一種體感游戲系統(tǒng)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種體感游戲系統(tǒng)控制方法,硬件構(gòu)架包括數(shù)據(jù)采集單元、通信接口和控制單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括感應(yīng)手套、獨立按鍵、輔助控制模塊、顯示模塊、所述控制單元包括主控模塊、感應(yīng)按鍵、存儲模塊、顯示器、數(shù)碼管，其中輔助控制模塊分別與感應(yīng)手套、獨立按鍵、顯示模塊、通信接口相連、所述主控模塊還與通信接口、感應(yīng)按鍵、存儲模塊、顯示器、數(shù)碼管相連。本發(fā)明系統(tǒng)兼容系能強，感應(yīng)手套可小型化設(shè)計，方便游戲玩家的體驗，同時感應(yīng)手套的感應(yīng)能力非常強，不僅可以感知動態(tài)加速度，也可以測量靜止加速度，測量精準(zhǔn)；本系統(tǒng)設(shè)計的最大物理距離為15m，可以遠(yuǎn)程進(jìn)行感應(yīng)，防止眼睛疲勞，設(shè)計新穎巧妙，值得推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種體感游戲系統(tǒng)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種體感游戲系統(tǒng)控制方法，屬于游戲系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]體感游戲是視覺與本體感覺和動作控制的集合，伴隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的迅猛發(fā)展，正逐步走入市場。為了達(dá)到視覺、運動相結(jié)合的目的，采用加速度傳感器與VGA顯示器相結(jié)合的方法，通過戴有速度手套的手的運動來完成對游戲界面中的滑塊控制，接住隨機下落的方塊而獲得分?jǐn)?shù)。最后進(jìn)行了板級測試，實現(xiàn)了開機界面、模式切換、難度調(diào)節(jié)、計分、游戲暫停與重新開始等功能。通過驗證，游戲獲得了較好的互動性、參與感與沉浸感。
[0003]計算機游戲領(lǐng)域已經(jīng)到了一個同質(zhì)化相當(dāng)嚴(yán)重的時代。機械性的重復(fù)相同的動作致使玩家的興趣越來越低。而現(xiàn)在游戲產(chǎn)業(yè)迎來了一個轉(zhuǎn)折點，開始向交互性、置入感等方向發(fā)展。而良好的沉浸感要求游戲必須在互動性上有創(chuàng)新。過去，游戲大部分是通過鍵盤與鼠標(biāo)來完成控制的，但隨著傳感器技術(shù)、微機視覺的進(jìn)步，使得利用自己的行動來對機器發(fā)出指令的愿望得以實現(xiàn)。這種人機互動模式以更為自然性、直觀性的運動、語音等摸式代替電腦的鍵盤和鼠標(biāo)等外設(shè)。
[0004]現(xiàn)在已經(jīng)有了很多創(chuàng)新成果，如三維攝像機、傳感器球拍、數(shù)據(jù)手套等。一些公司也推出了各種平臺，如日本任天堂公司的Wi1、微軟的Kinect、華碩的Xt1n等。這些設(shè)備一般較為昂貴，本文設(shè)計目的是低成本來完成人機交互，利用FPGA作為主控制器，借助現(xiàn)代家庭較為普及的電腦的顯示器，實現(xiàn)體感游戲的設(shè)計，提高游戲的沉浸感與趣味性，同時保持了對于鍵盤操作的兼容性。
[0005]專利號為CN102974100A，專利名稱為一種可用于體感游戲的游戲系統(tǒng)，該專利盲目的追求比較小的游戲體驗，卻付出了很大的人力和物理，電路設(shè)計比較復(fù)雜，實際的體感并不是十分成功，成本比較高，不適宜推廣使用。
[0006]專利號為CN102671382A，專利名稱為一種體感游戲裝置，該專利仍然使用以往電腦游戲的游戲手柄，體感性能不強，同時電路設(shè)計過于簡單，并不能充分的體現(xiàn)體感游戲的性能和優(yōu)點。
[0007]綜上所述，如何設(shè)計一款成本低，且性能好的體感游戲系統(tǒng)已成為目前需要解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種體感游戲系統(tǒng)控制方法，本游戲系統(tǒng)兼容系能強，感應(yīng)手套可小型化設(shè)計，方便游戲玩家的體驗，同時感應(yīng)手套的感應(yīng)能力非常強，不僅可以感知動態(tài)加速度，也可以測量靜止加速度，測量精準(zhǔn)；本系統(tǒng)設(shè)計的最大物理距離為15m，可以遠(yuǎn)程進(jìn)行感應(yīng)，防止眼睛疲勞，設(shè)計新穎巧妙，值得推廣應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案: 一種體感游戲系統(tǒng)控制方法，方法的硬件構(gòu)架包括數(shù)據(jù)采集單元、通信接口和控制單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括感應(yīng)手套、獨立按鍵、輔助控制模塊、顯示模塊、所述控制單元包括主控模塊、感應(yīng)按鍵、存儲模塊、顯示器、數(shù)碼管，其中輔助控制模塊分別與感應(yīng)手套、獨立按鍵、顯示模塊、通信接口相連、所述主控模塊還與通信接口、感應(yīng)按鍵、存儲模塊、顯示器、數(shù)碼管相連，
具體步驟包括:
步驟1:感應(yīng)手套采集運動數(shù)據(jù)，同時輔助控制模塊進(jìn)行初始化后采集感應(yīng)手套的加速度和速度信息；
步驟2:輔助控制模塊首先判斷感應(yīng)手套能否正常輸出數(shù)據(jù)，如果感應(yīng)手套不能正常傳輸數(shù)據(jù)，再次進(jìn)行初始化，直到能夠正常輸出數(shù)據(jù)位置；
步驟3:輔助控制模塊判斷獨立按鍵是否按下，如果獨立按鍵按下，輔助控制模塊采集8次數(shù)據(jù)并進(jìn)行均值濾波后生成編碼指令；如果獨立按鍵按下，生成編碼指令；
步驟4:輔助控制模塊將生成的編碼指令通過通信接口發(fā)送到主控模塊；
步驟5:主控模塊將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼后分析并暫時存儲，主控模塊調(diào)取游戲界面并在顯示器中進(jìn)行顯示，同時在數(shù)碼管中顯示當(dāng)前的游戲等級，存儲模塊將當(dāng)前的界面信息進(jìn)行存儲:
步驟6:主控模塊采集感應(yīng)按鍵的信息并進(jìn)行分析，并根據(jù)感應(yīng)按鍵的信息對存儲模塊進(jìn)行存儲或信息讀取。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述通信接口采用RS232。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述顯示器為VGA顯示器。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述FPGA的芯片型號為EPC2C8208。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述輔助控制模塊采用型號為STC89C51的單片機。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，感應(yīng)手套的芯片為ADXL345。
[0015]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明本游戲系統(tǒng)兼容系能強，感應(yīng)手套可小型化設(shè)計，方便游戲玩家的體驗，同時感應(yīng)手套的感應(yīng)能力非常強，不僅可以感知動態(tài)加速度，也可以測量靜止加速度，測量精準(zhǔn)；本系統(tǒng)設(shè)計的最大物理距離為15m，可以遠(yuǎn)程進(jìn)行感應(yīng)，防止眼睛疲勞，設(shè)計新穎巧妙，值得推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的電路模塊連接示意圖。

【具體實施方式】
[0017]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0018]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明中涉及到的相關(guān)模塊及其實現(xiàn)的功能是在改進(jìn)后的硬件及其構(gòu)成的裝置、器件或系統(tǒng)上搭載現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的計算機軟件程序或有關(guān)協(xié)議就可實現(xiàn)，并非是對現(xiàn)有技術(shù)中的計算機軟件程序或有關(guān)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)。例如，改進(jìn)后的計算機硬件系統(tǒng)依然可以通過裝載現(xiàn)有的軟件操作系統(tǒng)來實現(xiàn)該硬件系統(tǒng)的特定功能。因此，可以理解的是，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于對現(xiàn)有技術(shù)中硬件模塊的改進(jìn)及其連接組合關(guān)系，而非僅僅是對硬件模塊中為實現(xiàn)有關(guān)功能而搭載的軟件或協(xié)議的改進(jìn)。
[0019]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明中提到的相關(guān)模塊是用于執(zhí)行本申請中所述操作、方法、流程中的步驟、措施、方案中的一項或多項的硬件設(shè)備。所述硬件設(shè)備可以為所需的目的而專門設(shè)計和制造，或者也可以采用通用計算機中的已知設(shè)備或已知的其他硬件設(shè)備。所述通用計算機有存儲在其內(nèi)的程序選擇性地激活或重構(gòu)。
[0020]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。
[0021]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
本發(fā)明的電路模塊連接示意圖如圖1所示，包括數(shù)據(jù)采集單元、通信接口和控制單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括感應(yīng)手套、獨立按鍵、輔助控制模塊、顯示模塊、所述控制單元包括主控模塊、感應(yīng)按鍵、存儲模塊、顯示器、數(shù)碼管；
其中輔助控制模塊分別與感應(yīng)手套、獨立按鍵、顯示模塊、通信接口相連、所述主控模塊還與通信接口、感應(yīng)按鍵、存儲模塊、顯示器、數(shù)碼管相連；
感應(yīng)手套將感應(yīng)的加速度數(shù)據(jù)發(fā)送給輔助控制模塊，同時獨立按鍵將獲得的操作命令發(fā)送給輔助控制模塊，輔助控制模塊將加速度數(shù)據(jù)分析獲得當(dāng)前感應(yīng)手套的速度，并在顯示模塊中進(jìn)行顯示，同時輔助控制模塊通過通信接口將得到的數(shù)據(jù)和操作命令發(fā)送給主控模塊，主控模塊通過分析所得的信息控制顯示器中界面的切換，并控制數(shù)碼管顯示當(dāng)前游戲進(jìn)行的關(guān)卡等級，使用者通過感應(yīng)按鍵將當(dāng)前的游戲界面和游戲內(nèi)容儲存在存儲模塊，并通過感應(yīng)按鍵通過主控模塊從存儲模塊中讀取存儲的游戲進(jìn)度信息。
[0023]系統(tǒng)控制方法具體步驟包括:
步驟1:感應(yīng)手套采集運動數(shù)據(jù)，同時輔助控制模塊進(jìn)行初始化后采集感應(yīng)手套的加速度和速度信息；
步驟2:輔助控制模塊首先判斷感應(yīng)手套能否正常輸出數(shù)據(jù)，如果感應(yīng)手套不能正常傳輸數(shù)據(jù)，再次進(jìn)行初始化，直到能夠正常輸出數(shù)據(jù)位置；
步驟3:輔助控制模塊判斷獨立按鍵是否按下，如果獨立按鍵按下，輔助控制模塊采集8次數(shù)據(jù)并進(jìn)行均值濾波后生成編碼指令；如果獨立按鍵按下，生成編碼指令；
步驟4:輔助控制模塊將生成的編碼指令通過通信接口發(fā)送到主控模塊；
步驟5:主控模塊將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼后分析并暫時存儲，主控模塊調(diào)取游戲界面并在顯示器中進(jìn)行顯示，同時在數(shù)碼管中顯示當(dāng)前的游戲等級，存儲模塊將當(dāng)前的界面信息進(jìn)行存儲:
步驟6:主控模塊采集感應(yīng)按鍵的信息并進(jìn)行分析，并根據(jù)感應(yīng)按鍵的信息對存儲模塊進(jìn)行存儲或信息讀取。
[0024]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述通信接口采用RS232。
[0025]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述顯示器為VGA顯示器。
[0026]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述FPGA的芯片型號為EPC2C8208。
[0027]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述輔助控制模塊采用型號為STC89C51的單片機。
[0028]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，感應(yīng)手套的芯片為ADXL345。
[0029]輔助控制模塊選用STC89C51單片機，此系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾、低功耗、高性價比的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，并且有LQFP封裝，使得速度手套可以做到小型化。
[0030]感應(yīng)手套內(nèi)的加速度傳感器選用的是ADXL345。它是一款完整的3軸加速度測量系統(tǒng)。既能測量運動或沖擊導(dǎo)致的動態(tài)加速度，也能測量靜止加速度，例如重力加速度，使得器件可作為傾斜傳感器使用。本設(shè)計中利用了其測靜止加速度的功能，得到傾斜角度，從而產(chǎn)生控制指令。單片機從加速度傳感器獲得的數(shù)據(jù)中提取出I軸的加速度值，由此可以判斷出
速度手套的此時的狀態(tài)。它送往串口的數(shù)據(jù)不是加速度值，而是編碼后的指令。
[0031]數(shù)據(jù)采集單元中還設(shè)置了兩個LED燈，用于顯示當(dāng)前速度手套的輸出狀態(tài):當(dāng)左側(cè)燈亮說明發(fā)出的控制信號為向左運動。兩個按鍵輸入用于游戲的控制信號暫停和分?jǐn)?shù)清零的信號的產(chǎn)生。
[0032]數(shù)據(jù)采集單元利用串口將控制信號上傳到顯示控制單元。RS232是由電子工業(yè)協(xié)(Electronic Industries Associat1n,EIA)所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。在低通信速率下，直接連接的最大物理距離為15 m，可以使得人能遠(yuǎn)離屏幕來操作游戲，防止眼睛疲勞。
[0033]主控制模塊米用Altera于2004年推出的Cyclone II的FPGA,型號為EPC2C8208。其功耗較低，核電壓只有1.2 V，片上RAM有162 Kb，可以用于配置為RAM，ROM, FIFO等，時鐘利用50 MHz的有源晶體產(chǎn)生。
[0034]本發(fā)明設(shè)計了一款基于FGPA的體感游戲，通過利用人體的動作完成對游戲的操作，利用VGA顯示技術(shù)來到達(dá)更好的類似虛擬現(xiàn)實的效果，同時系統(tǒng)也保持了對傳統(tǒng)游戲鍵盤操作的兼容性。
[0035]游戲通過加入人體的互動，使得游戲者可以對游戲有一種身臨其境的感覺，增加游戲趣味性、交互性、構(gòu)想性，同時也使得參與者身體得到運動與鍛煉。游戲最后實現(xiàn)了常規(guī)游戲的基本功能，主要有歡迎界面與游戲界面的切換以及VGA顯示；速度手套模式與鍵盤模式的切換；計分系統(tǒng)，包含分?jǐn)?shù)的顯示、清零等；游戲的難度等級設(shè)置、顯示以及游戲的結(jié)束；游戲的暫停、重新開始等功能等。最后在硬件平臺實現(xiàn)，表明游戲具有可玩性、趣味性，并能使游戲者獲得較好的游戲體驗。
[0036]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種體感游戲系統(tǒng)控制方法，其特征在于，方法的硬件構(gòu)架包括數(shù)據(jù)采集單元、通信接口和控制單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括感應(yīng)手套、獨立按鍵、輔助控制模塊、顯示模塊、所述控制單元包括主控模塊、感應(yīng)按鍵、存儲模塊、顯示器、數(shù)碼管，其中輔助控制模塊分別與感應(yīng)手套、獨立按鍵、顯示模塊、通信接口相連、所述主控模塊還與通信接口、感應(yīng)按鍵、存儲模塊、顯示器、數(shù)碼管相連， 具體步驟包括: 步驟1:感應(yīng)手套采集運動數(shù)據(jù)，同時輔助控制模塊進(jìn)行初始化后采集感應(yīng)手套的加速度和速度信息； 步驟2:輔助控制模塊首先判斷感應(yīng)手套能否正常輸出數(shù)據(jù)，如果感應(yīng)手套不能正常傳輸數(shù)據(jù)，再次進(jìn)行初始化，直到能夠正常輸出數(shù)據(jù)位置； 步驟3:輔助控制模塊判斷獨立按鍵是否按下，如果獨立按鍵按下，輔助控制模塊采集8次數(shù)據(jù)并進(jìn)行均值濾波后生成編碼指令；如果獨立按鍵按下，生成編碼指令； 步驟4:輔助控制模塊將生成的編碼指令通過通信接口發(fā)送到主控模塊； 步驟5:主控模塊將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼后分析并暫時存儲，主控模塊調(diào)取游戲界面并在顯示器中進(jìn)行顯示，同時在數(shù)碼管中顯示當(dāng)前的游戲等級，存儲模塊將當(dāng)前的界面信息進(jìn)行存儲: 步驟6:主控模塊采集感應(yīng)按鍵的信息并進(jìn)行分析，并根據(jù)感應(yīng)按鍵的信息對存儲模塊進(jìn)行存儲或信息讀取。
2.如權(quán)利要求1所述的一種體感游戲系統(tǒng)控制方法，其特征在于:所述通信接口采用RS232。
3.如權(quán)利要求1所述的一種體感游戲系統(tǒng)控制方法，其特征在于:所述顯示器為VGA顯示器。
4.如權(quán)利要求3所述的一種體感游戲系統(tǒng)控制方法，其特征在于:所述FPGA的芯片型號為 EPC2C8208。
5.如權(quán)利要求1所述的一種體感游戲系統(tǒng)控制方法，其特征在于:所述輔助控制模塊采用型號為STC89C51的單片機。
6.如權(quán)利要求1所述的一種體感游戲系統(tǒng)控制方法，其特征在于:所述感應(yīng)手套的芯片為 ADXL345。
【文檔編號】A63F13/211GK104368147SQ201410576866
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】徐花, 張靜雅 申請人:蘇州德魯森自動化系統(tǒng)有限公司