步驟1：所需部件

Arduino Mega

0.96英寸I2C OLED顯示屏

MPU -6050加速度計(jì)陀螺儀組合

HC-05藍(lán)牙模塊

FTDI編程器

Perfboard

推送按鈕* 2

電池

以及其他一些常見(jiàn)的電子元件和工具，如烙鐵，USB電纜等。..。..

《請(qǐng)使用上述會(huì)員鏈接購(gòu)買上述任何組件，這將有助于項(xiàng)目的未來(lái)存在。

步驟2：配置HC-05藍(lán)牙模塊為HID（人機(jī)接口設(shè)備）設(shè)備

是項(xiàng)目，我們需要向PC發(fā)送命令來(lái)更改幻燈片，因?yàn)槲覀儾幌Ｍ魏?a target="_blank">接收器插入PC的USB端口，我們可以進(jìn)一步使用藍(lán)牙。

默認(rèn)情況下，最常見(jiàn)的藍(lán)牙模塊HC-05中的固件只能作為從屬設(shè)備使用。

我們需要兼容藍(lán)牙的HID（人機(jī)接口設(shè)備）模塊配置為無(wú)線藍(lán)牙鍵盤，用于向PC發(fā)送命令以更改幻燈片。

我們有兩個(gè)HID設(shè)備選項(xiàng)，一個(gè)是直接購(gòu)買這樣的兼容HID的藍(lán)牙模塊RN-42，其費(fèi)用是普通藍(lán)牙模塊的10倍或者將RN-42的固件刷到HC- 05，兩個(gè)模塊都基于類似的硬件。

我已經(jīng)學(xué)會(huì)了從Brian Lough和Evan Kale那里更改HC-05的固件，他們?cè)诮忉屓绾胃鼡Q固件方面做得非常出色，再次在這里復(fù)制它是沒(méi)有意義的，所以我想留下他們的視頻鏈接，并給你我的固件文件。

步驟3：構(gòu)建硬件

既然你有一個(gè)兼容HID的藍(lán)牙模塊，你可以開(kāi)始構(gòu)建硬件。

從這里下載Fritzing電路原理圖文件。

我建議在一塊穿孔板上構(gòu)建所有硬件并將其作為Arduino mega的屏蔽。

步驟4：構(gòu)建軟件

這是項(xiàng)目中最重要的部分，即代碼。

在實(shí)際打開(kāi)我的代碼之前，我想推薦一下如果您使用的是Arduino IDE，則轉(zhuǎn)到首選項(xiàng)并啟用“代碼折疊”，現(xiàn)在您可以折疊代碼的各個(gè)部分以清楚地了解代碼。

您可以從以下位置找到最新的代碼我的Github頁(yè)面。

代碼中有很多部分，讓我單獨(dú)解釋每個(gè)部分。

如果您有任何疑問(wèn)，請(qǐng)將其評(píng)論下來(lái)，我將很樂(lè)意為您提供幫助。

步驟5：記錄手勢(shì)

識(shí)別手勢(shì)過(guò)程的第一步是記錄手勢(shì)，并記錄手勢(shì)，我們正在使用加速度計(jì)讀數(shù)來(lái)自MPU-6050。

我為錄制手勢(shì)創(chuàng)建的函數(shù)是take_reading（），在代碼中引用它。

為了清楚手勢(shì)，樣本大小需要很大，并且為了加快處理速度，手勢(shì)大小需要很小，我發(fā)現(xiàn)50適合這兩種情況。現(xiàn)在，如果我們想要記錄更長(zhǎng)的手勢(shì)，我們可以平均每2或3個(gè)元素來(lái)獲得50個(gè)元素的手勢(shì)。

#define DOF 3 //3-degrees of freedom acc_x， acc-y， acc_z

#define avg_lenght 2 //average out every 2 elements of reading

#define sample_size 50

int reading［DOF］［avg_lenght*sample_size］; //creating a 2-D array to store readings

//taking readings

for（i=0; i{

MPU6050.update（）;

reading［0］［i］ = mpu6050.getAccX（）; //taking readings of acceleration in g‘s， 1g， 1.2g

reading［0］［i］ = reading［0］［i］*50 + 50; //ofsetting the value to 50

if（reading［0］［i］《0） //limiting its value from 0 to 100

reading［0］［i］=0;

else if（reading［0］［i］》100）

reading［0］［i］=100;

//repeating the same for remaining 2 degrees of freedom， acc_y， acc_z

}

我們已經(jīng)讀取了讀數(shù)，但這些不是sample_size元素，這些是sample_size * avg_lenght元素，我們需要sample_size元素，所以我們需要將它平均化。

if（avg_lenght》1） //if we need to average

{

for（i=0; i {

for（j=0; j {

for（k=0; k {

sum=sum+reading［i］［avg_lenght*j+k］; //add every avg_lenght elemens

}

temp_values［i］［j］=sum/avg_lenhgt; //save avg of avg_lenght elements here

sum=0;

}

}

}

else if（avg-lenght==1） //no need to average

{

for（i=0; i {

for（j=0; j temp_values［i］［j］=reading［i］［j］; //simply copying values to temp_values

}

}

現(xiàn)在讀取所有DOF的讀數(shù)并保存到temp_values數(shù)組。

步驟6：將記錄的手勢(shì)保存為主手勢(shì)

既然我們知道如何記錄手勢(shì)，我們需要一種方法將其保存為主手勢(shì)所以我們可以稍后比較一個(gè)手勢(shì)。

我創(chuàng)建的用于將手勢(shì)復(fù)制到主手勢(shì)數(shù)組的函數(shù)是copy_reading（from，to master，master _select），請(qǐng)參閱代碼。

for（i=0; i{

for（j=0; j {

master［master_select］［i］［j］ = temp_values［i］［j］;

}

}

現(xiàn)在，我們可以錄制手勢(shì)，將其保存為主手勢(shì)。

步驟7：將手勢(shì)保存到EEPROM

我們已經(jīng)保存了主手勢(shì)，但是一旦斷電，所有保存到現(xiàn)在的手勢(shì)都將丟失。我們需要一些方法來(lái)保存它們，以便我們可以在設(shè)備再次通電后再次檢索它們。

我們可以使用外部I2C EEPROM并將它們連接到Arduino，但這會(huì)增加成本，我們不會(huì)不想要。

我們確實(shí)可以使用Arduino的內(nèi)部EEPROM來(lái)保存手勢(shì)。為此，我們需要包含EEPROM.h庫(kù)，我們準(zhǔn)備好了。

將主手勢(shì)保存到EEPROM的功能是EEPROM_write（）。

int master_select; //to select which master to select to EEPROM

//save 0-49 for master-0-x， 50-99 for master-0-y， 100-149 for master-0-z 。..。.

for（i=0; i{

for（j=0; j {

addr=（master_select*sample_size）+（i*DOF）+j;

EEPROM.write（addr， master［master_select］［i］［j］）; //write value of master to specific address

delay（5）; //time to write to EEPROM

}

}

從EEPROM檢索主手勢(shì)的功能是EEPROM_read（）。

int master_select

for（i=0; i{

for（j=0; j {

addr=（master_select*sample_size）+（i*DOF）+j;

master［master_select］［i］［j］=EEPROM.read（addr）; //save value from EEPROM to master gesture

delay（5）;

}

}

步驟8：動(dòng)態(tài)時(shí)間扭曲算法

11月我們可以記錄手勢(shì)和主手勢(shì)，我們需要比較兩者，這是DTW算法發(fā)揮作用的地方。..。..

代碼中DTW的功能是calc_DTW_score（），函數(shù)abs_sum（）和Min（）將用于DTW計(jì)算。

什么是動(dòng)態(tài)時(shí)間扭曲（DTW）算法？

這是一個(gè)算法，可以找到任何兩個(gè)相似的算法時(shí)變系列。它最初是為語(yǔ)音識(shí)別目的而開(kāi)發(fā)的。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)維基百科。

DTW_score越高，兩個(gè)時(shí)間序列匹配的越少。為了檢測(cè)匹配一對(duì)系列，我們可以將它與多個(gè)系列進(jìn)行比較，無(wú)論哪個(gè)系列的DTW得分最小，它都是匹配系列。

如何實(shí)現(xiàn)它？

我沒(méi)有找到任何簡(jiǎn)單的庫(kù)（適合在Arduino的16 Mhz處理器上運(yùn)行）或?yàn)锳rduino編寫的代碼，所以我需要建立它。我編寫的整個(gè)算法最簡(jiǎn)單，我可以得到它，它基于這個(gè)視頻。

你只能找到我在這里實(shí)現(xiàn)的DTW算法。

上圖是DTW計(jì)算的矩陣，第一行和第一列的突出顯示元素是我們要比較的元素。其余的元素是計(jì)算DTW分?jǐn)?shù)所必需的。

cell = difference of corresponding elements of arrays comparing + minimum of previously computed 3 values

由于我們將使用差異和最小元素，我創(chuàng)建了兩個(gè)單獨(dú)的函數(shù)“abs_sub”和“Min”進(jìn)一步使用。

元素（1，1），（2，1）和＆amp; （1，2）只是數(shù)組相應(yīng)元素的差異，所以代碼如下所示。

a［1］［1］=abs_sub（a［1］［0］， a［0］［1］）; //first element

a［2］［1］=abs_sub（a［2］［0］， a［0］［1］）;

a［1］［2］=abs_sub（a［1］［0］， a［0］［2］）;

第二行和第二列的其余元素是差值+分鐘先前計(jì)算的3個(gè)值，即前一個(gè)元素。

x=1 //first row remaining elements

for（y=2; y a［x］［y］ = abs_sum（a［x］［0］， a［0］［y］） + a［x］［y-1］;

y=1 //first coulum remaining elements

for（x=2; x a［x］［y］ = abs_sub（a［x］［0］， a［0］［y］） + a［x-1］［y］

現(xiàn)在，可以計(jì)算其余元素

for（x=2; x{

for（y=2; y {

a［x］［y］ = abs_sub（a［x］［0］， a［0］［y］） + Min（a［x］［y-1］， a［x-1］［y］， a［x-1］［y-1］）

}

}

現(xiàn)在我們已經(jīng)計(jì)算了在整個(gè)DTW矩陣中，我們現(xiàn)在可以通過(guò)將從右下角到左上角的下3個(gè)元素的最小值相加來(lái)計(jì)算DTW分?jǐn)?shù)，請(qǐng)參閱上面的圖像以獲得更清晰。

x = sample_size; //moving to bottom right

y = sample_size;

DTW_score = a［x］［y］; //sarting adding from there

while（x！=0 && y！=0） //till top left is reached

{

if（a［x-1］［y-1］《=a［x］［y-1］ && a［x-1］［y-1］《=a［x-1］［y］） //if diagonal is minimum

{

DTW_score = DTW_score + a［x-1］［y-1］; //add it

x--; //go to its position

y--;

}

else if（） //if top is minimum

{

DTW_score = DTW_score + a［x］［y-1］;

y--;

}

else //add its side

{

DTW_score = DTW_score + a［x-1］［y］;

x--;

}

//repeat until top left is reached

}

return DTW_score; //done calculating DTW score

到達(dá)左上角時(shí)完成DTW_score的計(jì)算?，F(xiàn)在這個(gè)分?jǐn)?shù)可以用來(lái)比較任何兩個(gè)系列的相似程度。

步驟9：添加動(dòng)作如果手勢(shì)匹配

我們現(xiàn)在有DTW算法將手勢(shì)與幾個(gè)主手勢(shì)進(jìn)行比較，我們需要設(shè)置動(dòng)作來(lái)做手勢(shì)與主手勢(shì)匹配。

代碼中的函數(shù)是do_action（int a）。

你可以用鍵盤做所有事情，可能會(huì)增加視頻播放的音量或通過(guò)多次按鍵操作（ctrl + shift + esc）來(lái)打開(kāi)任務(wù)管理器，也可以使用Autohotkey等啟動(dòng)應(yīng)用程序。

您可以輸入所有內(nèi)容使用此USB HID表的命令。

要輸入數(shù)字，字符或短語(yǔ)，您可以使用Bluetooth_HID.write/print（“某些字符或短語(yǔ)”）;并且要從USB HID表輸入密鑰，您需要使用Bluetooth_HID.print（“something”，HEX）;

PowerPoint演示文稿中的一些命令

n - 轉(zhuǎn)到下一張幻燈片

p - 轉(zhuǎn)到上一張幻燈片

w - 顯示白色屏幕

b - 顯示黑屏

if（a==0） //do action corresponding to master 0 gesture

{

bluetooth_HID.write（“n”）; //send keystroke n from HID Bluetooth module as sent from wireless keyboard

}

//actions for remainging masters

步驟10：創(chuàng)建用戶界面

我們擁有識(shí)別手勢(shì)和其他所需的所有功能，現(xiàn)在我們需要一個(gè)用戶界面來(lái)訪問(wèn)所有功能。

如果你不想創(chuàng)建用戶界面，你可以去使用我創(chuàng)建的最簡(jiǎn)單的代碼并根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行修改。

這里我在void循環(huán)中創(chuàng)建了用戶界面。..

第一步是初始化通過(guò)清潔并設(shè)置文本大小和文本位置來(lái)顯示

#define display_init display.clearDisplay（）;display.setTextSize（1）;display.setTextColor（WHITE）;display.setCursor（0，0）

之后，我們可以在顯示屏上顯示所需的文字

while（1）

{

display_init; //initialize display

display.println（“What？”）;

display.println（“ a. test gesture”）;

display.println（“ b. record master”）;

display.println（“ c. update EEPROM”）;

display_set_cursor（line）; //function we have created to display a cursor on selected line

display.display（）; //update the screen

//press down_button to move cursor down

if（down_buton_pressed）

{

delay（10）; //to remove button bouncing

line++ //go to next line

if（line》2） //if reached to last line

line=0; //go to first line

}

//press select_button to select option where cursor is present

if（select_button_pressed）

{

delay（10）; //to remove button bouncing

break; //go to next lines by crossing while（1）

}

}

if（line==0） //if option on line 0 is selected， to test gesture

{

display_init; //initialize display

display.println（“recording gesture”）;

display.display（）;

digitalWrite（13， HIGH）;

take_reading（）;

digitalWrite（13， LOW）;

display_init;

display.println（“done recording gesture”）;

display.display（）;

for（i=0; i DTW_score［i］=calc_DTW_score（temp_values， master， i）;

min_score=DTW_score［0］; //finding minimum of all DTW_scores

for（i=1; i {

if（DTW_score［i］ min_score=DTW_score［i］;

}

for（i=0; i {

if（min_score==DTW_score［i］）

break; //exit from for loop

}

display_init;

display.println（“master is： ”）;

display.println（i）; //display master on screen

display.display（）;

do_action（i）; //do corresponding action to master gesture

delay（2000）; //display on screen for 2 seconds

}

else if（line==1） //similarly for line 1 and line 2

{

}

else if（line==2）

{

}

完成！