CN208400083U - 一种基于fdc2214的手势识别电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于FDC2214的手势识别电路，包括手势感应传感器、第一FDC2214处理电路、第一FDC2214时钟输入电路、第二FDC2214处理电路、第二FDC2214时钟输入电路、单片机处理电路和显示电路，手势感应传感器包括六块铜模以及与人体手掌展开形状相适配的基板，六块铜模分别固定在基板上，六块铜模与第一FDC2214处理电路和第二FDC2214处理电路连接，第一FDC2214处理电路和第二FDC2214处理电路均与单片机处理电路连接，单片机处理电路与所述显示电路连接。本实用新型可以对简单的手势进行检测，并通过显示电路将手势状态显示给工作人员，电路简单可靠，成本低。

Description

一种基于FDC2214的手势识别电路

技术领域

本实用新型属于手势识别技术领域，具体涉及一种基于FDC2214的手势识别电路。

背景技术

随着智能电子设备的日益增多，智能人机交互技术得到广泛的研究，并已经开始应用到一些智能设备中，所谓智能人机交互，指的是人体通过一些特定的姿势和手势向机器传达特定的指令。电容式传感是一种低功耗、低成本且高分辨率的非接触式感测技术，适用于从接近检测和手势识别到远程液位感测领域的各项应用。电容式传感系统中的传感器可以常采用任意金属或导体，可实现高度灵活的低成本系统设计。

目前急需一种可以利用金属或导体来判断手势的新型电路，从而实现对简单的手势进行检测，实现高度灵活的低成本系统设计。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于FDC2214的手势识别电路，本基于FDC2214的手势识别电路可以对简单的手势进行检测，并通过显示电路将手势状态显示给工作人员，电路简单可靠，成本低。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于FDC2214的手势识别电路，包括手势感应传感器、第一FDC2214处理电路、第一FDC2214时钟输入电路、第二FDC2214处理电路、第二FDC2214时钟输入电路、单片机处理电路和显示电路，所述手势感应传感器包括六块铜模以及与人体手掌展开形状相适配的基板，六块所述铜模分别固定在基板的五个手指位置和手掌位置，六块铜模分别与所述第一FDC2214处理电路和第二FDC2214处理电路连接，所述第一FDC2214时钟输入电路与所述第一FDC2214处理电路连接，所述第二FDC2214时钟输入电路与所述第二FDC2214处理电路连接，所述第一FDC2214处理电路和第二FDC2214处理电路均与单片机处理电路连接，所述单片机处理电路与所述显示电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，六块铜模连接有12脚插座J1，六块铜模中的第一块铜模通过导线与12脚插座J1的引脚1连接，第二块铜模通过导线与12脚插座J1的引脚3连接，第三块铜模通过导线与12脚插座J1的引脚5连接，第四块铜模通过导线与12脚插座J1的引脚7连接，第五块铜模通过导线与12脚插座J1的引脚9连接，第六块铜模通过导线与12脚插座J1的引脚11连接，所述12脚插座J1的引脚2、引脚4、引脚6、引脚8、引脚10和引脚12均连接地线，所述12脚插座J1分别与所述第一FDC2214处理电路和第二FDC2214处理电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一FDC2214处理电路包括芯片U1、电容C1、电容C2和电容C3，所述芯片U1采用芯片FDC2214，所述12脚插座J1的引脚1与芯片U1的引脚9连接，所述12脚插座J1的引脚2与芯片U1的引脚10连接，所述芯片U1的引脚9通过电容C3与所述芯片U1的引脚10连接，所述12脚插座J1的引脚3与芯片U1的引脚11连接，所述12脚插座J1的引脚4与芯片U1的引脚12连接，所述芯片U1的引脚11通过电容C2与所述芯片U1的引脚12连接，所述芯片U1的引脚7连接有电源，所述芯片U1的引脚8连接有地线，所述芯片U1的引脚7通过电容C1与芯片U1的引脚8连接，所述芯片U1的引脚1、引脚2、引脚5和引脚6均与单片机处理电路连接，所述第一FDC2214时钟输入电路包括HO-22B型40M晶振Y1，所述晶振Y1的引脚1和引脚2均连接地线，所述晶振Y1的引脚3与所述芯片U1的引脚3连接，所述晶振Y1的引脚4均与芯片U1的引脚4和电源连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第二FDC2214处理电路包括芯片U3、电容C5、电容C6 、电容C9和电容C11，所述芯片U3采用芯片FDC2214，所述12脚插座J1的引脚5与芯片U3的引脚9连接，所述12脚插座J1的引脚6与芯片U3的引脚10连接，所述芯片U3的引脚9通过电容C5与所述芯片U3的引脚10连接，所述12脚插座J1的引脚7与芯片U3的引脚11连接，所述12脚插座J1的引脚8与芯片U3的引脚12连接，所述芯片U3的引脚11通过电容C6与所述芯片U3的引脚12连接，所述12脚插座J1的引脚9与芯片U3的引脚13连接，所述12脚插座J1的引脚10与芯片U3的引脚14连接，所述芯片U3的引脚13通过电容C11与所述芯片U3的引脚14连接，所述12脚插座J1的引脚11与芯片U3的引脚15连接，所述12脚插座J1的引脚12与芯片U3的引脚16连接，所述芯片U3的引脚15通过电容C9与所述芯片U3的引脚16连接，所述芯片U3的引脚7连接有电源，所述芯片U3的引脚8连接有地线，所述芯片U3的引脚7通过电容C7与芯片U3的引脚8连接，所述芯片U3的引脚1、引脚2、引脚5和引脚6均与单片机处理电路连接，所述第二FDC2214时钟输入电路包括HO-22B型40M晶振Y3，所述晶振Y3的引脚1和引脚2均连接地线，所述晶振Y3的引脚3与所述芯片U3的引脚3连接，所述晶振Y3的引脚4均与芯片U3的引脚4和电源连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述单片机处理电路包括单片机U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C4、电容C8、电容C10和晶振Y2，所述单片机U2采用单片机STC12C5A60S2，所述单片机U2的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4和引脚5均与显示电路连接，所述单片机U2的引脚9均与电容C4的负极和电阻R5的一端连接，所述电容C4的正极连接有电源，所述电阻R5的另一端连接有地线，所述单片机U2的引脚18均与晶振Y2的一端和电容C8的一端连接，所述单片机U2的引脚19均与晶振Y2的另一端和电容C10的一端连接，所述电容C8的另一端和电容C10的另一端均连接有地线，所述单片机U2的引脚20连接有地线，所述单片机U2的引脚21与芯片U3的引脚2连接，所述单片机U2的引脚22与芯片U3的引脚1连接，所述单片机U2的引脚23与芯片U3的引脚5连接，所述单片机U2的引脚24与芯片U3的引脚6连接，所述单片机U2的引脚21通过电阻R9连接有电源，所述单片机U2的引脚22通过电阻R8连接有电源，所述单片机U2的引脚23通过电阻R7连接有电源，所述单片机U2的引脚24通过电阻R6连接有电源，所述单片机U2的引脚36与芯片U1的引脚2连接，所述单片机U2的引脚37与芯片U1的引脚1连接，所述单片机U2的引脚38与芯片U1的引脚5连接，所述单片机U2的引脚39与芯片U1的引脚6连接，所述单片机U2的引脚36通过电阻R4连接有电源，所述单片机U2的引脚37通过电阻R3连接有电源，所述单片机U2的引脚38通过电阻R2连接有电源，所述单片机U2的引脚39通过电阻R1连接有电源，所述单片机U2的引脚40连接有电源。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述的显示电路采用七针0.96寸的OLED屏U4。

本实用新型的有益效果为：本实用新型基于新型FDC2214电容式传感芯片设计的应用电路，电路简单可靠、方便，能够完成对对输入信号的检测和判断，成本低。可以对简单的手势进行检测，并通过OLED显示屏将手势状态显示给工作人员；整个电路电容变化范围宽、抗干扰性好、工作稳定、灵敏度高，具有重要意义。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型的手势感应传感器的结构示意图。

图3为本实用新型的电路原理示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图3对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：

参见图1，一种基于FDC2214的手势识别电路，包括手势感应传感器、第一FDC2214处理电路、第一FDC2214时钟输入电路、第二FDC2214处理电路、第二FDC2214时钟输入电路、单片机处理电路和显示电路，参见图2，所述手势感应传感器包括六块铜模1-1以及与人体手掌展开形状相适配的基板2-1，六块所述铜模1-1分别固定在基板2-1的五个手指位置和手掌位置，参见图3，六块铜模1-1分别通过导线3-1和12脚插座J1连接，其中4-1为焊点，所述12脚插座J1分别与所述第一FDC2214处理电路和第二FDC2214处理电路连接，所述第一FDC2214时钟输入电路与所述第一FDC2214处理电路连接，所述第二FDC2214时钟输入电路与所述第二FDC2214处理电路连接，所述第一FDC2214处理电路和第二FDC2214处理电路均与单片机处理电路连接，所述单片机处理电路与所述显示电路连接。

本实施例中，参见图3，六块铜模1-1中的第一块铜模1-1通过导线3-1与12脚插座J1的引脚1连接，第二块铜模1-1通过导线3-1与12脚插座J1的引脚3连接，第三块铜模1-1通过导线3-1与12脚插座J1的引脚5连接，第四块铜模1-1通过导线3-1与12脚插座J1的引脚7连接，第五块铜模1-1通过导线3-1与12脚插座J1的引脚9连接，第六块铜模1-1通过导线3-1与12脚插座J1的引脚11连接，所述12脚插座J1的引脚2、引脚4、引脚6、引脚8、引脚10和引脚12均连接地线。

本实施例中，参见图3，所述第一FDC2214处理电路包括芯片U1、电容C1、电容C2和电容C3，所述芯片U1采用芯片FDC2214，所述12脚插座J1的引脚1与芯片U1的引脚9连接，所述12脚插座J1的引脚2与芯片U1的引脚10连接，所述芯片U1的引脚9通过电容C3与所述芯片U1的引脚10连接，所述12脚插座J1的引脚3与芯片U1的引脚11连接，所述12脚插座J1的引脚4与芯片U1的引脚12连接，所述芯片U1的引脚11通过电容C2与所述芯片U1的引脚12连接，所述芯片U1的引脚7连接有电源，所述芯片U1的引脚8连接有地线，所述芯片U1的引脚7通过电容C1与芯片U1的引脚8连接，所述芯片U1的引脚1、引脚2、引脚5和引脚6均与单片机处理电路连接，所述第一FDC2214时钟输入电路包括HO-22B型40M晶振Y1，所述晶振Y1的引脚1和引脚2均连接地线，所述晶振Y1的引脚3与所述芯片U1的引脚3连接，所述晶振Y1的引脚4均与芯片U1的引脚4和电源连接。

本实施例中，参见图3，所述第二FDC2214处理电路包括芯片U3、电容C5、电容C6 、电容C9和电容C11，所述芯片U3采用芯片FDC2214，所述12脚插座J1的引脚5与芯片U3的引脚9连接，所述12脚插座J1的引脚6与芯片U3的引脚10连接，所述芯片U3的引脚9通过电容C5与所述芯片U3的引脚10连接，所述12脚插座J1的引脚7与芯片U3的引脚11连接，所述12脚插座J1的引脚8与芯片U3的引脚12连接，所述芯片U3的引脚11通过电容C6与所述芯片U3的引脚12连接，所述12脚插座J1的引脚9与芯片U3的引脚13连接，所述12脚插座J1的引脚10与芯片U3的引脚14连接，所述芯片U3的引脚13通过电容C11与所述芯片U3的引脚14连接，所述12脚插座J1的引脚11与芯片U3的引脚15连接，所述12脚插座J1的引脚12与芯片U3的引脚16连接，所述芯片U3的引脚15通过电容C9与所述芯片U3的引脚16连接，所述芯片U3的引脚7连接有电源，所述芯片U3的引脚8连接有地线，所述芯片U3的引脚7通过电容C7与芯片U3的引脚8连接，所述芯片U3的引脚1、引脚2、引脚5和引脚6均与单片机处理电路连接，所述第二FDC2214时钟输入电路包括HO-22B型40M晶振Y3，所述晶振Y3的引脚1和引脚2均连接地线，所述晶振Y3的引脚3与所述芯片U3的引脚3连接，所述晶振Y3的引脚4均与芯片U3的引脚4和电源连接。

本实施例中，参见图3，所述单片机处理电路包括单片机U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C4、电容C8、电容C10和晶振Y2，所述单片机U2采用单片机STC12C5A60S2，所述单片机U2的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4和引脚5均与显示电路连接，所述单片机U2的引脚9均与电容C4的负极和电阻R5的一端连接，所述电容C4的正极连接有电源，所述电阻R5的另一端连接有地线，所述单片机U2的引脚18均与晶振Y2的一端和电容C8的一端连接，所述单片机U2的引脚19均与晶振Y2的另一端和电容C10的一端连接，所述电容C8的另一端和电容C10的另一端均连接有地线，所述单片机U2的引脚20连接有地线，所述单片机U2的引脚21与芯片U3的引脚2连接，所述单片机U2的引脚22与芯片U3的引脚1连接，所述单片机U2的引脚23与芯片U3的引脚5连接，所述单片机U2的引脚24与芯片U3的引脚6连接，所述单片机U2的引脚21通过电阻R9连接有电源，所述单片机U2的引脚22通过电阻R8连接有电源，所述单片机U2的引脚23通过电阻R7连接有电源，所述单片机U2的引脚24通过电阻R6连接有电源，所述单片机U2的引脚36与芯片U1的引脚2连接，所述单片机U2的引脚37与芯片U1的引脚1连接，所述单片机U2的引脚38与芯片U1的引脚5连接，所述单片机U2的引脚39与芯片U1的引脚6连接，所述单片机U2的引脚36通过电阻R4连接有电源，所述单片机U2的引脚37通过电阻R3连接有电源，所述单片机U2的引脚38通过电阻R2连接有电源，所述单片机U2的引脚39通过电阻R1连接有电源，所述单片机U2的引脚40连接有电源。

本实施例中，参见图3，所述的显示电路采用七针0.96寸的OLED屏U4。

本实施例采用2块新型FDC2214电容式传感芯片连接6块覆铜板（即上文中所说的铜模1-1）构成“手势感应传感器”，“手势感应传感器”将获取到的手势信号通过I²C总线传送至STC12C5A60S2单片机。单片机将手势信号与预先通过大量数据训练出的模型进行比对得出手势判决结果，并显示在OLED显示屏上。此电路抗干扰能力好，对此类新型电容式传感器的应用具有重要意义。

本实施例的手势识别电路主要通过手势感应传感器和信号处理电路进行设计，如图1所示，在与人体手掌展开形状相适配的基板2-1上将人的手势和手掌的位置覆上铜模，作为信号的感应端，当手指靠近铜模时，相当于一个感应式电容，六路铜模分别接在图3的J1接口中，将信号传给两个FDC2214（芯片U1和U3）的六路输入。图3中，单片机U2作为主控制器，通过电阻R5和电容C4来给单片机U2提供上电复位所需的电平，通过Y2、C8、C10组成晶振电路，给单片机提供时钟基准。晶振Y1和晶振Y3均用来产生频率为40M的正弦信号，给芯片U1和芯片U3提供信号基准。芯片U1用来采集J1接口的通道1和通道2的电容值，芯片U3用来测量J1接口的通道3~通道6的电容值，两个FDC2214将六路输入的电容值转化为频率，然后通过I²C总线将数据传送给单片机。单片机通过相应的算法，判断出六个位置是否有手指/手掌靠近，可以简单的判断出石头、剪刀、布，以及1、2、3、4、5等基本的手势。OLED屏U作为人机交互界面的输出，用来显示六路传感器（铜模）的电容值对应的频率和和判断的手势结果。经过测试，整个电路电容变化范围宽、抗干扰性好、工作稳定、灵敏度高，具有重要意义。

测试表明，此电路可以对非接触感应型传感器感应出的电容进行很好的调理，将相应的电容值转化为对应的频率，通过单片机对信号进行处理，判断出简单的手势，并将结果及时的显示出来。此电路可推广至对其它电容式传感器的信号调理，精度高、信号变化范围宽、工作可靠，具有较高的实际应用价值。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于FDC2214的手势识别电路，其特征在于，包括手势感应传感器、第一FDC2214处理电路、第一FDC2214时钟输入电路、第二FDC2214处理电路、第二FDC2214时钟输入电路、单片机处理电路和显示电路，所述手势感应传感器包括六块铜模以及与人体手掌展开形状相适配的基板，六块所述铜模分别固定在基板的五个手指位置和手掌位置，六块铜模分别与所述第一FDC2214处理电路和第二FDC2214处理电路连接，所述第一FDC2214时钟输入电路与所述第一FDC2214处理电路连接，所述第二FDC2214时钟输入电路与所述第二FDC2214处理电路连接，所述第一FDC2214处理电路和第二FDC2214处理电路均与单片机处理电路连接，所述单片机处理电路与所述显示电路连接。

2.根据权利要求1所述的基于FDC2214的手势识别电路，其特征在于：六块铜模连接有12脚插座J1，六块铜模中的第一块铜模通过导线与12脚插座J1的引脚1连接，第二块铜模通过导线与12脚插座J1的引脚3连接，第三块铜模通过导线与12脚插座J1的引脚5连接，第四块铜模通过导线与12脚插座J1的引脚7连接，第五块铜模通过导线与12脚插座J1的引脚9连接，第六块铜模通过导线与12脚插座J1的引脚11连接，所述12脚插座J1的引脚2、引脚4、引脚6、引脚8、引脚10和引脚12均连接地线，所述12脚插座J1分别与所述第一FDC2214处理电路和第二FDC2214处理电路连接。

3.根据权利要求2所述的基于FDC2214的手势识别电路，其特征在于，所述第一FDC2214处理电路包括芯片U1、电容C1、电容C2和电容C3，所述芯片U1采用芯片FDC2214，所述12脚插座J1的引脚1与芯片U1的引脚9连接，所述12脚插座J1的引脚2与芯片U1的引脚10连接，所述芯片U1的引脚9通过电容C3与所述芯片U1的引脚10连接，所述12脚插座J1的引脚3与芯片U1的引脚11连接，所述12脚插座J1的引脚4与芯片U1的引脚12连接，所述芯片U1的引脚11通过电容C2与所述芯片U1的引脚12连接，所述芯片U1的引脚7连接有电源，所述芯片U1的引脚8连接有地线，所述芯片U1的引脚7通过电容C1与芯片U1的引脚8连接，所述芯片U1的引脚1、引脚2、引脚5和引脚6均与单片机处理电路连接，所述第一FDC2214时钟输入电路包括HO-22B型40M晶振Y1，所述晶振Y1的引脚1和引脚2均连接地线，所述晶振Y1的引脚3与所述芯片U1的引脚3连接，所述晶振Y1的引脚4均与芯片U1的引脚4和电源连接。

4.根据权利要求3所述的基于FDC2214的手势识别电路，其特征在于，所述第二FDC2214处理电路包括芯片U3、电容C5、电容C6 、电容C9和电容C11，所述芯片U3采用芯片FDC2214，所述12脚插座J1的引脚5与芯片U3的引脚9连接，所述12脚插座J1的引脚6与芯片U3的引脚10连接，所述芯片U3的引脚9通过电容C5与所述芯片U3的引脚10连接，所述12脚插座J1的引脚7与芯片U3的引脚11连接，所述12脚插座J1的引脚8与芯片U3的引脚12连接，所述芯片U3的引脚11通过电容C6与所述芯片U3的引脚12连接，所述12脚插座J1的引脚9与芯片U3的引脚13连接，所述12脚插座J1的引脚10与芯片U3的引脚14连接，所述芯片U3的引脚13通过电容C11与所述芯片U3的引脚14连接，所述12脚插座J1的引脚11与芯片U3的引脚15连接，所述12脚插座J1的引脚12与芯片U3的引脚16连接，所述芯片U3的引脚15通过电容C9与所述芯片U3的引脚16连接，所述芯片U3的引脚7连接有电源，所述芯片U3的引脚8连接有地线，所述芯片U3的引脚7通过电容C7与芯片U3的引脚8连接，所述芯片U3的引脚1、引脚2、引脚5和引脚6均与单片机处理电路连接，所述第二FDC2214时钟输入电路包括HO-22B型40M晶振Y3，所述晶振Y3的引脚1和引脚2均连接地线，所述晶振Y3的引脚3与所述芯片U3的引脚3连接，所述晶振Y3的引脚4均与芯片U3的引脚4和电源连接。

5.根据权利要求4所述的基于FDC2214的手势识别电路，其特征在于，所述单片机处理电路包括单片机U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C4、电容C8、电容C10和晶振Y2，所述单片机U2采用单片机STC12C5A60S2，所述单片机U2的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4和引脚5均与显示电路连接，所述单片机U2的引脚9均与电容C4的负极和电阻R5的一端连接，所述电容C4的正极连接有电源，所述电阻R5的另一端连接有地线，所述单片机U2的引脚18均与晶振Y2的一端和电容C8的一端连接，所述单片机U2的引脚19均与晶振Y2的另一端和电容C10的一端连接，所述电容C8的另一端和电容C10的另一端均连接有地线，所述单片机U2的引脚20连接有地线，所述单片机U2的引脚21与芯片U3的引脚2连接，所述单片机U2的引脚22与芯片U3的引脚1连接，所述单片机U2的引脚23与芯片U3的引脚5连接，所述单片机U2的引脚24与芯片U3的引脚6连接，所述单片机U2的引脚21通过电阻R9连接有电源，所述单片机U2的引脚22通过电阻R8连接有电源，所述单片机U2的引脚23通过电阻R7连接有电源，所述单片机U2的引脚24通过电阻R6连接有电源，所述单片机U2的引脚36与芯片U1的引脚2连接，所述单片机U2的引脚37与芯片U1的引脚1连接，所述单片机U2的引脚38与芯片U1的引脚5连接，所述单片机U2的引脚39与芯片U1的引脚6连接，所述单片机U2的引脚36通过电阻R4连接有电源，所述单片机U2的引脚37通过电阻R3连接有电源，所述单片机U2的引脚38通过电阻R2连接有电源，所述单片机U2的引脚39通过电阻R1连接有电源，所述单片机U2的引脚40连接有电源。

6.根据权利要求5所述的基于FDC2214的手势识别电路，其特征在于，所述的显示电路采用七针0.96寸的OLED屏U4。