基于mems惯性传感器的多功能体感输入系统研究

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1、西南科技大学工程硕ｄｔ专业学位论文基于ＭＥＭＳ惯性传感器的多功能体感输入系统研究程锦发作者嫂名信息工程学院所在学院控制１程专业／领城韩宾副研究员学校导师棱外导师平超高级王程师论文完成日期２０１６年主月日独创性声明Ｖ个人巧话师巧净Ｔ（或巧个人．．．．．．）进行的研巧本人卢Ｗ所．交的论文妊我。尽化所知，论工作巧取巧的研巧成果，餘Ｔ文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外文中不包含巧他人己丝发表或撰与过的研巧成巧，也不包含为获巧西南科技大学一或巧它教巧机构的学

2、化或证书而化川过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贺献均。化论文中作了明晌的说明井表示了谢窓。’＂：签名：赛；右＂期為三朵串寺关于论文使用和授权的说明本人完全了解巧南科技乂学巧关保留、使用学位论文的规巧，即；学校巧权保酌学位论义的复印件，允许设论文被谊Ｉ姑和化阅；学校可切公布该论文的令部？或部分内容，巧Ｗ采用影印、缩印或其他狂剌于段保存论文。（保密的学位论义在解密后应遵守此规巧）—签名别巾签－日期；ClassifiedIndex:TP334.2U.D.C:621.

3、3SouthWestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisTheStudyofMulti-functionSomatosensoryInputSystemBasedonMEMSInertialSensorsGrade:2013Candidate:ChengJinfaAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpecialty:ControlEngineeringSupervisor:HanBinMay.25th,2016西南科技

4、大学硕士研究生学位论文第I页摘要现如今，随着Kinect、Xbox、PS3等体感游戏设备的兴起，体感输入设备在多媒体场合的应用越来越广泛。体感输入设备相比于传统输入设备，具有操作方便、使用简单、不依赖于平面等众多优点。然而，市面上常见的体感输入设备设计复杂、功能单一、价格昂贵。鉴于MEMS惯性传感器在智能电子系统领域的广泛使用，将微加速度芯片应用于计算机输入设备，势必会克服传统输入设备依赖于平面及操作不舒适等缺点，并且为设备多功能的实现带来可能。所以，本文提出一种基于MEMS加速度传感器的多功能体感输入系统。

5、本设计采用单个加速度传感器感应手掌在空间各个轴向上的静态和动态加速度大小，将加速度信号处理转换成手掌的倾角姿态、转动角速度、位移等运动参数，并且采用基于低功耗蓝牙(BLE4.0)设计技术的TICC2540蓝牙片上系统(SOC)芯片实现设备与计算机间的无线数据传输。同时，根据用户选择的设备功能模式动态调用相应的控制算法对手势运动进行分析处理，实现鼠标、四向滚轮、手柄等常见计算机外设输入功能。系统硬件设计上主要由MMA7361加速度感测电路、CC2540蓝牙控制电路、按键电路以及电源等组成。加速度信号的采样、转换

6、、编码及发送这一系列的处理均由CC2540芯片编程完成，所以只需很少一部分的外围器件，这样便减小了电路噪音干扰和硬件成本。此外，文章提出硬件功能软件化的设计理念，基于NILabVIEW图形化编程平台设计并实现鼠标、滚轮、手柄等不同外设的控制功能，开发了一套具备人机交互功能的体感输入软件程序，拓宽了软件应用前景。测试结果表明该输入系统在300cm距离内报告率高达125Hz，能顺利反映用户操作意图，具有操作简便、工作稳定、定位精准等优点，特别适合会议、教室、展厅等场合。关键词：微机电系统虚拟仪器人机交互体感技术输

7、入设备西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractNowadays,astheriseofgamingdevicessuchasKinect,Xbox,PS3,somatosensoryinputdevicesarewidelyusedinmultimedia.Comparedtotraditionalinputdevices,itiseasytooperate,simpletouse,doesnotdependontheplaneandmanyotheradvantages.However,the

8、commonsomatosensoryinputdevicesonthemarkethavemanydisadvantages,suchascomplexdesign,singlefunction,highpriceandsoon.InviewoftheMEMSinertialsensorswidelyusedinthefieldofintelligentelectronicsystems,them