基于rssi的WiFi室内定位与手势控制一体化系统

基于rssi的WiFi室内定位与手势控制一体化系统

林振威林瑾蔡俊涛肖佳仪邓华华

广东东软学院广东佛山528225

摘要：本作品是基于合泰单片机设计的一款对各种家电进行控制的手势识系统。该作品主要采用合泰芯片HT32F165664LQFP作为主控芯片，通过mpu6050传感器来读取手势，由合泰芯片HT32F165664LQFP的处理器根据XYZ轴数据处理识别手势，并扫描并由WIFI模块发送手势信号到处理器，处理器通过接收到的数据进行扫描控制人的位置并进行处理，处理后将手势对应的功能发给距离控制者最近的应用设备，进而达到控制家电的目的。

关键词：手势；智能；室内定位；

1.绪论

随着数字信息技术的发展，人机交互和可穿戴设备相结合逐渐成为了研究热点，其中手势识别技术在人机交互领域中扮演着一个非常重要的角色。

1.1设计构想

我们考虑到现在人们对家电越来越追求能实现人机交互。例如在家居生活中，傍晚时刻，如果你想开灯或者想调整亮度，那做饭时手上的油腻与泡澡时指尖上的水滴都会成为操控家电的一大困扰，相信很多人在这个时候都希望有种功能可以不用接触开关就能对家电进行控制。因此我们就基于现代人的这种需求开发了这个手势识别控制家电系统。在结合目前手势这一块市场的产品，发现其缺陷是无法控制多电器。于是我们开创思维结合了室内wifi定位，成功开发出一套定位和手势控制一体的手环。

2系统的方案设计

2.1系统组成方案

整个系统主要由三块合泰芯片组成的单片机分别组成三个部分（设为一二三号机）：

（1）三个主机之间的关系：一、二、三号机分别放置，形成大面积的三角形，在模拟过程中，使用者佩戴的手环搜到三个主机的wifi强度，将强度信号传送到一号机，每隔4到6秒发送给一号机手环的位置信息，一号机根据数据确定手环的位置。

（2）一号机（核心主机）如图1

一号机根据手环发送的数据，通过三边测量法处理WiFi模块的信号强度（RSSI）确定控制者位置和采取手势信息，可控制所有该项目中智能设备，并且在不同的位置使用相同的手势可以控制不同的智能设备（例如二号机开关门，三号机灯亮度和颜色控制，四号机的通断电等等）。另外当你站的位置在一号机附近时，就是默认控制一号机，然后一号机根据手势发射对应的红外控制电器，即一号机的作用为中心数据处理加红外发射。一号机起到最核心的作用。

图1核心主机图2二号机

（3）二号机如图2

二号机除了提供位置信息作用，我们还利用二号机手势开门：门一共有两道开锁，一道是手势开锁，一道是IC卡开锁，使用者将手环打开，利用手环的感应芯片打开门的IC开关，做出上下手势即可开关门。

（4）三号机：三号机除了定位作用，也为模拟控制灯，按下手环旁按钮，如果两秒之内松开，发送上下左右前后的某个手势，一号机接受到数据后进行处理，控制台灯的亮灭，如果按住手环按钮时间超过两秒，一号主机会额外处理信息，调节灯的亮度或颜色，以正南方位为60度，往0度为控制亮度，往120度控制灯颜色。三号机上有4个按钮，可在没有手势控制的情况直接控制台灯的开关，亮度，颜色。

（5）四号机

四号机为机动部分，即可灵活更换所需要控制的电器。此模块我们用智能插座模拟：插上智能插座后，智能插座上的led开启，表示可以用手势控制智能插座上的插口开关，此时将船型按钮向左拨动，插座通电并可被手势控制是否通电。将开关向右拨动插座断电。

2.2主控系统原理

主控系统，是基于HT32F165664LQFP芯片的合泰单片机制作的系统，它的功能齐全，十分适合该项目的开发，这对于我们的手势控制设计提供了更多的方便和可行性。整个系统由三块合泰芯片组成的单片机分别组成三个部分（设为一二三号机）：

一号机根据手环发送的数据，通过三边测量法处理WiFi模块的信号强度（RSSI）确定控制者位置和采取手势信息，可控制所有该项目中智能设备，并且在不同的位置使用相同的手势可以控制不同的智能设备。

2.3硬件设计

2.3.1手势识别模块：

人做出一个手势后，手上的MPU6050传感器负责读取手势并发送到一号机，一号机处理器根据读手势的XYZ轴识别是哪个手势并对应哪个代号。

2.3.2WIFI模块：

处理器在识别和处理完手势后，会将手势代号通过WIFI发送给主机，主机在接收到手势信号后，会扫描附近的Wifi设备，根据RSSI技术（ReceivedSignalStrengthIndicator接收信号的强度指示，它的实现是在反向通道基带接收滤波器之后进行的）确定手势控制者的位置，处理后将手势对应的功能发给离控制者最近的应用设备。

2.3.3红外模块:

我们开发的红外模块具有学习功能，能学习家中遥控设备，对原本需要红外遥控的设备进行控制，从而取代家中繁多的遥控器。

2.3.4智能插座模块：

主要由220v降压模块、继电器模块、5v稳压管、Wifi模块以及以合泰芯片为核心组成的系统（即为前面所说的四号机），由主机发送的数据，对家电进行控制。有节能环保的定时开关功能，可以让家里的一些普通小电器用起来更加方便，延长使用寿命的同时让它们变智能。

2.4HOLTEKMCU之主要核心功能

整个项目下来，我们需要三个由合泰芯片HT32F165664LQFP作为主控芯片制作而成的中心处理器。

一号机起到最核心的作用。一号机核心功能主要在根据手环发送的数据，通过三边测量法处理WiFi模块的信号强度（RSSI）确定控制者位置和采取手势信息，可控制所有该项目中智能设备，并且在不同的位置使用相同的手势可以控制不同的智能设备（例如二号机开关门，三号机灯亮度和颜色控制，四号机的通断电等等）。另外当你站的位置在一号机附近时，就是默认控制一号机，然后一号机根据手势发射对应的红外控制电器，即一号机的作用为中心数据处理加红外发射。一号机起到最核心的作用。

二、三号机核心功能主要分别为控制开关门，控制灯颜色和亮度。

3作品结构

3.1HT32F与其他外围组件的关系

(1）ESP8266模块为HT32F提供与其他组件的信息交流，与定位。

(2）红外模块为HT32F发射红外信号，从而可以控制遥控电器。比如：控制空调电视

(3）继电器模块为HT32F提供了控制220V电压开关。

3.2引脚功能

单片机接脚功能：

（1）A2、A3、C9、C10用于串口通讯

（2）A4、E9用于台灯亮度调节

（3）A5用于台灯颜色调节

（4）A6用于台灯开关

4结束语

经过实践证明，该系统可通过手势，开启和关闭智能家电控制器如空调、电视、电热器，另外现场调节灯的亮度以及控制门的开关；远程遥控各种家电设备，比如控制一些普通小电器；可监测到周围各个电器的真实情况。