一種體感游戲系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種體感游戲系統(tǒng),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(dú)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(chǔ)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(dú)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(chǔ)模塊、顯示器、數(shù)碼管相連；本發(fā)明系統(tǒng)兼容系能強(qiáng)，感應(yīng)手套可小型化設(shè)計(jì)，方便游戲玩家的體驗(yàn)，同時(shí)感應(yīng)手套的感應(yīng)能力非常強(qiáng)，不僅可以感知?jiǎng)討B(tài)加速度，也可以測(cè)量靜止加速度，測(cè)量精準(zhǔn)；本系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)新穎巧妙，值得推廣應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種體感游戲系統(tǒng)

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

【背景技術(shù)】
[0002]體感游戲是視覺(jué)與本體感覺(jué)和動(dòng)作控制的集合，伴隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的迅猛發(fā)展，正逐步走入市場(chǎng)。為了達(dá)到視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)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(guò)戴有速度手套的手的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成對(duì)游戲界面中的滑塊控制，接住隨機(jī)下落的方塊而獲得分?jǐn)?shù)。最后進(jìn)行了板級(jí)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了開機(jī)界面、模式切換、難度調(diào)節(jié)、計(jì)分、游戲暫停與重新開始等功能。通過(guò)驗(yàn)證，游戲獲得了較好的互動(dòng)性、參與感與沉浸感。
[0003]計(jì)算機(jī)游戲領(lǐng)域已經(jīng)到了一個(gè)同質(zhì)化相當(dāng)嚴(yán)重的時(shí)代。機(jī)械性的重復(fù)相同的動(dòng)作致使玩家的興趣越來(lái)越低。而現(xiàn)在游戲產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，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(dòng)性上有創(chuàng)新。過(guò)去，游戲大部分是通過(guò)鍵盤與鼠標(biāo)來(lái)完成控制的，但隨著傳感器技術(shù)、微機(jī)視覺(jué)的進(jìn)步，使得利用自己的行動(dòng)來(lái)對(duì)機(jī)器發(fā)出指令的愿望得以實(shí)現(xiàn)。這種人機(jī)互動(dòng)模式以更為自然性、直觀性的運(yùn)動(dòng)、語(yǔ)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(jī)、傳感器球拍、數(shù)據(jù)手套等。一些公司也推出了各種平臺(tái)，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(jì)目的是低成本來(lái)完成人機(jī)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(shí)現(xiàn)體感游戲的設(shè)計(jì)，提高游戲的沉浸感與趣味性，同時(shí)保持了對(duì)于鍵盤操作的兼容性。
[0005]專利號(hào)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(yàn)，卻付出了很大的人力和物理，電路設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，實(shí)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(hào)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(qiáng)，同時(shí)電路設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單，并不能充分的體現(xiàn)體感游戲的性能和優(yōu)點(diǎn)。
[0007]綜上所述，如何設(shè)計(jì)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(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種體感游戲系統(tǒng)，本游戲系統(tǒng)兼容系能強(qiáng)，感應(yīng)手套可小型化設(shè)計(jì)，方便游戲玩家的體驗(yàn)，同時(shí)感應(yīng)手套的感應(yīng)能力非常強(qiáng)，不僅可以感知?jiǎng)討B(tài)加速度，也可以測(cè)量靜止加速度，測(cè)量精準(zhǔn)；本系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)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(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
一種體感游戲系統(tǒng)，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(dú)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(chǔ)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(dú)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(chǔ)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(shí)獨(dú)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(shí)輔助控制模塊通過(guò)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(guò)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(jí)，使用者通過(guò)感應(yīng)按鍵將當(dāng)前的游戲界面和游戲內(nèi)容儲(chǔ)存在存儲(chǔ)模塊，并通過(guò)感應(yīng)按鍵通過(guò)主控模塊從存儲(chǔ)模塊中讀取存儲(chǔ)的游戲進(jìn)度信息。
[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(hào)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(hào)為STC89C51的單片機(jī)。
[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(qiáng)，感應(yīng)手套可小型化設(shè)計(jì)，方便游戲玩家的體驗(yàn)，同時(shí)感應(yīng)手套的感應(yīng)能力非常強(qiáng)，不僅可以感知?jiǎng)討B(tài)加速度，也可以測(cè)量靜止加速度，測(cè)量精準(zhǔn)；本系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)新穎巧妙，值得推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的電路模塊連接示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)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(hào)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(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)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(shí)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(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議就可實(shí)現(xiàn)，并非是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)依然可以通過(guò)裝載現(xiàn)有的軟件操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)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(duì)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(duì)硬件模塊中為實(shí)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(qǐng)中所述操作、方法、流程中的步驟、措施、方案中的一項(xiàng)或多項(xiàng)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(jì)和制造，或者也可以采用通用計(jì)算機(jī)中的已知設(shè)備或已知的其他硬件設(shè)備。所述通用計(jì)算機(jī)有存儲(chǔ)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(gè)”、“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(shuō)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(gè)或多個(gè)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(shí)，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(wú)線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)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(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))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(yǔ)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(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)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(dú)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(chǔ)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(dú)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(chǔ)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(shí)獨(dú)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(shí)輔助控制模塊通過(guò)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(guò)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(jí)，使用者通過(guò)感應(yīng)按鍵將當(dāng)前的游戲界面和游戲內(nèi)容儲(chǔ)存在存儲(chǔ)模塊，并通過(guò)感應(yīng)按鍵通過(guò)主控模塊從存儲(chǔ)模塊中讀取存儲(chǔ)的游戲進(jìn)度信息。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述FPGA的芯片型號(hào)為EPC2C8208。
[0026]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(hào)為STC89C51的單片機(jī)。
[0027]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。
[0028]輔助控制模塊選用STC89C51單片機(jī)，此系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、低功耗、高性價(jià)比的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，并且有LQFP封裝，使得速度手套可以做到小型化。
[0029]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(cè)量系統(tǒng)。既能測(cè)量運(yùn)動(dòng)或沖擊導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)加速度，也能測(cè)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(jì)中利用了其測(cè)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(jī)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(shí)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。
[0030]數(shù)據(jù)采集單元中還設(shè)置了兩個(gè)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(shuō)明發(fā)出的控制信號(hào)為向左運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)按鍵輸入用于游戲的控制信號(hào)暫停和分?jǐn)?shù)清零的信號(hào)的產(chǎn)生。
[0031]數(shù)據(jù)采集單元利用串口將控制信號(hào)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(lái)操作游戲，防止眼睛疲勞。
[0032]主控制模塊采用Altera于2004年推出的Cyclone II的FPGA，型號(hào)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(shí)鐘利用50 MHz的有源晶體產(chǎn)生。
[0033]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一款基于FGPA的體感游戲，通過(guò)利用人體的動(dòng)作完成對(duì)游戲的操作，利用VGA顯示技術(shù)來(lái)到達(dá)更好的類似虛擬現(xiàn)實(shí)的效果，同時(shí)系統(tǒng)也保持了對(duì)傳統(tǒng)游戲鍵盤操作的兼容性。
[0034]游戲通過(guò)加入人體的互動(dòng)，使得游戲者可以對(duì)游戲有一種身臨其境的感覺(jué)，增加游戲趣味性、交互性、構(gòu)想性，同時(shí)也使得參與者身體得到運(yùn)動(dòng)與鍛煉。游戲最后實(shí)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(jì)分系統(tǒng)，包含分?jǐn)?shù)的顯示、清零等；游戲的難度等級(jí)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(tái)實(shí)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(yàn)。
[0035]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)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(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)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(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)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(shí)質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)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)，其特征在于: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(dú)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(chǔ)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(dú)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(chǔ)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(shí)獨(dú)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(shí)輔助控制模塊通過(guò)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(guò)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(jí)，使用者通過(guò)感應(yīng)按鍵將當(dāng)前的游戲界面和游戲內(nèi)容儲(chǔ)存在存儲(chǔ)模塊，并通過(guò)感應(yīng)按鍵通過(guò)主控模塊從存儲(chǔ)模塊中讀取存儲(chǔ)的游戲進(jìn)度信息。
2.如權(quán)利要求1所述的一種體感游戲系統(tǒng)，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)，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)，其特征在于:所述FPGA的芯片型號(hào)為EPC2C8208。
5.如權(quán)利要求1所述的一種體感游戲系統(tǒng)，其特征在于:所述輔助控制模塊采用型號(hào)為STC89C51的單片機(jī)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種體感游戲系統(tǒng)，其特征在于:所述感應(yīng)手套的芯片為ADXL345。
【文檔編號(hào)】A63F13/428GK104368150SQ201410576928
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)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(qǐng)人:蘇州德魯森自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司