一種基于手勢追蹤傳感器的音樂無線控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于手勢追蹤傳感器的音樂無線控制系統(tǒng)和方法，屬于傳感技術(shù)與無線通信技術(shù)的交叉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，手勢傳感器、無線傳輸技術(shù)的發(fā)展迅速，但在一些場合里音樂控制仍采用有線控制，極其不便。在智能家居領(lǐng)域中，雖然已實(shí)現(xiàn)了音樂的無線控制，但人們?nèi)源蠖嗖捎檬謾C(jī)，平板等終端實(shí)現(xiàn)智能控制，然而這些終端卻在一定程度上加大了人們對手機(jī)等產(chǎn)品的依賴。無法利用人體自身的簡單動作實(shí)現(xiàn)對外界的智能控制。
[0003]全球領(lǐng)先的高性能模擬IC和傳感器供應(yīng)商ams推出新的TMx4903系列先進(jìn)光學(xué)傳感器模塊，集成了通用遙控器、條形碼仿真、RGB顏色傳感、接近感測和3D手勢檢測功能，TMD4903和TMG4903是該模塊的兩大系列產(chǎn)品，能實(shí)現(xiàn)精確的顏色感知和接近探測。而本發(fā)明采用此款手勢傳感器，并結(jié)合W1-Fi技術(shù)能夠很好地解決上面的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提出了一種基于手勢傳感器的音樂無線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信息采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊。首先，數(shù)據(jù)采集部分，使用紅外傳感模塊自動探測是否有人靠近、當(dāng)檢測到有人靠近時，TMx4903傳感器模塊啟動，對手勢進(jìn)行捕捉及檢測同時通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，當(dāng)30秒后仍未有手勢，則TMx4903傳感器模塊恢復(fù)待機(jī)狀態(tài)。然后，數(shù)據(jù)傳輸部分，使用W1-Fi傳輸模塊將數(shù)據(jù)采集部分獲取的手勢信息，從W1-Fi發(fā)送端無線傳輸?shù)絎1-Fi接收端。最后，數(shù)據(jù)處理部分對通過數(shù)據(jù)傳輸部分傳遞過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷并實(shí)現(xiàn)對背景音樂的處理。
[0005]本發(fā)明系統(tǒng)采用TMx4903系列傳感器對手勢的識別，該系統(tǒng)可用于家庭及KTV等需要播放音樂的場合。該系統(tǒng)包括感知器件，無線傳輸模塊，單片機(jī)系統(tǒng)，音樂播放器，音響。該信息采集模塊主要包括個兩個子模塊，即:
[0006](I)紅外識別子模塊:紅外線識別是否有人靠近。當(dāng)無人靠近時，系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)紅外線感知到有人靠近時則開啟系統(tǒng)手勢識別部分。當(dāng)人離開后則使手勢識別模塊恢復(fù)待機(jī)狀態(tài)。
[0007](2)手勢識別子模塊:利用TMx4903傳感器對手勢進(jìn)行識別。
[0008]本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸模塊主要包括:
[0009]W1-Fi發(fā)送模塊:傳感器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)向W1-Fi發(fā)送模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，W1-Fi發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)通過無線局域網(wǎng)發(fā)送到W1-Fi接收模塊。
[0010]W1-Fi接收模塊=W1-Fi接收模塊接收到由W1-Fi發(fā)送模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)發(fā)送到音樂播放器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)。
[0011]本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理模塊包括:
[0012]傳感器端處理模塊:傳感器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)將對不同的手勢信息進(jìn)行判斷。并向W1-Fi發(fā)送端發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)。
[0013]音樂播放器端處理模塊:W1-Fi接收端將數(shù)據(jù)送至音樂播放器端單片機(jī)(ArduinoUNO R3硬件開發(fā)板)，音樂播放器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后對模擬開關(guān)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對歌曲的播放，暫停，切換，及音量調(diào)節(jié)。
[0014]本發(fā)明還提供了一種基于手勢追蹤傳感器的音樂無線控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括如下步驟:
[0015]步驟1:設(shè)計(jì)一種基于手勢追蹤傳感器的音樂無線控制系統(tǒng)，包括信息采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊三部分。
[0016]步驟2:設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集部分的體系結(jié)構(gòu)。采用傳感器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)對TMx4903傳感器模塊、紅外傳感模塊、計(jì)時模塊進(jìn)行集成。
[0017]步驟3:設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳輸部分的體系結(jié)構(gòu)。由傳感器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)上的W1-Fi發(fā)送端及音樂播放器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)上的W1-Fi接收端組成。
[0018]步驟4:ESP8266串口 W1-Fi無線收發(fā)模塊的通信協(xié)議的設(shè)置，模塊VCC端連接5V轉(zhuǎn)3.3V電源模塊。GP100低電平，GP102高電平，GP1015低電平，CH-PD連接到高電平時，模塊進(jìn)入工作模式。通過發(fā)送AT指令對發(fā)送端和接收端進(jìn)行通信協(xié)議的設(shè)置。其中，ESP8266串口 W1-Fi無線收發(fā)模塊作發(fā)送端執(zhí)行如下設(shè)置:輸入指令A(yù)T+CWM0DE = 1，進(jìn)入STA模式。對于ESP8266串口 W1-Fi無線收發(fā)模塊作接收端執(zhí)行如下設(shè)置:輸入指令A(yù)T+CWM0DE = 2，進(jìn)入AP模式。
[0019]步驟5:在有人靠近紅外傳感器時，傳感器感知到人體，將信號傳到傳感器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)中，傳感器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)再向TMx4903模塊發(fā)出信號，開啟TMx4903傳感器模塊。同時也開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到30秒時，若TMx4903傳感器模塊感知到手勢并傳感器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)傳遞數(shù)據(jù)則繼續(xù)開啟手勢傳感器，并進(jìn)行步驟7。若傳感器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)未收到數(shù)據(jù)則關(guān)閉TMx4903傳感器模塊。
[0020]步驟6:若紅外傳感器檢測不到人體，則關(guān)閉計(jì)時模塊及手勢傳感模塊。
[0021]步驟7:傳感器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)收到手勢信號后，通過手勢識別的算法判斷手勢，并根據(jù)程序?qū)κ謩菟淼膶σ魳返目刂泼畹脑O(shè)定產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)，發(fā)送給W1-Fi發(fā)送端。
[0022]步驟8:ff1-Fi發(fā)送端通過無線局域網(wǎng)將8bit數(shù)據(jù)傳輸?shù)絎1-Fi接收端。
[0023]步驟9 =W1-Fi接收端收到數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)發(fā)送給音樂播放器端單片機(jī)(即=ArduinoUNO R3硬件開發(fā)板)，音樂播放器端單片機(jī)(Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)通過對數(shù)據(jù)的判斷，選擇，使音樂播放器進(jìn)入下面四種模式。(I)播放模式。當(dāng)系統(tǒng)收到“播放”的手勢信息時，系統(tǒng)控制音樂播放器播放；(2)暫停模式。當(dāng)系統(tǒng)收到“暫停”的手勢信息時，系統(tǒng)控制音樂播放器暫停播放；(3)切換模式。當(dāng)系統(tǒng)收到“切換”的手勢信息時，系統(tǒng)繼續(xù)接收手勢數(shù)據(jù)并判斷是播放上一曲還是播放下一曲，然后控制音樂播放器切換；(4)音量調(diào)節(jié)模式。當(dāng)系統(tǒng)收到“音量調(diào)節(jié)”的手勢信息時，系統(tǒng)繼續(xù)接收手勢數(shù)據(jù)并判斷是調(diào)高音量還是調(diào)低音量，然后控制音樂播放器音量調(diào)節(jié)。
[0024]有益效果:
[0025]1、本發(fā)明的傳感器嵌入墻體表面，采用無線傳感的方式控制播放器，其節(jié)約了空間，并且更加的美觀方便。
[0026]2、本發(fā)明的手勢能夠?qū)崿F(xiàn)對背景音樂的開始，暫停，切換，音量調(diào)節(jié)，無需近距離按鍵，無需使用遙控器，也無需手機(jī)，平板等終端設(shè)備下載專用app控制。只需要人體自身動作即可智能控制背景音樂。
[0027]3、本發(fā)明在一些特定場合比如KTV以及需要背景音樂的會場，常常需要其他人在播放器旁邊配合播放音樂。而本系統(tǒng)只需唱歌者本人或主持人自己就可以控制音樂播放，簡單方便，不存在主持人與DJ人員契合度不夠的問題。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
[0029]圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖3為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集部分的體系結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖4為本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸部分的體系結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖5為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理部分的程序流程圖。
具體實(shí)施方案
[0033]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于手勢追蹤傳感器的音樂無線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理三個模塊。數(shù)據(jù)采集模塊使用紅外傳感模塊周期性探測是否有人靠近。當(dāng)有人靠近紅外傳感器時，傳感器感知到人體，將信號傳到Arduino UNOR3單片機(jī)中，單片機(jī)再發(fā)出信號，將TMx4903傳感器模塊的電源端拉高，開啟TMx4903傳感器模塊。同時也開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到30秒時，TMx4903傳感器模塊若感知到手勢，則向單片機(jī)傳遞數(shù)據(jù)。若單片機(jī)未收到數(shù)據(jù)，則關(guān)閉計(jì)數(shù)模塊與手勢傳感模塊，若單片機(jī)收到數(shù)據(jù)后，則通過手勢識別的算法判斷手勢，并根據(jù)程序?qū)κ謩菟淼膶σ魳返目刂泼畹脑O(shè)定產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)。當(dāng)手勢為音樂播放的命令時，W1-Fi發(fā)送端將發(fā)送數(shù)據(jù)10000000，當(dāng)手勢為音樂暫停的命令時，W1-Fi發(fā)送端將發(fā)送數(shù)據(jù)01000000，當(dāng)手勢為音樂切換并且向上切換的命令時，W1-Fi發(fā)送端將發(fā)送數(shù)據(jù)00100000，當(dāng)手勢為音樂切換并且向下切換的命令時，W1-Fi發(fā)送端將發(fā)送數(shù)據(jù)00110000，當(dāng)手勢為音量調(diào)節(jié)并且減小音量的命令時，W1-Fi發(fā)送端將發(fā)送數(shù)據(jù)00001000，當(dāng)手勢為音量調(diào)節(jié)并且增加音量的命令時，W1-Fi發(fā)送端將發(fā)送數(shù)據(jù)00001100。W1-Fi接收端接收來自W1-Fi發(fā)送端通過無線局域網(wǎng)發(fā)送的8bit數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到音樂播放器端的單片機(jī)(即=Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)，音樂播放器端單片機(jī)(即=Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)實(shí)現(xiàn)對音樂播放的控制。
[0035]如圖2所示，手勢追蹤傳感器的音樂無線控制系統(tǒng)包括信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理三個模塊。信息采集部分包含紅外傳感器，手勢追蹤傳感器，傳感器端單片機(jī)。數(shù)據(jù)傳輸部分包含W1-Fi發(fā)送端與W1-Fi接收端。數(shù)據(jù)處理部分包含音樂播放器端單片機(jī)，音樂播放器。
[0036]如圖3所示，數(shù)據(jù)采集部分采用傳感器端單片機(jī)(S卩，Arduino UNO R3硬件開發(fā)板)對TMx4903傳感器模塊、紅外傳感模塊、計(jì)時模塊以及W1-Fi傳輸模塊的發(fā)送端進(jìn)行集成。其中，紅外模塊選用HC-SR501人體紅外感應(yīng)模塊，W1-Fi發(fā)送模塊選用ESP8266串口W1-Fi無線