钟电路包括32.768kHz低速晶体振荡器电路，低速晶体振荡器在主控单元休眠时使用。复位电路采用手动RC复位电路，用于在主控单元出现异常时复位。所述的FDC2214电容传感器检测单元包括FDC2214芯片和被测电容。FDC2214芯片的输入通道0的IN0A端和电感L1的一端连接，同时与电容C9的一端连接，输入通道0的IN0B端与电感L1和电容C9的另一端连接，电感L1和电容C9组成一个LC振荡电路，被测电容CSensor1的一端与电感L1的一端连接，被测电容CSensor1的另一端与GND连接。输入通道1的IN1A端和电感L2的一端连接，同时与电容C11的一端连接，输入通道1的IN1B端与电感L2和电容C11的另一端连接，电感L2和电容C11组成一个LC振荡电路，被测电容CSensor2的一端与电感L2的一端连接，被测电容CSensor2的另一端与GND连接。输入通道3的IN3A端和电感L3的一端连接，同时与电容C12的一端连接，输入通道3的IN3B端与电感L3和电容C12的另一端连接，电感L3和电容C12组成一个LC振荡电路，被测电容CSensor3的一端与电感L3的一端连接，被测电容CSensor3的另一端与GND连接。输入通道4的IN4A端和电感L4的一端连接，同时与电容C9的一端连接，输入通道4的IN4B端与电感L4和电容C13的另一端连接，电感L4和电容C13组成一个LC振荡电路，被测电容CSensor4的一端与电感L4的一端连接，被测电容CSensor4的另一端与GND连接。所述由电感和电容组成的LC电路将产生一个振荡频率fS。进一步的，所述被测电容为四个面积不一的铜片，四个面积不一的铜片呈五指展开时的形状布置。所述FDC2214芯片的VDD引脚连接到电源电路的输出端，ADDR、GND、PAD三个引脚共同连接到GND。FDC2214芯片的CLKIN经过一个串联的0欧姆电阻连接在一个来自外部40Mhz高精度晶振的输出端，该40Mhz高精度晶振为FDC2214芯片提供一个参考频率fREF，来测量各个通道由LC振荡电路产生的振荡频率fS。FDC2214芯片将测量的振荡频率fS转换为数字量，同时FDC2214芯片的IIC引脚SCL和SDA与MSP430G2553芯片的两个引脚P1.5和P2.0连接，MSP430G2553通过IO模拟IIC协议读取FDC2214芯片的转换结果。所述的人机交互单元包括OLED显示屏和按键电路。本专利技术采用功耗低、体积小的OLED显示屏，OLED显示屏的OLED_SCL和OLED_SDA引脚分别连接在MSP430G2553芯片的引脚P2.1和P2.2上，通过IO模拟IIC协议进行通信实现多功能显示，OLED显示屏的引脚1连接到电源电路的输出端，引脚2连接到GND。所述按键电路的按键KEY1的一端连接在MSP430G2553芯片的引脚P2.5上，另一端连接至GND；按键KEY2的一端连接在MSP430G2553芯片的引脚P2.4上，另一端连接至GND；按键KEY3的一端连接在MSP430G2553芯片的引脚P2.3上，另一端连接至GND。所述的系统程序指手势识别装置开机后，首先对主控芯片MSP430G2553和传感器FDC2214进行初始化，初始化完成后在OLED显示屏上显示主页面，提示使用者使用按键选择识别模式或进入训练模式进行训练。如果使用者按下按键1，则进入模式1，进行对手势一、二、三、四、五共5种手势的识别。如果使用者按下按键2，则进入模式2，进行对手势石头、剪刀、布共3种手势的识别。如果使用者按下按键3，则进入训练模式，训练模式是为了适应不同手形的人而设置，进入训练模式后，OLED显示屏再次提示使用者使用按键选择模式，如果使用者按下了按键1，则进入模式1的训练模式；如果使用者按下了按键2，则进入模式2的训练模式。进入训练模式后，要求训练者依次做出模式1的五种手势或模式2的三种手势，再训练者做出手势后，主控单元将学习并录入训练者的手形数据进行保存。完成训练后，将直接进入对手势的识别程序，在使用者做出手势后，主控单元对被测电容的电容值进行比较判断，识别出手势。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种新的手势识别方案，采用的FDC2214电容传感器不受光强等环境的影响，准确度和稳定性高。克服了现有技术方案成本高、算法复杂或受外界环境影响致使准确性和稳定性降低的缺点，本专利技术在对使用者短暂训练后不仅识别准确率高，而且识别速度和稳定性都很高。同时本专利技术是一种低成本、便捷的手势识别技术方案，便于广泛应用和推广。附图说明图1为手势识别装置系统结构图；图2为手势识别装置电路原理图。图3为手势识别装置系统程序流程图；图4为被测电容布置图。其中：1FDC2214电容传感器检测单元；2电源电路；3MSP430G2553芯片；4晶振电路；5MSP430G2553主控单元；6复位电路；7人机交互单元。具体实施方式结合技术方案和附图对本专利技术进一步说明，实施例的基于FDC2214的手势识别装置包括MSP430G2553主控单元5、FDC2214电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FDC2214的手势识别装置，其特征在于，包括MSP430G2553主控单元、FDC2214电容传感器检测单元和人机交互单元；所述的MSP430G2553主控单元包括MSP430G2553芯片、电源电路、时钟晶振电路和复位电路；电源电路采用LM1117‑3.3稳压芯片，为整个装置提供稳定的3.3V电压；时钟晶振电路包括32.768kHz低速晶体振荡器电路，晶振的两端分别连接在MSP430G2553芯片的引脚P2.6和P2.7上；复位电路采用手动RC复位电路，RC复位电路与MSP430G2553芯片的引脚TEST相连；所述的FDC2214电容传感器检测单元包括FDC2214芯片和被测电容；FDC2214芯片的输入通道0的IN0A端和电感L1的一端连接，同时与电容C9的一端连接，输入通道0的IN0B端与电感L1和电容C9的另一端连接，电感L1和电容C9组成一个LC振荡电路，被测电容CSensor1的一端与电感L1的一端连接，被测电容CSensor1的另一端与GND连接；输入通道1的IN1A端和电感L2的一端连接，同时与电容C11的一端连接，输入通道1的IN1B端与电感L2和电容C11的另一端连接，电感L2和电容C11组成一个LC振荡电路，被测电容CSensor2的一端与电感L2的一端连接，被测电容CSensor2的另一端与GND连接；输入通道3的IN3A端和电感L3的一端连接，同时与电容C12的一端连接，输入通道3的IN3B端与电感L3和电容C12的另一端连接，电感L3和电容C12组成一个LC振荡电路，被测电容CSensor3的一端与电感L3的一端连接，被测电容CSensor3的另一端与GND连接；输入通道4的IN4A端和电感L4的一端连接，同时与电容C9的一端连接，输入通道4的IN4B端与电感L4和电容C13的另一端连接，电感L4和电容C13组成一个LC振荡电路，被测电容CSensor4的一端与电感L4的一端连接，被测电容CSensor4的另一端与GND连接；所述由电感和电容组成的LC电路将产生一个振荡频率fS；所述FDC2214芯片的VDD引脚连接到电源电路的输出端，ADDR、GND、PAD三个引脚共同连接到GND；FDC2214芯片的CLKIN经过一个串联的0欧姆电阻连接在一个来自外部40Mhz高精度晶振的输出端，该40Mhz高精度晶振为FDC2214芯片提供一个参考频率fREF；FDC2214芯片将测量的振荡频率fS转换为数字量，同时FDC2214芯片的IIC引脚SCL和SDA与MSP430G2553芯片的两个引脚P1.5和P2.0连接，MSP430G2553通过IO模拟IIC协议读取FDC2214芯片的转换结果；所述的人机交互单元包括OLED显示屏和按键电路；OLED显示屏的OLED_SCL和OLED_SDA引脚分别连接在MSP430G2553芯片的引脚P2.1和P2.2上，通过IO模拟IIC协议进行通信实现多功能显示，OLED显示屏的引脚1连接到电源电路的输出端，引脚2连接到GND；所述按键电路的按键KEY1的一端连接在MSP430G2553芯片的引脚P2.5上，另一端连接至GND；按键KEY2的一端连接在MSP430G2553芯片的引脚P2.4上，另一端连接至GND；按键KEY3的一端连接在MSP430G2553芯片的引脚P2.3上，另一端连接至GND。...

【技术特征摘要】
1.一种基于FDC2214的手势识别装置，其特征在于，包括MSP430G2553主控单元、FDC2214电容传感器检测单元和人机交互单元；所述的MSP430G2553主控单元包括MSP430G2553芯片、电源电路、时钟晶振电路和复位电路；电源电路采用LM1117-3.3稳压芯片，为整个装置提供稳定的3.3V电压；时钟晶振电路包括32.768kHz低速晶体振荡器电路，晶振的两端分别连接在MSP430G2553芯片的引脚P2.6和P2.7上；复位电路采用手动RC复位电路，RC复位电路与MSP430G2553芯片的引脚TEST相连；所述的FDC2214电容传感器检测单元包括FDC2214芯片和被测电容；FDC2214芯片的输入通道0的IN0A端和电感L1的一端连接，同时与电容C9的一端连接，输入通道0的IN0B端与电感L1和电容C9的另一端连接，电感L1和电容C9组成一个LC振荡电路，被测电容CSensor1的一端与电感L1的一端连接，被测电容CSensor1的另一端与GND连接；输入通道1的IN1A端和电感L2的一端连接，同时与电容C11的一端连接，输入通道1的IN1B端与电感L2和电容C11的另一端连接，电感L2和电容C11组成一个LC振荡电路，被测电容CSensor2的一端与电感L2的一端连接，被测电容CSensor2的另一端与GND连接；输入通道3的IN3A端和电感L3的一端连接，同时与电容C12的一端连接，输入通道3的IN3B端与电感L3和电容C12的另一端连接，电感L3和电容C12组成一个LC振荡电路，被测电容CSensor3的一端与电感L3的一端连接，被测电容CSensor3的另一端与GND连接；输入通道4的IN4A端和电感L4的一端连接，同时与电容C9的一端连接，输入通道4的IN4B端与电感L4和电容C13的另一端连接，电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜铭，梁家栋，胡方圆，夏阳，吴振宇，卢湖川，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21