2018年TI杯電賽D題作品,FDC2214手勢識別源代碼分享

ID:219605 · 發表于 2018-7-26 09:45

  此次電賽，指定TI的fdc2214芯片，前期申請階段也是一波三折，到后來拿到EVM板測試，也費了一番周折。  個人認為，這個題目還是很簡單的，比的就是數據處理的思想，畢竟不需要別的東西，只需要準備一塊單片機開發板，一個fdc2214評估板，再加一塊履銅板，還就是一些按鍵之類的基本元器件了。
  先附上題目要求，具體題目內容的話，大家去自己下載吧。
http://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-129251-1.html
  arduino開發系統，一直以來都是簡單，上手快的代名詞，的確，arduino用起來比stm32簡單多了，沒有復雜的寄存器操作，非常適合新手做東西，也可以說是非常適合所有人用吧，工具嘛，肯定是越容易用越好，所以我這次選用arduino來做這個題。
  手勢識別，題目要求有訓練模式和判決模式，有的同學想法過于高大上，以為訓練模式要用到那種記憶的算法，然后越想越難，最后搞得結果不理想。我這邊認真讀題過后，果斷確定了一套簡單有效的方案。
  首先分析傳感器：fdc2214的arduino庫中的測試例程，我們可以發現（當然，數據手冊里更加詳細），fdc2214傳感器的返回值是8位十進制數（其實讀取的是28位二進制數，不過是arduino的串口打印出來默認轉換成十進制了，反正靈敏度還是不得不佩服），我們就以這8位的十進制數來進行分析處理。
  如何理解訓練模式?我是這樣想的，訓練模式，我可以理解成是系統在開始就錄入你的手勢數據（不同的手勢的返回值不同），由此可以區別不同的手勢。但是錄入這塊，很多人就有了疑問，寄存器？數組？這些我都想過，最后都沒用，我寫了一套更加簡單的“錄入”程序。就是定義全局變量，然后賦值再去調用就可以了。
  如何理解判決模式？我這樣想，判決，就是一個比較，兩個值之間的比較，所以當a=b（臨時假設）時，就得出結論：這個手勢就是錄入時候的手勢。但是這下就出了一點問題。
  問題一：如何確保判決模式時你的手勢值完全等于你當時錄入的值？
  要完全等于，這個操作難度過大了，也不容易判決，所以這里我用了一種用范圍來確定的思想。就是錄入手勢值，給這個手勢值加減一個相同的值，就可以得出一個范圍，我們將用這個范圍去進行判決，如果判決模式下采集到的值屬于這個范圍，那么就顯示判決結果。
  問題二：如何確保錄入手勢時沒有誤差？
  當然，沒有誤差的系統是不存在的，穩態也有穩態誤差，所以，我們是要盡量的避免誤差，使誤差最小化，近似消滅誤差。這里，在我錄入手勢值的時候，采用了一種簡單的濾波————算術平均濾波法。簡單說就是取平均值，取采樣多少次的一個平均值作為錄入值，再給其加減一設定值，得到一個范圍，就是我的判定范圍了。
整個程序的思想就是這樣，具體的話，我貼上程序吧。

// 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)//開啟訓練模式
  {
   train();
if(digitalRead(CQ) == LOW)//開啟猜拳模式
  {
decide1();
}
  if(digitalRead(HQ) == LOW)//開啟劃拳模式
  {
decide2();
}
  }
}
/****訓練模式*****/

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;
   }
  }
}
/**判斷***猜拳模式******/

void decide1()
{
//oled(顯示猜拳模式)
//oled(顯示按鍵進入猜拳模式)
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");
   }
}
/***判斷**劃拳模式******/

void decide2()
{
//oled(顯示猜拳模式)
//oled(顯示按鍵進入猜拳模式)
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");
}
}

/*****錄入手勢范圍約束，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() //測次的平均值
{
  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，我的作品編號，作品使用的按鍵控制，用六個按鍵來分別錄入1，2（剪刀）3，4，5（布）和6（石頭）。這樣連線多的話會出現干擾的情況，可以構建一個通信，讓藍牙給arduino發數據來實現手勢采集，從而替代按鍵，以達到消除電磁干擾的目的。