CN105677038A - 一种手势识别控制电路及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手势识别控制电路及控制方法，包括用于识别手势的手势传感器和用于调节占空比并根据占空比生成PWM信号的PWM信号产生模块，所述手势传感器与PWM信号产生模块连接，所述PWM信号产生模块设置有用于与电器设备连接的PWM信号输出端。本发明采用红外发光二极管和红外接收三极管构成传感器采集手势变化信号，经单片机程序识别手势方向，调节PWM信号的占空比，通过控制占空比实现对电器设备的控制，不但材料和生产成本极低，而且程序算法简单，因此可以广泛普及，具有广阔的市场空间。

Description

一种手势识别控制电路及控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制电路及控制方法，特别是一种手势识别控制电路及控制方法。
背景技术
目前，一些高端的电气产品中已经开始出现一种新的人性化的遥控技术，即所谓的手势控制，例如，用手势遥控显示器画面的左右翻页等，这些技术采用了图像识别技术，首先用摄像头对手势图像进行跟踪拍摄，然后采用高性能的处理器对一系列图像进行处理、识别，最终获得控制信号，程序算法复杂，系统成本极高，因此目前得不到普及应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种手势识别控制电路及控制方法。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：包括用于识别手势的手势传感器和用于调节占空比并根据占空比生成PWM信号的PWM信号产生模块，所述手势传感器与PWM信号产生模块连接，所述PWM信号产生模块设置有用于与电器设备连接的PWM信号输出端。
进一步，所述手势传感器包括红外发光二极管RF1、第一红外接收管RF2、第二红外接收管RF3、运算放大器OA1和运算放大器OA2，红外发光二极管RF1的正负极分别与电源的正负极连接，第一红外接收管RF2的集电极与运算放大器OA1的输入端和电源的正极连接，第二红外接收管RF3的集电极与运算放大器OA2的输入端和电源的正极连接，第一红外接收管RF2和第二红外接收管RF3的发射极与电源负极连接，运算放大器OA1的输出端V01和运算放大器OA2的输出端V02分别与PWM信号产生模块的两个输入端连接。
进一步，所述第一红外接收管RF2的集电极与运算放大器OA1的同相输入端连接，第二红外接收管RF3的集电极与运算放大器OA2的同相输入端连接。
进一步，所述手势传感器包括电位器RP1，所述RP1的固定端连接电源的正负极，滑动端分别与运算放大器OA1和运算放大器OA2连接。
进一步，所述电位器RP1的滑动端分别与运算放大器OA1的反相输入端和运算放大器OA2的反相输入端连接。
进一步，第一红外接收管RF2和第二红外接收管RF3分别设置在红外发光二极管RF1的两侧。
进一步，红外发光二极管RF1连接有电阻R1，红外发光二极管RF1通过电阻R1与电源正极连接。
进一步，第一红外接收管RF2连接有电阻R2，第一红外接收管RF2通过电阻R2与电源正极连接。
进一步，第二红外接收管RF3连接有电阻R5，第二红外接收管RF3通过电阻R5与电源正极连接。
一种手势识别控制电路的控制方法，包括以下步骤：
S10，开始；
S20，手势传感器进行手势识别；
S30，根据手势识别的结果调整占空比D；
S40，根据占空比D生成PWM信号；
S50，将生成的PWM信号传送到电器设备；
S60，结束。
进一步，步骤S20包括以下步骤：手势传感器进行手势识别，如果手势是左进或者右进则转步骤S30，如果手势不是左进或者右进则转步骤S20。
进一步，步骤S30包括以下步骤：初始占空比D设置为0，然后根据手势传感器的手势识别结果调整占空比D；如果手势是左进则判断占空比D是否为100，若是则不予执行并返回步骤S20，若否则增加占空比D并返回步骤S20；如果手势是右进则判断占空比D是否为0，若是则不予执行并返回步骤S20，若否则减小占空比D并返回步骤S20。
进一步，步骤S20进行手势识别的方法如下：设置参数N1和N2分别与运算放大器OA1的输出端和运算放大器OA2的输出端相对应，设置参数N=N1+N2用来保存N1与N2的值；第一输出端为高电平时，N1=1，第一输出端为低电平时，N1=0；第二输出端为高电平时，N2=2，第二输出端为低电平时，N2=0；当N前值为1且N1+N2=0时，说明手势是从右往左；当N前值为2且N1+N2=0时，说明手势是从左往右。
这样进行参数设置可以帮助系统有效识别手势，仅在手势是从左移动至中间和从右移动到中间时，系统进行有效识别并执行相应操作，有效避免了其它情况的干扰，比如手势是从左移动到右时，仅从左移动到中间的手势会被系统接受，而从中间到右的这一段手势不会被系统接受。
进一步，步骤S30调整占空比D的方法如下：当N前值为1且N1+N2=0时，占空比D就减小1，若占空比D减1后小于0，则占空比D=0；当N前值为2且N1+N2=0时，占空比D就增加1，若占空比D增加1后大于100，则占空比D=100。
进一步，步骤S30调整占空比D的方法如下：当N前值为1且N1+N2=0时，占空比D就增加1，若占空比D增加1后大于100，则占空比D=100；当N前值为2且N1+N2=0时，占空比D就减小1，若占空比D减1后小于0，则占空比D=0。
进一步，步骤S40生成PWM信号的方法如下：设置参数P=0，并且PWM信号输出端的初始信号为高电平，PWM信号输出端输出PWM信号的时候，每经过一个计时单元t，P就增加1，在P=占空比D的时候，PWM信号输出端输出低电平，在P=100的时候，PWM信号输出端重新输出高电平，并且将P重新赋值为0，进行下一个周期的循环。
本发明的有益效果是：本发明采用的一种手势识别控制电路及控制方法，本发明采用红外发光二极管和红外接收三极管构成传感器采集手势变化信号，经单片机程序识别手势方向，调节PWM信号的占空比，通过控制占空比实现对电器设备的控制，不但材料和生产成本极低，而且程序算法简单，操作简便时尚，因此可以广泛普及，具有广阔的市场空间。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明的电路图；
图3是本发明控制方法的流程图；
图4是本发明调节占空比的流程图；
图5是本发明具体实施例的电路图。
具体实施方式
参照图1-图4，包括用于识别手势的手势传感器1和用于调节占空比并根据占空比生成PWM信号的PWM信号产生模块2，所述手势传感器1与PWM信号产生模块2连接，所述PWM信号产生模块2设置有用于与电器设备连接的PWM信号输出端。
优选的，所述手势传感器1包括红外发光二极管RF1、第一红外接收管RF2、第二红外接收管RF3、运算放大器OA1和运算放大器OA2，红外发光二极管RF1的正负极分别与电源的正负极连接，第一红外接收管RF2的集电极与运算放大器OA1的输入端和电源的正极连接，第二红外接收管RF3的集电极与运算放大器OA2的输入端和电源的正极连接，第一红外接收管RF2和第二红外接收管RF3的发射极与电源负极连接，运算放大器OA1的输出端V01和运算放大器OA2的输出端V02分别与PWM信号产生模块2的两个输入端连接。
优选的，所述第一红外接收管RF2的集电极与运算放大器OA1的同相输入端连接，第二红外接收管RF3的集电极与运算放大器OA2的同相输入端连接。
优选的，所述手势传感器1包括电位器RP1，所述RP1的固定端连接电源的正负极，滑动端与运算放大器OA1和运算放大器OA2连接。
优选的，所述电位器RP1的滑动端分别与运算放大器OA1的反相输入端和运算放大器OA2的反相输入端连接。
优选的，第一红外接收管RF2和第二红外接收管RF3分别设置在红外发光二极管RF1的两侧。
优选的，红外发光二极管RF1连接有电阻R1，红外发光二极管RF1通过电阻R1与电源正极连接。
优选的，第一红外接收管RF2连接有电阻R2，第一红外接收管RF2通过电阻R2与电源正极连接。
优选的，第二红外接收管RF3连接有电阻R5，第二红外接收管RF3通过电阻R5与电源正极连接。
一种手势识别控制电路的控制方法，包括以下步骤：
S10，开始；
S20，手势传感器1进行手势识别；
S30，根据手势识别的结果调整占空比D；
S40，根据占空比D生成PWM信号；
S50，将生成的PWM信号传送到电器设备；
S60，结束。
优选的，步骤S20包括以下步骤：手势传感器1进行手势识别，如果手势是左进或者右进则转步骤S30，如果手势不是左进或者右进则转步骤S20。
优选的，步骤S30包括以下步骤：初始占空比D设置为0，然后根据手势传感器1的手势识别结果调整占空比D；如果手势是左进则判断占空比D是否为100，若是则不予执行并返回步骤S20，若否则增加占空比D并返回步骤S20；如果手势是右进则判断占空比D是否为0，若是则不予执行并返回步骤S20，若否则减小占空比D并返回步骤S20。
优选的，步骤S20进行手势识别的方法如下：设置参数N1和N2分别与运算放大器OA1的输出端和运算放大器OA2的输出端相对应，设置参数N=N1+N2用来保存N1与N2的值；第一输出端为高电平时，N1=1，第一输出端为低电平时，N1=0；第二输出端为高电平时，N2=2，第二输出端为低电平时，N2=0；当N前值为1且N1+N2=0时，说明手势是从右往左；当N前值为2且N1+N2=0时，说明手势是从左往右。
这样进行参数设置可以帮助系统有效识别手势，仅在手势是从左移动至中间和从右移动到中间时，系统进行有效识别并执行相应操作，有效避免了其它情况的干扰，比如手势是从左移动到右时，仅从左移动到中间的手势会被系统接受，而从中间到右的这一段手势不会被系统接受。
优选的，步骤S30调整占空比D的方法如下：当N前值为1且N1+N2=0时，占空比D就减小1，若占空比D减1后小于0，则占空比D=0；当N前值为2且N1+N2=0时，占空比D就增加1，若占空比D增加1后大于100，则占空比D=100。
优选的，步骤S30调整占空比D的方法如下：当N前值为1且N1+N2=0时，占空比D就增加1，若占空比D增加1后大于100，则占空比D=100；当N前值为2且N1+N2=0时，占空比D就减小1，若占空比D减1后小于0，则占空比D=0。
优选的，步骤S40生成PWM信号的方法如下：设置参数P=0，并且PWM信号输出端的初始信号为高电平，PWM信号输出端输出PWM信号的时候，每经过一个计时单元t，P就增加1，在P=占空比D的时候，PWM信号输出端输出低电平，在P=100的时候，PWM信号输出端重新输出高电平，并且将P重新赋值为0，进行下一个周期的循环。
本发明的工作过程：当第一红外接收管RF2或第二红外接收管RF3在没有接收到信号时，运算放大器OA1的同相输入端的电压和运算放大器OA2的同相输入端的电压约等于电源电压，高于参考电压Vref，此时运算放大器OA1的输出端Vo1和运算放大器OA2的输出端Vo2均为高电平；当手掌挡光形成反射时，第一红外接收管RF2或第二红外接收管RF3基极受光照而产生电流而导通，集电极电位就会下降，当其值下降到小于Vref时，输出端的输出信号电平反转为低电平，两个输出端Vo1和Vo2分别作为单片机MCU的输入信号，单片机通过程序识别这两个信号的时序并调节PWM信号的占空比，PWM信号从MCU的6脚输出到电器设备。
本发明的具体实施例如图5所示，一种能感应左右手的调光LED台灯，当左手从感应区域左方进入并停留在感应区域上方时，LED台灯逐渐调亮，直到全亮；反之，当右手从感区域右方进入并停留在感应区域上方时，LED台灯逐渐调暗，直到全暗；其工作原理是通过手势传感器11检测并识别手势，再根据手势识别结果利用软件程序对占空比进行调节，单片机根据占空比生成并输出PWM信号，再将输出的PWM信号连接到LED驱动ICP周期T4115的占空比Dim调光信号输入端，控制LED台灯的亮度变化。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种手势识别控制电路，其特征在于：包括用于识别手势的手势传感器（1）和用于调节占空比并根据占空比生成PWM信号的PWM信号产生模块（2），所述手势传感器（1）与PWM信号产生模块（2）连接，所述PWM信号产生模块（2）设置有用于与电器设备连接的PWM信号输出端。
2.根据权利要求1所述的一种手势识别控制电路，其特征在于：所述手势传感器（1）包括红外发光二极管RF1、第一红外接收管RF2、第二红外接收管RF3、运算放大器OA1和运算放大器OA2，红外发光二极管RF1的正负极分别与电源的正负极连接，第一红外接收管RF2的集电极与运算放大器OA1的输入端和电源的正极连接，第二红外接收管RF3的集电极与运算放大器OA2的输入端和电源的正极连接，第一红外接收管RF2和第二红外接收管RF3的发射极与电源负极连接，运算放大器OA1的输出端V01和运算放大器OA2的输出端V02分别与PWM信号产生模块（2）的两个输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种手势识别控制电路，其特征在于：所述手势传感器（1）包括电位器RP1，所述RP1的固定端连接电源的正负极，滑动端分别与运算放大器OA1和运算放大器OA2连接。
4.根据权利要求2所述的一种手势识别控制电路，其特征在于：第一红外接收管RF2和第二红外接收管RF3分别设置在红外发光二极管RF1的两侧。
5.一种根据权利要求1至4任一所述的手势识别控制电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10，开始；
S20，手势传感器（1）进行手势识别；
S30，根据手势识别的结果调整占空比D；
S40，根据占空比D生成PWM信号；
S50，将生成的PWM信号传送到电器设备；
S60，结束。
6.根据权利要求5所述的一种手势识别控制电路的控制方法，其特征在于，步骤S30包括以下步骤：初始占空比D设置为0，然后根据手势传感器（1）的手势识别结果调整占空比D；如果手势是左进则判断占空比D是否为100，若是则不予执行并返回步骤S20，若否则增加占空比D并返回步骤S20；如果手势是右进则判断占空比D是否为0，若是则不予执行并返回步骤S20，若否则减小占空比D并返回步骤S20。
7.根据权利要求5所述的一种手势识别控制电路的控制方法，其特征在于，步骤S20进行手势识别的方法如下：设置参数N1和N2分别与运算放大器OA1的输出端和运算放大器OA2的输出端相对应，设置参数N=N1+N2用来保存N1与N2的值；第一输出端为高电平时，N1=1，第一输出端为低电平时，N1=0；第二输出端为高电平时，N2=2，第二输出端为低电平时，N2=0；当N前值为1且N1+N2=0时，说明手势是从右往左；当N前值为2且N1+N2=0时，说明手势是从左往右。
8.根据权利要求7所述的一种手势识别控制电路的控制方法，其特征在于，步骤S30调整占空比D的方法如下：当N前值为1且N1+N2=0时，占空比D就减小1，若占空比D减1后小于0，则占空比D=0；当N前值为2且N1+N2=0时，占空比D就增加1，若占空比D增加1后大于100，则占空比D=100。
9.根据权利要求7所述的一种手势识别控制电路的控制方法，其特征在于，步骤S30调整占空比D的方法如下：当N前值为1且N1+N2=0时，占空比D就增加1，若占空比D增加1后大于100，则占空比D=100；当N前值为2且N1+N2=0时，占空比D就减小1，若占空比D减1后小于0，则占空比D=0。
10.根据权利要求8或9任一所述的一种手势识别控制电路的控制方法，其特征在于，步骤S40生成PWM信号的方法如下：设置参数P=0，并且PWM信号输出端的初始信号为高电平，PWM信号输出端输出PWM信号的时候，每经过一个计时单元t，P就增加1，在P=占空比D的时候，PWM信号输出端输出低电平，在P=100的时候，PWM信号输出端重新输出高电平，并且将P重新赋值为0，进行下一个周期的循环。
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