怎樣使用加速度計(jì)和RF收發(fā)器對(duì)的手勢(shì)控制流動(dòng)站

步驟1：收集物品

《表樣式=“ border-collapse：折疊;”》 ?Arduino Nano x1 ?加速度計(jì)（ADXL335） x1 ?5V直流電機(jī)+車輪 每個(gè)x2 ?牛車輪* x1 ?L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)器+ 16針IC插座 每個(gè)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(gè)x1 ?HT-12D解碼器IC + 18針I(yè)C插座t 每個(gè)x1 ?LM7805穩(wěn)壓器 x1 ?按鈕開(kāi)關(guān) x2 ?紅色LED + 330O電阻器 每個(gè)x2 ?黃色LED + 330O電阻器 每個(gè)x1 ?綠色LED + 330O電阻器（可選） 每個(gè)x4 ?51kO和1MO電阻器 每個(gè)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(jī)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?shí)是，射頻發(fā)射器和接收器模塊只有4個(gè)數(shù)據(jù)引腳，這意味著我們只能驅(qū)動(dòng)2個(gè)電機(jī)，因此使用牛輪來(lái)支撐結(jié)構(gòu)。但是，如果您覺(jué)得四輪摩托看起來(lái)更酷一點(diǎn)，請(qǐng)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(duì)5V DC電機(jī)，每個(gè)電機(jī)都帶一個(gè)輪，，并注意在步驟3結(jié)束時(shí)討論的簡(jiǎn)單技巧。/p》

最后，對(duì)于勇敢的人來(lái)說(shuō)，可以在設(shè)計(jì)中進(jìn)行其他一些小的修改，其中包括對(duì)您自己的Arduino進(jìn)行設(shè)計(jì)。前往下一步的“獎(jiǎng)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(gè) 22pF陶瓷電容，另一個(gè) 7805穩(wěn)壓器，另外兩個(gè)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(xiàng)目分解為兩個(gè)組成部分：發(fā)射器和接收器電路。發(fā)射器由一個(gè)加速度計(jì)，一個(gè)Arduino和一個(gè)射頻發(fā)射器模塊以及一個(gè)HT-12E編碼器IC組成，所有模塊均按照所附的原理圖進(jìn)行接線。

如前所述，該加速度計(jì)用于識(shí)別我們的加速度計(jì)。手勢(shì)。我們將使用三軸加速度計(jì)（基本上是三個(gè)單軸加速度計(jì)）來(lái)滿足我們的需求。它可以用來(lái)測(cè)量所有三個(gè)維度上的加速度，并且您可能已經(jīng)猜到了，它不會(huì)產(chǎn)生一個(gè)，而是相對(duì)于三個(gè)軸（x，y和z）的三個(gè)模擬值的集合。實(shí)際上，我們只需要沿x和y軸加速，因?yàn)槲覀冎荒苎厮膫€(gè)方向驅(qū)動(dòng)流動(dòng)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(wú)人機(jī)，我們將需要z軸，以便我們也可以通過(guò)手勢(shì)控制它的上升或下降。在任何情況下，加速度計(jì)產(chǎn)生的這些模擬值都必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便能夠驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。 Arduino負(fù)責(zé)解決這一問(wèn)題，Arduino也將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換后通過(guò)RF發(fā)送器模塊發(fā)送到流動(dòng)站。

RF發(fā)送器只有一項(xiàng)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(dá)4位并行數(shù)據(jù)，從而使我們能夠?yàn)槎噙_(dá)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(gè)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(yīng)的RF接收器配對(duì)。然后將這12位組合在一起并進(jìn)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(guò)天線在引腳1處發(fā)射出去。

從概念上講，任何以434Mhz監(jiān)聽(tīng)的RF接收器都應(yīng)該能夠攔截，解調(diào)和解碼該數(shù)據(jù)。但是，HT-12E和HT-12D對(duì)應(yīng)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(guò)路由數(shù)據(jù)來(lái)使射頻收發(fā)器對(duì)唯一。僅與目標(biāo)接收者進(jìn)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(gè)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(duì)HT-12D進(jìn)行同樣的處理，否則流動(dòng)站將無(wú)法接收信號(hào)。 通過(guò)這種方式，我們還可以通過(guò)在每個(gè)接收器的HT-12D上相同地配置地址線，用單個(gè)發(fā)射器電路控制多個(gè)流動(dòng)站?；蛘撸覀兛梢源魃蟽筛笔痔?，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(gè)相同構(gòu)造的漫游車。

組裝電路時(shí)要注意的一件事是 Rosc的值。 HT-12E在引腳15和16之間有一個(gè)內(nèi)部振蕩器電路，可通過(guò)在這些引腳之間連接一個(gè)稱為Rosc的電阻來(lái)使能該振蕩器。實(shí)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(duì)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(yīng)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(qǐng)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(yè)，以確定確切的振蕩器頻率和電阻。

此外，作為附帶說(shuō)明，我們將使用母頭（與IC插座具有類似目的）來(lái)插入加速度計(jì)，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(yīng)組件的可重用性。假設(shè)您已經(jīng)設(shè)計(jì)了一段時(shí)間，因?yàn)槟呀?jīng)設(shè)計(jì)好了手勢(shì)控制的流動(dòng)站，而現(xiàn)在它正坐在那里，一半被灰塵覆蓋，位于獎(jiǎng)杯架的頂部，您偶然發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)利用加速度計(jì)功能的出色指導(dǎo)。所以你會(huì)怎么做？您只需將其從流動(dòng)站中拉出，然后推入新電路即可。無(wú)需召喚“亞馬遜”為您帶來(lái)新的機(jī)會(huì)：-p

獎(jiǎng)金：放棄Arduino，但不要！

以防萬(wàn)一，感覺(jué)有點(diǎn)冒險(xiǎn)，尤其是如果您認(rèn)為將這種設(shè)計(jì)精美的奇跡（當(dāng)然是Arduino）花費(fèi)在我們這樣的瑣碎任務(wù)上有點(diǎn)過(guò)頭了，請(qǐng)耐心等待一段時(shí)間；

我們的目標(biāo)是制造Arduino（實(shí)際上是Arduino的大腦；是的，我在談?wù)揂Tmega IC?。F(tuán)隊(duì)的永久成員。 將ATmega編程為一次又一次地運(yùn)行一個(gè)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(gè)IC，只坐在那里，做應(yīng)該做的事。

無(wú)論如何，要繼續(xù)進(jìn)行此升級(jí)，只需按照所附的第二個(gè)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(fù)位引腳（引腳1）上添加一個(gè)10K上拉電阻，并在引腳9和10之間使用外部時(shí)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(kāi)了；因此，我們還必須在此處復(fù)制我們用于接收器的LM7805電路。此外，我們還利用分壓器來(lái)為加速度計(jì)供電所需的3.3V電壓。

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

步驟3：而且，接收器

接收器由一個(gè)射頻接收器模塊，一個(gè)HT-12D解碼器IC和一對(duì)在L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的幫助下運(yùn)行的直流電機(jī)組成，所有電機(jī)均按照隨附的原理圖進(jìn)行接線。

RF接收器的唯一工作是解調(diào)載波（通過(guò)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?，F(xiàn)在，假設(shè)HT-12D上的地址線（A0至A7）與HT-12E的地址線相同，則通過(guò)數(shù)據(jù)線提取數(shù)據(jù)的4個(gè)并行位并通過(guò) HT-12D上的（D8到D11），連接到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器又將這些信號(hào)解釋為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

再次，請(qǐng)注意四川‘竹根即可。 HT-12D在引腳15和16之間也有一個(gè)內(nèi)部振蕩器電路，該電路通過(guò)在這些引腳之間連接一個(gè)稱為Rosc的電阻器來(lái)使能。實(shí)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(duì)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(yīng)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(qǐng)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(yè)，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(guò)330Ω限流器連接LED電阻連接到HT-12D的4個(gè)數(shù)據(jù)引腳中的每一個(gè)，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(huì)點(diǎn)亮；如果接收到的位為低電平（0），則LED會(huì)變暗。另外，也可以將單個(gè)LED綁在HT-12D的VT引腳上（同樣通過(guò)330Ω限流電阻），如果有效傳輸，該指示燈會(huì)亮起。

現(xiàn)在，如果您正在尋找我在第一步中提到的電動(dòng)機(jī)的駭客，這太容易了！ 只需將第二組中的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)連接即可。之所以如此，是因?yàn)槊拷M中的電動(dòng)機(jī)（左側(cè)的前部和后部電動(dòng)機(jī)，右側(cè)的前部和后部電動(dòng)機(jī)）絕不會(huì)反向驅(qū)動(dòng)。也就是說(shuō)，為了使流動(dòng)站向右轉(zhuǎn)，必須同時(shí)向前驅(qū)動(dòng)左側(cè)的前部和后部電動(dòng)機(jī)，并且必須向后驅(qū)動(dòng)右側(cè)的前部和后部電動(dòng)機(jī)。同樣，要使流動(dòng)站向左轉(zhuǎn)，必須同時(shí)向左驅(qū)動(dòng)左側(cè)的前部和后部電動(dòng)機(jī)，并且必須向前驅(qū)動(dòng)右側(cè)的前部和后部電動(dòng)機(jī)。因此，將同一對(duì)電壓饋入一組中的兩個(gè)電機(jī)是安全的。而且，解決該問(wèn)題的方法是簡(jiǎn)單地將它們并聯(lián)起來(lái)。

步驟4：進(jìn)入代碼

要做的只是使流動(dòng)站啟動(dòng)并運(yùn)行。是的，您猜對(duì)了！ （我希望您做到了）我們?nèi)匀槐仨殞⒓铀俣扔?jì)的讀數(shù)轉(zhuǎn)換為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可以解釋為能夠驅(qū)動(dòng)電機(jī)的形式。如果您認(rèn)為由于加速度計(jì)的讀數(shù)是模擬的，并且電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器期望數(shù)字信號(hào)，那么我們將必須實(shí)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(jiǎn)單。

我們知道加速度計(jì)沿線性軸測(cè)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(dòng)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(jì)的工作電壓設(shè)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(shè)置為3.3 V 即可。它只會(huì)使事情更容易理解；不過(guò)，即使我們不這樣做，對(duì)于我們的小實(shí)驗(yàn)也無(wú)濟(jì)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(guò)調(diào)用 analogReference（EXTERNAL） 來(lái)表示代碼中的這一更改。

現(xiàn)在，當(dāng)我們將加速度計(jì)放平并模擬讀取沿x和y軸的加速度時(shí)（記住嗎？我們只需要這兩個(gè)軸），我們得到的值約為511（即0到1023之間的一半），即只是說(shuō)沿這些軸的加速度為0。與其深入研究事實(shí)的細(xì)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(diǎn)，值0和1023表示端點(diǎn)。調(diào)整加速度計(jì)的方向，使其針腳指向下方并靠近您，否則您可能會(huì)反轉(zhuǎn)/互換軸。這意味著，如果將加速度計(jì)向右傾斜，則應(yīng)沿x軸讀取大于511的值，如果將加速度計(jì)向左傾斜，則應(yīng)沿x軸讀取小于511的值。 x軸上。同樣，如果將加速度計(jì)向前傾斜，則應(yīng)沿y軸讀取大于511的值，如果向后傾斜加速度計(jì)，則應(yīng)沿y軸讀取小于511的值。這就是我們?cè)诖a中推斷流動(dòng)站應(yīng)駛?cè)氲姆较虻姆绞健５@也意味著我們必須保持加速度計(jì)真正穩(wěn)定并平行于平面對(duì)齊，才能沿511方向讀取511。以便將流動(dòng)站停在兩個(gè)軸上。為了稍微簡(jiǎn)化此任務(wù)，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(dòng)站就保持靜止，而且我們可以肯定知道流動(dòng)站一旦超過(guò)閾值，必須將其設(shè)置為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

例如，如果y軸讀數(shù)為543，我們知道加速度計(jì)是向前傾斜的，因此我們必須使流動(dòng)站向前。我們通過(guò)將引腳D2和D4設(shè)置為高電平并將引腳D3和D5設(shè)置為低電平來(lái)實(shí)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(hào)被串行化并發(fā)射到RF發(fā)射器，僅被位于流動(dòng)站上的RF接收器捕獲，借助于HT-12D，該信號(hào)反序列化并將它們傳遞給L293D，L293D依次解釋這些信號(hào)并驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)前進(jìn)。

您可能想要更改這些閾值，以便校準(zhǔn)靈敏度。一種簡(jiǎn)單的方法是將加速度計(jì)連接到Arduino，然后運(yùn)行一個(gè)草圖，將x和y讀數(shù)吐到串行監(jiān)視器上?，F(xiàn)在，只需稍微移動(dòng)一下加速度計(jì)，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(méi)有跳過(guò)獎(jiǎng)金部分，將代碼上傳到ATmega將會(huì)意味著更多工作。您有兩種選擇：

選項(xiàng)A： 使用USB到串行設(shè)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(yīng)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(fù)位（引腳1）通過(guò)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：?jiǎn)?dòng)Arduino IDE，選擇一個(gè)合適的串行端口，設(shè)置

選項(xiàng)B： 如果周圍有人躺在地板上，請(qǐng)使用UNO 。只需將您的ATmega插入U(xiǎn)NO，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(jiǎn)單！

這兩個(gè)選項(xiàng)都應(yīng)該起作用，前提是您足夠聰明，可以先燒掉引導(dǎo)加載程序，然后再使用ATmega，或者如果您更聰明地購(gòu)買，首先安裝了引導(dǎo)程序的ATmega。如果沒(méi)有，請(qǐng)按照此處概述的步驟進(jìn)行操作。

Andddd，我們正式完成！我希望您喜歡這個(gè)冗長(zhǎng)的指導(dǎo)。現(xiàn)在，繼續(xù)進(jìn)行，如果還沒(méi)有完成，請(qǐng)完成構(gòu)建您的流動(dòng)站，試一會(huì)兒，然后再返回以對(duì)下面的評(píng)論部分進(jìn)行大量查詢和/或建設(shè)性的批評(píng)。

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