本系统为手势识别装置，使用了两块FDC2214评估板完成了对猜拳和划拳的精确手势识别。通过此次竞赛对于电容触摸原理以及相关应用有了更加深刻，同时在手势识别方便也了解了更多知识，增长了见识。同时在此次竞赛过程中锻炼了动手动脑能力，培养了坚韧不拔的精神，是一次受益颇丰的经历。
摘要
本系统为手势识别装置，使用了两块FDC2214评估板完成了对猜拳和划拳的精确手势识别。系统利用两块FDC2214评估板六通道感应测量每个通道电容值的变化来判决手势，通过将感应板安装在绝缘介质板上，并用短粗导线与评估板感应通道连接构成感应装置和数字式的滤波算法等可以将外界噪声干扰降到最低，同时可以使系统稳定性达到最佳。
本系统能够精确的对划拳，猜拳手势做出判决并识别显示具体的手指。同时利用手势识别功能设计了对应的小游戏，系统工作稳定可靠且能最大化减少误差。
一、 系统方案
1.1系统方案描述
本系统由感应装置，测量装置，主控装置及显示装置组成。感应装置感应电容值的变化，测量装置完成对容值的变化量的测量，主控装置通过采样滤波等读取并优化容值变化，降低外界噪声、感应板间电容等的干扰。显示装置执行模式选择，手势判决结果等的显示，同时在进入开发者模式时可以通过操作显示装置改变主控装置判决的阈值来尽可能减少外界干扰。
1.2方案比较与选择
由于测量装置，主控装置使用评估板或开发板，选择串口屏作为显示装置，因此，方案的比较选择集中在感应装置的方案论证。
1.2.1感应装置方案论证
方案一:分别设置五根手指和手掌的感应区域，使用两块FDC2214芯片六通道分别判断每个区域电容值的改变量，根据改变量与门限值的对比判断各区域状态得出对应手势。
方案二:设置两块不相连的感应板分别感应手掌区域和手指区域，单通道测量不同手势时手指数目的不同产生的电容值的改变，并根据变化值的对比判定为何种手势。
1.2.2感应方案优劣对比
方案一：优点：原理简单，判定精确，抗干扰能力强，能够判断对应的具体手指。
缺点：需要的外设较多，手势与感应板需要对应才能得到精确结果，操作复杂，功耗高。
方案二：优点：需要的外设较少，实现简单，操作简单，单通道即可完成所有判决。
缺点：对感应精度要求较高，单个手指引起的电容改变不易测得，容易受到外界干扰造成误差。
1.2.3感应方案选择
通过对两种方案的分析对比以及对时间要求的综合考量采用精确度较高且较为抗干扰的方案一来完成感应装置的设计。
1.3方案理论分析与计算
1.3.1方案理论分析
本系统使用两块FDC2214评估板六通道测量。通过不同手势在对应的感应装置上产生的电容值的改变来进行手势识别。在判决模式时，通过每个感应装置的电容值的变化与门限值对比来确定出于何种手势状态；在训练模式时，通过有限的训练对每种手势产生的电容值的变化进行均值等的计算来确定门限值，减少不同环境下外界干扰的的影响，在判决模式进行对比时得到精确的对应手势。
一、 电路与程序设计
1、感应装置设计
使用六块测试得到的合适大小的覆铜板作为感应板，为尽量减小感应板间的干扰和导线引起的噪声，将感应板安装在绝缘板上并使用粗短导线连接到两块FDC2214的六个传感通道构成感应装置。感应装置示意图如图2，实际为六块覆铜板安装在绝缘板上。
2、测量装置设计
测量装置由两块FDC2214评估板组成，不同的手势引起的电容改变可以反映在FDC芯片的寄存器中，主控装置读取寄存器值即可计算出容值的变化。
3、系统程序设计
系统程序模块大致分为猜拳判决，划拳判决，附加功能和开发者模式四部分，并由主控装置控制。猜拳和划拳判决中的训练模式可以通过有限次训练确定新判决阈值传回主控装置来避免外界环境和不同测试者造成的干扰。同时开发者模式可以手动输入阈值以避免训练模式无法得到适当阈值时造成误差。同时在进行手势判定时，为得到稳定精确的判定结果，并最大程度的减少外界干扰，使用简单的数字滤波算法判定手势。
四、 结论
本设计通过六块感应板组成的感应装置来检测手势，通过主控装置读取并判断完成精确识别，能够对每一个手指的变化实现精准识别且在感应装置设计以及算法上进行了优化，最大程度地减少了误差，能够完成不同环境不同测试者的精确识别。
本帖最后由 sigma 于 2019-5-5 08:42 编辑
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