基于mems技术的手势动作输入装置

1.基于mems技术的手势动作输入装置，包括Atmegal6单片机模块、nRF24AP2-8CH无线收发器和软件模块，其特征在于：包括手势识别硬件平台；手势识别硬件平台包括L3G4200陀螺传感器和数模转换器；所述L3G4200陀螺仪拥有三种可选全尺度，L3G4200陀螺仪的I2C/SPI数字输出接口16比特率值的数据输出两个数字输出线，同时集成低通滤波器和高通滤波器，用户可选带宽Embedded自检宽电源电压，并且其2.4V到3.6V低压兼容IOs,拥有
1.8V嵌入省电和睡眠模式以及高冲击生存能力。
2.根据权利要求1所述的基于mems技术的手势动作输入装置，其特征在于：Atmegal6单片机模块内核具有指令集和32个通用工作寄存器，所有的通用工作寄存器都直接与算逻单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。
3.根据权利要求2所述的基于mems技术的手势动作输入装置，其特征在于：所述Atmegal6单片机模块具有16K字节的系统内可编程Flash，512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，Atmegal6单片机模块支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的计数器,片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。
4.根据权利要求2或3所述的基于mems技术的手势动作输入装置，其特征在于：
Atmegal6单片机模块是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，由指令集以及单时钟周期指令执行时间，Atmegal6单片机模块的数据吞吐率高达1MIPS/MHz。
5.根据权利要求1所述的基于mems技术的手势动作输入装置，其特征在于：nRF24AP2-
8CH无线收发器其基于嵌入式的无线集中器，其含有多个节点，并对各个节点进行各种管理及通信。
6.根据权利要求1所述的基于mems技术的手势动作输入装置，其特征在于：所述手势识别硬件平台对于手势输入时实现对0到9的数字识别，每个数字都能一笔写成且输入符合大多数人的书写习惯。
7.根据权利要求1所述的基于mems技术的手势动作输入装置，其特征在于：所述数模转换器把采集的手势信息通过自带的A/D转换模块从模拟信号转换成数字信号。

基于mems技术的手势动作输入装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及手势输入装置技术领域，具体涉及基于mems技术的手势动作输入装置。\n背景技术\n[0002] 手势的识别和处理在科技中具有非常广阔的应用前景，在医生的远程手术，防爆机器人的机械臂的控制和各种需要应用的场合，手势的信息收集和处理都将拥有巨大的发展前景。\n[0003] MEMS技术即微机电系统是将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工业技术，它的操作范围在微米范围内。比它更小的，在纳米范围的类似的技术被称为纳机电系统。微机电系统在日本被称作微机械，在欧洲被称作微系统。\n[0004] 应用MEMS技术对手势信息进行采集与处理，通过各种相关算法把手的运动状态进行记录并处理为标准信息，其结果能够作为其他设备直接使用的数据来源。在日常生活、工业生产、机器人应用、电影制作等方面拥有广阔的应用空间。使用三旋陀螺仪和加速度传感器对手指的移动进行信息采集，同时加装发射模块，将收集的信息通过无线发射装置发送给单片机，进行处理之后我们可以将这些信息运用到需要的场合。\n[0005] MEMS系统包括信息采集的传感器，作为计算中心的微型处理器，电子线路，以及无线通信模块，微型电源等主要模块。MEMS之所以采用硅为主要材料，是由于其在强度高和硬度高的同时，热传导和电气方面的性能也十分优越等优点。与传统机电系统制作工艺不同的是，MEMS采用的各向异性刻蚀技术和光刻工艺融合了当前多种精致加工技术和先进信息技术的最新成果。\n[0006] 随着社会的发展对手势输入设置的要求也逐渐提高，以下两点更是尤为重要：1.识别率高，能够有效的识别出用户的输入动作，这是一切有效特征的基础和共性；2.计算简单，如果手势识别特征提取算法过于复杂，由于处理时间长，导致手势识别平台不能及时反馈用户输入的语意结果会使手势识别平台的友好性大打折扣以及占用大量内存，不适合占用小内存的嵌入式平台，推广意义不大，基于以上本发明提供了一些技术性方案。\n发明内容\n[0007] (一)解决的技术问题\n[0008] 针对现有技术的不足，本发明提供了基于mems技术的手势动作输入装置，能够有效的识别出用户的输入动作且计算简单适合占用小内存的嵌入式平台。\n[0009] (二)技术方案\n[0010] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：\n[0011] 基于mems技术的手势动作输入装置，包括Atmegal6单片机模块、nRF24AP2-8CH无线收发器和软件模块，包括手势识别硬件平台；手势识别硬件平台包括L3G4200陀螺传感器和数模转换器；所述L3G4200陀螺仪拥有三种可选全尺度，L3G4200陀螺仪的I2C/SPI数字输出接口16比特率值的数据输出两个数字输出线，同时集成低通滤波器和高通滤波器，用户可选带宽Embedded自检宽电源电压，并且其2.4V到3.6V低压兼容IOs,拥有1.8V嵌入省电和睡眠模式以及高冲击生存能力。\n[0012] 优选的，Atmegal6单片机模块内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器，所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。\n[0013] 优选的，所述Atmegal6单片机模块具有16K字节的系统内可编程Flash，512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，Atmegal6单片机模块支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的计数器,片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。\n[0014] 优选的，Atmegal6单片机模块是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，由指令集以及单时钟周期指令执行时间，Atmegal6单片机模块的数据吞吐率高达\n1MIPS/MHz。\n[0015] 优选的，nRF24AP2-8CH无线收发器其基于嵌入式的无线集中器，其含有多个节点，并对各个节点进行各种管理及通信。\n[0016] 优选的，如图所示所述手势识别硬件平台对于手势输入时实现对0到9的数字识别，每个数字都能一笔写成且输入符合大多数人的书写习惯。\n[0017] 优选的，所述数模转换器把采集的手势信息通过自带的A/D转换模块从模拟信号转换成数字信号。\n[0018] (三)有益效果\n[0019] 本发明提供了基于mems技术的手势动作输入装置，有益效果是：基于MEMS技术为基础的动作识别系统，精度较高，功能强大，计算简单，完全可以满足队手部动作的识别进而对系统进行控制；采用手势识别硬件平台来实现对0到9的数字识别，被识别的模式简单，每个数字都能一笔写成，书写方便，并且输入符合大多数人的书写习惯。\n附图说明\n[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。\n[0021] 图1是本发明的系统原理流程图；\n[0022] 图2是Atmegal6单片机模块的应用电路图；\n[0023] 图3是手势识别硬件平台的数字书写风格示意图；\n[0024] 图4是tmegal6单片机模块的内部结构图；\n[0025] 图5是物体做径向运动时科里奥里力分解图；\n具体实施方式\n[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。\n[0027] 基于mems技术的手势动作输入装置，包括Atmegal6单片机模块、nRF24AP2-8CH无线收发器、软件模块和手势识别硬件平台；所述手势识别硬件平台包括L3G4200陀螺传感器和数模转换器；所述L3G4200陀螺仪拥有三种可选全尺度(±250/500/2000dps)，其I2C/SPI数字输出接口16比特率值的数据输出两个数字输出线，同时集成低通滤波器和高通滤波器，用户可选带宽Embedded自检宽电源电压，并且其2.4V到3.6V低压兼容IOs,拥有1.8V嵌入省电和睡眠模式以及高冲击生存能力。\n[0028] 具体的Atmegal6单片机模块内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器，所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器；具有16K字节的系统内可编程Flash，512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的计数器,片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式；基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾；具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器，所有的寄存器都直接与运算逻单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。\n[0029] 对于其他的nRF24AP2-8CH无线收发器其基于嵌入式的无线集中器，其含有多个节点，并对各个节点进行各种管理及通信；手势识别硬件平台对于手势输入时实现对0到9的数字识别，每个数字都能一笔写成且输入符合大多数人的书写习惯；数模转换器把采集的手势信息通过自带的A/D转换模块从模拟信号转换成数字信号；L3G4200陀螺传感器的制作方法基于角动量守恒的理论，在物体做径向运动时转轴一定会受指向垂直转动方向的假想力力也就是科里奥里力的假设是科里奥里力理论的基础，其原理如图所示在陀螺仪不停的转动过程中，它的转轴会一直不变的指向同一个方向而不依赖于承载支架的旋转方向。\n[0030] 综上，本发明实施例具有如下有益效果：\n[0031] 基于MEMS技术为基础的动作识别系统，精度较高，功能强大，计算简单，完全可以满足队手部动作的识别进而对系统进行控制；采用手势识别硬件平台来实现对0到9的数字识别，被识别的模式简单，每个数字都能一笔写成，书写方便，并且输入符合大多数人的书写习惯。\n[0032] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。\n[0033] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。