2018年TI杯电赛D题作品,FDC2214手势识别源代码分享

ID:219605 · 发表于 2018-7-26 09:45

  此次电赛，指定TI的fdc2214芯片，前期申请阶段也是一波三折，到后来拿到EVM板测试，也费了一番周折。  个人认为，这个题目还是很简单的，比的就是数据处理的思想，毕竟不需要别的东西，只需要准备一块单片机开发板，一个fdc2214评估板，再加一块履铜板，还就是一些按键之类的基本元器件了。
  先附上题目要求，具体题目内容的话，大家去自己下载吧。
http://www.51hei.com/bbs/dpj-129251-1.html
  arduino开发系统，一直以来都是简单，上手快的代名词，的确，arduino用起来比stm32简单多了，没有复杂的寄存器操作，非常适合新手做东西，也可以说是非常适合所有人用吧，工具嘛，肯定是越容易用越好，所以我这次选用arduino来做这个题。
  手势识别，题目要求有训练模式和判决模式，有的同学想法过于高大上，以为训练模式要用到那种记忆的算法，然后越想越难，最后搞得结果不理想。我这边认真读题过后，果断确定了一套简单有效的方案。
  首先分析传感器：fdc2214的arduino库中的测试例程，我们可以发现（当然，数据手册里更加详细），fdc2214传感器的返回值是8位十进制数（其实读取的是28位二进制数，不过是arduino的串口打印出来默认转换成十进制了，反正灵敏度还是不得不佩服），我们就以这8位的十进制数来进行分析处理。
  如何理解训练模式?我是这样想的，训练模式，我可以理解成是系统在开始就录入你的手势数据（不同的手势的返回值不同），由此可以区别不同的手势。但是录入这块，很多人就有了疑问，寄存器？数组？这些我都想过，最后都没用，我写了一套更加简单的“录入”程序。就是定义全局变量，然后赋值再去调用就可以了。
  如何理解判决模式？我这样想，判决，就是一个比较，两个值之间的比较，所以当a=b（临时假设）时，就得出结论：这个手势就是录入时候的手势。但是这下就出了一点问题。
  问题一：如何确保判决模式时你的手势值完全等于你当时录入的值？
  要完全等于，这个操作难度过大了，也不容易判决，所以这里我用了一种用范围来确定的思想。就是录入手势值，给这个手势值加减一个相同的值，就可以得出一个范围，我们将用这个范围去进行判决，如果判决模式下采集到的值属于这个范围，那么就显示判决结果。
  问题二：如何确保录入手势时没有误差？
  当然，没有误差的系统是不存在的，稳态也有稳态误差，所以，我们是要尽量的避免误差，使误差最小化，近似消灭误差。这里，在我录入手势值的时候，采用了一种简单的滤波————算术平均滤波法。简单说就是取平均值，取采样多少次的一个平均值作为录入值，再给其加减一设定值，得到一个范围，就是我的判定范围了。
整个程序的思想就是这样，具体的话，我贴上程序吧。

// ARDUINO <--> FDC
// A4 <-------> SDA
// A5 <-------> SCL

#include <Wire.h>
#include "FDC2214.h"
int Filter_Value;
#define FILTER_N 30
unsigned long mean,Min,Max,fw=8,X,Min1,Max1,Min2,Max2,Min3,Max3,Min4,Max4,Min5,Max5,Min6,Max6;
int XL = 5;
int CQ = 6;
int HQ = 7;
FDC2214 capsense(FDC2214_I2C_ADDR_0);
void setup() {
  pinMode(XL, INPUT_PULLUP);
  pinMode(CQ, INPUT_PULLUP);
  pinMode(HQ, INPUT_PULLUP);
  digitalWrite(XL, HIGH);
  digitalWrite(CQ, HIGH);
  digitalWrite(HQ, HIGH);
  Wire.begin();
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("\nFDC2x1x test");
  bool capOk = capsense.begin(0x3, 0x4, 0x5);
  if (capOk) Serial.println("Sensor OK");
  else Serial.println("Sensor Fail");
}
void loop()
{
  X=capsense.getReading28(0)/1000;
  if(digitalRead(XL) == LOW)//开启训练模式
  {
   train();
if(digitalRead(CQ) == LOW)//开启猜拳模式
  {
decide1();
}
  if(digitalRead(HQ) == LOW)//开启划拳模式
  {
decide2();
}
  }
}
/****训练模式*****/

void train()
{
  if(Serial.available()>0)
  {
  // a = Serial.parseInt();
switch(Serial.parseInt())
   {
  case 1:deal();Min1=Min;Max1=Max;Serial.print(" ");Serial.print(Min1);Serial.print(" ");Serial.print(Max1);Serial.print(" ");Serial.println("1 FINISH");break;
  case 2:deal();Min2=Min;Max2=Max;Serial.print(" ");Serial.print(Min2);Serial.print(" ");Serial.print(Max2);Serial.print(" ");Serial.println("2 FINISH");break;
  case 3:deal();Min3=Min;Max3=Max;Serial.print(" ");Serial.print(Min3);Serial.print(" ");Serial.print(Max3);Serial.print(" ");Serial.println("3 FINISH");break;
  case 4:deal();Min4=Min;Max4=Max;Serial.print(" ");Serial.print(Min4);Serial.print(" ");Serial.print(Max4);Serial.print(" ");Serial.println("4 FINISH");break;
  case 5:deal();Min5=Min;Max5=Max;Serial.print(" ");Serial.print(Min5);Serial.print(" ");Serial.print(Max5);Serial.print(" ");Serial.println("5 FINISH");break;
  case 6:deal();Min6=Min;Max6=Max;Serial.print(" ");Serial.print(Min6);Serial.print(" ");Serial.print(Max6);Serial.print(" ");Serial.println("6 FINISH");break;
  case 7:Serial.print(" ");Serial.println("ALL FINISH");break;
   }
  }
}
/**判断***猜拳模式******/

void decide1()
{
//oled(显示猜拳模式)
//oled(显示按键进入猜拳模式)
Serial.print(Min2);
Serial.print(Max2);
Serial.println(mean);
   if(Min2<X&&X<Max2)
{
   Serial.println("jiandao");
   }
   if(Min5<X&&X<Max5)
{
   Serial.println("baofu");
   }
   if(Min6<X&&X<Max6)
{
   Serial.println("chuizi");
   }
}
/***判断**划拳模式******/

void decide2()
{
//oled(显示猜拳模式)
//oled(显示按键进入猜拳模式)
if(Min1<X&&X<Max1)
{
   Serial.println("1");
}
if(Min2<X&&X<Max2)
{
   Serial.println("2");
}
if(Min3<X&&X<Max3)
{
   Serial.println("3");
}
if(Min4<X&&X<Max4)
{
   Serial.println("4");
}
if(Min5<X&&X<Max5)
{
   Serial.println("5");
}
}

/*****录入手势范围约束，返回******/
unsigned long deal()
{
  Filter();
  Min=mean-fw;
  Max=mean+fw;
  return (Min&&Max);
}

/***********求平均值返回mean********/
unsigned long Filter() //测次的平均值
{
  int i;
unsigned long filter_sum = 0;
  for(i = 0; i < FILTER_N; i++)
  {
filter_sum +=capsense.getReading28(0)/1000;
delay(1);
  }
  mean=filter_sum / FILTER_N;
return (unsigned long)(mean);

}

4060D，我的作品编号，作品使用的按键控制，用六个按键来分别录入1，2（剪刀）3，4，5（布）和6（石头）。这样连线多的话会出现干扰的情况，可以构建一个通信，让蓝牙给arduino发数据来实现手势采集，从而替代按键，以达到消除电磁干扰的目的。