怎樣使用加速度計和RF收發(fā)器對的手勢控制流動站

步驟1：收集物品

《表樣式=“ border-collapse：折疊;”》 ?Arduino Nano x1 ?加速度計（ADXL335） x1 ?5V直流電機+車輪 每個x2 ?牛車輪* x1 ?L293D電機驅(qū)動器+ 16針IC插座 每個x1 ?434 MHz射頻發(fā)送器 x1 ? 434 MHz射頻接收器 x1 ?HT-12E編碼器IC + 18針I(yè)C插座 每個x1 ?HT-12D解碼器IC + 18針I(yè)C插座t 每個x1 ?LM7805穩(wěn)壓器 x1 ?按鈕開關(guān) x2 ?紅色LED + 330O電阻器 每個x2 ?黃色LED + 330O電阻器 每個x1 ?綠色LED + 330O電阻器（可選） 每個x4 ?51kO和1MO電阻器 每個x1 ?10μF徑向電容器 x2 電池，電池連接器，USB電纜，跳線，母接頭，2針螺絲端子，PCB，機箱和常用的焊接配件

如果您想知道為什么我們?yōu)槭裁匆褂檬聦嵤?，射頻發(fā)射器和接收器模塊只有4個數(shù)據(jù)引腳，這意味著我們只能驅(qū)動2個電機，因此使用牛輪來支撐結(jié)構(gòu)。但是，如果您覺得四輪摩托看起來更酷一點，請放心，這是可以解決的！在這種情況下，只需從列表中刮出牛輪，添加另一對5V DC電機，每個電機都帶一個輪，，并注意在步驟3結(jié)束時討論的簡單技巧。/p》

最后，對于勇敢的人來說，可以在設計中進行其他一些小的修改，其中包括對您自己的Arduino進行設計。前往下一步的“獎金”部分，親自看看。您還需要一些額外的電源： ATmega328P ， 28pin IC插座， 16Mhz晶體振蕩器，兩個 22pF陶瓷電容，另一個 7805穩(wěn)壓器，另外兩個10μF徑向電容和10kΩ，680Ω，330Ω電阻，是的，減去Arduino ！

步驟2：連接變送器

我們將把項目分解為兩個組成部分：發(fā)射器和接收器電路。發(fā)射器由一個加速度計，一個Arduino和一個射頻發(fā)射器模塊以及一個HT-12E編碼器IC組成，所有模塊均按照所附的原理圖進行接線。

如前所述，該加速度計用于識別我們的加速度計。手勢。我們將使用三軸加速度計（基本上是三個單軸加速度計）來滿足我們的需求。它可以用來測量所有三個維度上的加速度，并且您可能已經(jīng)猜到了，它不會產(chǎn)生一個，而是相對于三個軸（x，y和z）的三個模擬值的集合。實際上，我們只需要沿x和y軸加速，因為我們只能沿四個方向驅(qū)動流動站：向前或向后（即，沿y軸）和向左或向右（即，沿x軸）。如果要構(gòu)建無人機，我們將需要z軸，以便我們也可以通過手勢控制它的上升或下降。在任何情況下，加速度計產(chǎn)生的這些模擬值都必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便能夠驅(qū)動電動機。 Arduino負責解決這一問題，Arduino也將這些信號轉(zhuǎn)換后通過RF發(fā)送器模塊發(fā)送到流動站。

RF發(fā)送器只有一項工作： 將天線3處的“串行”數(shù)據(jù)發(fā)送到天線1處。提倡使用 HT-12E ，這是一種12位并行/串行數(shù)據(jù)編碼器，它可以從Arduino在AD8至AD11行收集多達4位并行數(shù)據(jù)，從而使我們能夠為多達24 = 16種不同的I/O組合騰出空間，而不是RF發(fā)射器上的單個數(shù)據(jù)引腳。從編碼器上的A0到A7線提取的其余8位構(gòu)成地址字節(jié)，這有助于將RF發(fā)送器與相應的RF接收器配對。然后將這12位組合在一起并進行序列化，然后傳遞到RF發(fā)送器的數(shù)據(jù)引腳，后者再將ASK將數(shù)據(jù)調(diào)制到434MHz載波上，并通過天線在引腳1處發(fā)射出去。

從概念上講，任何以434Mhz監(jiān)聽的RF接收器都應該能夠攔截，解調(diào)和解碼該數(shù)據(jù)。但是，HT-12E和HT-12D對應地址線（12位串行到并行數(shù)據(jù)解碼器）上的地址線允許我們通過路由數(shù)據(jù)來使射頻收發(fā)器對唯一。僅與目標接收者進行通信，從而限制了與所有其他接收器的通信。我們要做的就是在兩個前端上完全相同地配置地址線。例如，由于我們已將HT-12E的所有地址線都接地，因此必須在接收端對HT-12D進行同樣的處理，否則流動站將無法接收信號。 通過這種方式，我們還可以通過在每個接收器的HT-12D上相同地配置地址線，用單個發(fā)射器電路控制多個流動站。或者，我們可以戴上兩副手套，每只手套上都貼有包含不同地址線配置的發(fā)射器電路（例如，一根接地，所有地址線都接地，另一根接地的線都保持高電平，或者一根接地的線，而其余七根保持著。高，另一條接地兩根線，而其余六根保持高電平，或它們的任何其他組合），每根轉(zhuǎn)向操縱多個相同構(gòu)造的漫游車。

組裝電路時要注意的一件事是 Rosc的值。 HT-12E在引腳15和16之間有一個內(nèi)部振蕩器電路，可通過在這些引腳之間連接一個稱為Rosc的電阻來使能該振蕩器。實際上，為 Rosc選擇的值確定了振蕩器頻率，該頻率可以根據(jù)電源電壓而變化。為Rosc選擇合適的值對于HT-12E的功能至關(guān)重要！理想情況下，HT-12E的振蕩器頻率應為HT-12D振蕩器頻率的1/50倍。因此，由于我們使用5V電壓工作，因此我們分別為HT-12E和HT-12D電路選擇1MΩ和51kΩ電阻作為Rosc。如果您打算在不同的電源電壓下操作電路，請參考隨附的HT-12E數(shù)據(jù)表的“振蕩器頻率與電源電壓”圖第11頁，以確定確切的振蕩器頻率和電阻。

此外，作為附帶說明，我們將使用母頭（與IC插座具有類似目的）來插入加速度計，RF發(fā)射器和電路中的Arduino，而不是直接將它們焊接到PCB上。目的是為了適應組件的可重用性。假設您已經(jīng)設計了一段時間，因為您已經(jīng)設計好了手勢控制的流動站，而現(xiàn)在它正坐在那里，一半被灰塵覆蓋，位于獎杯架的頂部，您偶然發(fā)現(xiàn)了另一個利用加速度計功能的出色指導。所以你會怎么做？您只需將其從流動站中拉出，然后推入新電路即可。無需召喚“亞馬遜”為您帶來新的機會：-p

獎金：放棄Arduino，但不要！

以防萬一，感覺有點冒險，尤其是如果您認為將這種設計精美的奇跡（當然是Arduino）花費在我們這樣的瑣碎任務上有點過頭了，請耐心等待一段時間；

我們的目標是制造Arduino（實際上是Arduino的大腦；是的，我在談論ATmega IC?。F隊的永久成員。 將ATmega編程為一次又一次地運行一個草圖，以便它可以作為電路的永久部分，就像HT-12E一樣，它只是一個IC，只坐在那里，做應該做的事。

無論如何，要繼續(xù)進行此升級，只需按照所附的第二個原理圖修改電路即可。在這里，我們只需用ATmega的IC插座替換Arduino的母接頭，在IC的復位引腳（引腳1）上添加一個10K上拉電阻，并在引腳9和10之間使用外部時鐘將其泵浦不幸的是，如果我們放棄了Arduino，我們也將其內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)器也放開了；因此，我們還必須在此處復制我們用于接收器的LM7805電路。此外，我們還利用分壓器來為加速度計供電所需的3.3V電壓。

現(xiàn)在，唯一要注意的就是對ATmega進行編程以完成其工作。不過，您必須等到第4步。因此，請繼續(xù)關(guān)注…

步驟3：而且，接收器

接收器由一個射頻接收器模塊，一個HT-12D解碼器IC和一對在L293D電機驅(qū)動器的幫助下運行的直流電機組成，所有電機均按照隨附的原理圖進行接線。

RF接收器的唯一工作是解調(diào)載波（通過其在引腳1處的天線接收），并在引腳7處呈現(xiàn)獲取的“串行”數(shù)據(jù)被 HT-12D 拾取并反序列化。現(xiàn)在，假設HT-12D上的地址線（A0至A7）與HT-12E的地址線相同，則通過數(shù)據(jù)線提取數(shù)據(jù)的4個并行位并通過 HT-12D上的（D8到D11），連接到電動機驅(qū)動器，電動機驅(qū)動器又將這些信號解釋為驅(qū)動電動機。

再次，請注意四川‘竹根即可。 HT-12D在引腳15和16之間也有一個內(nèi)部振蕩器電路，該電路通過在這些引腳之間連接一個稱為Rosc的電阻器來使能。實際上，為 Rosc選擇的值確定了振蕩器頻率，該頻率可以根據(jù)電源電壓而變化。為Rosc選擇合適的值對于HT-12D的功能至關(guān)重要！理想情況下，HT-12D的振蕩器頻率應為HT-12E振蕩器頻率的50倍。因此，由于我們工作在5V電壓下，因此我們?yōu)镠T-12E和HT-12D選擇了1MΩ和51kΩ電阻作為Rosc。電路。如果您打算在不同的電源電壓下操作電路，請參考隨附的HT-12D數(shù)據(jù)表的“振蕩器頻率與電源電壓”圖第5頁，以確定確切的振蕩器頻率和電阻。

還可以，不要忘記RF接收器的母頭。

可選地，可以通過330Ω限流器連接LED電阻連接到HT-12D的4個數(shù)據(jù)引腳中的每一個，以便幫助確定在該引腳上接收的位。如果接收到的位為高電平（1），則LED會點亮；如果接收到的位為低電平（0），則LED會變暗。另外，也可以將單個LED綁在HT-12D的VT引腳上（同樣通過330Ω限流電阻），如果有效傳輸，該指示燈會亮起。

現(xiàn)在，如果您正在尋找我在第一步中提到的電動機的駭客，這太容易了！ 只需將第二組中的兩個電動機并聯(lián)連接即可。之所以如此，是因為每組中的電動機（左側(cè)的前部和后部電動機，右側(cè)的前部和后部電動機）絕不會反向驅(qū)動。也就是說，為了使流動站向右轉(zhuǎn)，必須同時向前驅(qū)動左側(cè)的前部和后部電動機，并且必須向后驅(qū)動右側(cè)的前部和后部電動機。同樣，要使流動站向左轉(zhuǎn)，必須同時向左驅(qū)動左側(cè)的前部和后部電動機，并且必須向前驅(qū)動右側(cè)的前部和后部電動機。因此，將同一對電壓饋入一組中的兩個電機是安全的。而且，解決該問題的方法是簡單地將它們并聯(lián)起來。

步驟4：進入代碼

要做的只是使流動站啟動并運行。是的，您猜對了！ （我希望您做到了）我們?nèi)匀槐仨殞⒓铀俣扔嫷淖x數(shù)轉(zhuǎn)換為電機驅(qū)動器可以解釋為能夠驅(qū)動電機的形式。如果您認為由于加速度計的讀數(shù)是模擬的，并且電動機驅(qū)動器期望數(shù)字信號，那么我們將必須實現(xiàn)某種ADC，這不是技術(shù)上的要求，但這就是我們要做的。并且它非常簡單。

我們知道加速度計沿線性軸測量重力加速度，并且該加速度表示為在地面和電源電壓之間波動的電壓水平，我們的微控制器讀取該電壓水平輸入的模擬值在0到1023之間變化。但是，由于我們將加速度計的工作電壓設為3.3V，因此我們建議將10位ADC（集成在Arduino上的ATmeaga中）的模擬參考值設置為3.3 V 即可。它只會使事情更容易理解；不過，即使我們不這樣做，對于我們的小實驗也無濟于事（我們只需要稍微調(diào)整一下代碼）。但是，為此，我們只需將Arduino上的AREF引腳（ATmega上的引腳21）連接到3.3V，并通過調(diào)用 analogReference（EXTERNAL） 來表示代碼中的這一更改。

現(xiàn)在，當我們將加速度計放平并模擬讀取沿x和y軸的加速度時（記住嗎？我們只需要這兩個軸），我們得到的值約為511（即0到1023之間的一半），即只是說沿這些軸的加速度為0。與其深入研究事實的細節(jié)，不如將其想象為圖形上的x和y軸，如圖所示，值511表示原點，值0和1023表示端點。調(diào)整加速度計的方向，使其針腳指向下方并靠近您，否則您可能會反轉(zhuǎn)/互換軸。這意味著，如果將加速度計向右傾斜，則應沿x軸讀取大于511的值，如果將加速度計向左傾斜，則應沿x軸讀取小于511的值。 x軸上。同樣，如果將加速度計向前傾斜，則應沿y軸讀取大于511的值，如果向后傾斜加速度計，則應沿y軸讀取小于511的值。這就是我們在代碼中推斷流動站應駛?cè)氲姆较虻姆绞?。但這也意味著我們必須保持加速度計真正穩(wěn)定并平行于平面對齊，才能沿511方向讀取511。以便將流動站停在兩個軸上。為了稍微簡化此任務，我們?nèi)鐖D所示定義了一些形成邊界的閾值，以便只要x和y讀數(shù)在范圍之內(nèi)，流動站就保持靜止，而且我們可以肯定知道流動站一旦超過閾值，必須將其設置為運動狀態(tài)。

例如，如果y軸讀數(shù)為543，我們知道加速度計是向前傾斜的，因此我們必須使流動站向前。我們通過將引腳D2和D4設置為高電平并將引腳D3和D5設置為低電平來實現(xiàn)此目的?，F(xiàn)在，由于這些引腳直接連接到HT-12E，因此信號被串行化并發(fā)射到RF發(fā)射器，僅被位于流動站上的RF接收器捕獲，借助于HT-12D，該信號反序列化并將它們傳遞給L293D，L293D依次解釋這些信號并驅(qū)動電動機前進。

您可能想要更改這些閾值，以便校準靈敏度。一種簡單的方法是將加速度計連接到Arduino，然后運行一個草圖，將x和y讀數(shù)吐到串行監(jiān)視器上。現(xiàn)在，只需稍微移動一下加速度計，瀏覽一下讀數(shù)并確定閾值即可。

就這樣！將代碼上傳到您的Arduino并享受??！或者，也許不是很快：-（ 如果您沒有跳過獎金部分，將代碼上傳到ATmega將會意味著更多工作。您有兩種選擇：

選項A： 使用USB到串行設備（例如FTDI FT232基本分線板），只需將TTL接頭連接線連接到ATmega上的相應引腳即可。根據(jù)下面的映射：

突破板上的針腳微控制器上的針腳

DTR/GRNRST/復位（引腳1）通過0.1μF電容

RxTx（Pin 3）

TxRx（Pin 2）

Vcc+ 5v輸出

CTS（未使用）

GndGround

現(xiàn)在，將USB電纜的一端插入分線板，另一端插入PC并按通常的方式上載代碼：啟動Arduino IDE，選擇一個合適的串行端口，設置

選項B： 如果周圍有人躺在地板上，請使用UNO 。只需將您的ATmega插入UNO，按通常的方式上載代碼，將IC拔出，然后將其推回到發(fā)送器電路中即可。像餡餅一樣簡單！

這兩個選項都應該起作用，前提是您足夠聰明，可以先燒掉引導加載程序，然后再使用ATmega，或者如果您更聰明地購買，首先安裝了引導程序的ATmega。如果沒有，請按照此處概述的步驟進行操作。

Andddd，我們正式完成！我希望您喜歡這個冗長的指導。現(xiàn)在，繼續(xù)進行，如果還沒有完成，請完成構(gòu)建您的流動站，試一會兒，然后再返回以對下面的評論部分進行大量查詢和/或建設性的批評。

責任編輯：wv