СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2016

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 40 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2016 Встраиваемый модуль распознавания жестов с функцией электронного замка Часть 1 Рис. 1. Внешний вид модуля Grove-Gesture v1.0 В статье описан аппаратно-программный модуль, реализующий функцию распознавания жестов. Будучи встроенным в любое устройство, модуль позволяет организовать бесконтактный интерфейс, основанный на восприятии жестов пользователя, без применения кнопок, сенсорных панелей и прочих традиционных средств контактного управления. Кроме функции распознавания отдельных жестов, модуль поддерживает распознавание их заданных последовательностей, что позволяет применять его в качестве электронного замка. Также в статье подробно рассказано об использованном промышленном датчике жестов PAJ7620U2. Павел Редькин (г. Ульяновск) П РИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В основе модуля лежит применение промышленного датчика распознава- ния жестов PAJ7620U2 производства Pix Art Imaging [1]. Датчик представляет со- бойминиатюрное оптико-электронное устройство, содержащее в одном корпу- се оптическую матрицу (массив опти- ческих сенсоров), светодиод подсветки внешних объектов, схему анализа и рас- познавания жестов, набор управляю- щих, информационных и конфигураци- онных регистров, тактовый генератор, а также последовательный интерфейс I 2 C. С помощью последнего осущест- вляется настройка, конфигурирование датчика и выдача во внешнее устрой- ство информации о распознанных жестах. Помимо I 2 C датчик PAJ7620U2 поддерживает генерацию прерываний при обнаружениижестов на отдельном цифровом выходе INT. Техническое опи- сание датчика доступно для загрузки на сайте производителя [2]. Датчик PAJ7620U2 используется в устройстве в составе удобного для мон- тажа промышленного модуля-сборки Grove-Gesture v1.0 [3], поддерживающе- го стандарт конструктива Grove. Grove- Gesture v1.0 представляет собой мини- атюрную печатную плату (см. рис. 1), содержащуюдатчик PAJ7620U2, стаби- лизаторы питающих его напряжений, цепиформирования сигналовшины I 2 C, разъёмыпитания и подключения по I 2 C к внешним устройствам и разъём выхо- да прерываний INT. Датчик PAJ7620U2 позволяет рас- познавать девять пользовательских жестов: перемещение вверх, вниз, влево, вправо, приближение (движение к дат- чику), удаление (движение от датчика), круговые движения по и против часовой стрелки, а также волнообразное движе- ние. Предполагается, что пользователь делает перечисленные жесты ладонью или пальцем, находящимся на рассто- янии нескольких сантиметров от дат- чика, хотя датчик воспринимает жесты и от любого другого непрозрачного физического объекта сходных разме- ров. Ориентация самого датчика в про- странстве при этом некритична, а рас- познавание жестов может осуществлять- ся в нормальном (медленные жесты) и в игровом (быстрые жесты) режимах. Модуль распознавания жестов на основе датчика PAJ7620U2 использует постоянное напряжение питания любой полярности в диапазоне от 7 до 15 В при токе потребления около 100 мА. Устройство поддерживает два режи- ма: распознавание любого из восьми пользовательских жестов и распозна- вание заданной последовательности жестов. Простое распознавание любо- го из восьмижестов определяет переме- щение вверх (U), перемещение вниз (D), перемещение влево (L), перемещение вправо (R), приближение (движение к датчику) (F), удаление (движение от датчика) (B), круговое движение по часовой стрелке (C), круговое движение против часовой стрелки (A). Жесты U, D, L, R, C, A производятся в плоскости, параллельной лицевой стороне датчи- ка, на расстоянии 5–15 см от неё. Рас- познавание заданной последовательно- стижестов (режим электронного замка) основано на определении комбинации перечисленных выше пользовательских жестов c длиной комбинации (отпира- ющего кода) от 2 до 11. Отпирающий код задаётся пользователем и постоянно хранится в энергонезависимой памяти устройства, ресурс которой составляет не менее 500 тысяч циклов перезаписи. Устройство имеет девять (восемь жестов плюс электронный замок) циф- ровых выходов с высоким активным уровнем, соответствующим напряже- нию +3,3 В, максимальный ток нагруз- ки каждого выхода – не более 12 мА. К каждому из выходов подключён све- тодиод для индикации его состояния. При распознавании любого из пере- численных жестов в любом режиме на цифровом выходе устройства, соответ- ствующем распознанному жесту, гене- рируется импульс высокого уровня длительностью около 0,5 с, зажигая на этот интервал подключённый к выходу