基于三轴加速度计的按键输入技术研究

论文摘要

自从美国苹果公司推出了iphone手机之后,带领了一股感应式输入技术的潮流,短短的2年间,Nokia、魅族等著名品牌的产品,例如手机、mp3、mp4等,纷纷集成和发展出了自己的感应式输入功能。实际上感应式输入技术并不是用来炫耀和耍酷的所谓前卫技术,它可以应用在更多的方面和环境,发挥更大的作用,例如全密闭式器件,不适合安装按键时,必须依靠感应式输入技术;失去了双手的残疾人有了这种技术就可以像正常人一样使用各种手持设备了。基于加速度传感器的输入技术,是感应式输入的一种解决方法。三轴加速度传感器能够测量三个方向上的加速度值,当器件的姿态发生改变时,加速度计的测量值随之发生改变,根据加速度值与器件姿态的对应关系,我们就可以实现感应式输入。本文研究了基于三轴加速度计SCA3000,并且结合了处理器PIC18F4620,在VC++6.0环境下搭建了一个感应式输入系统。并进行了如下的研究:第一部分,分析了感应式输入技术的特点和当前感应式输入技术的研究方向。第二部分,介绍了三轴加速度传感器SCA3000和单片机PIC18F4620的主要特点和功能,为设计感应式输入技术打下坚实的基础。第三部分,针对传统手持设备的输入模式,提出了相应的基于加速度传感器的感应式输入模式的三个算法。第四部分,对加速度传感器的输出数据进行分析,然后在VC++6.0环境下实现自己所设计的算法,并编辑窗体做结果演示。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 基于MEMS微惯性器件的输入设备及其研究现状
• 1.2 MEMS 加速度传感器的应用研究及发展
• 1.3 微输入设备国内外研究现状
• 1.3.1 香港中文大学MIDS系统
• 1.3.2 英国伯明翰大学的三维立体旋转的控制
• 1.3.3 Bruce Howard和Susie Howard的光学手套
• 1.3.4 其它研究
• 1.4 本文的工作和组织结构
• 第2章 传感器模块设计
• 2.1 引言
• 2.2 加速度计简介
• 2.2.1 加速度计分类
• 2.2.2 加速度计的物理结构
• 2.2.3 加速度计的数学模型
• 2.3 加速度计的应用与选择
• 2.3.1 SCA3000-D01 加速度计
• 2.3.2 SCA3000 的结构与原理
• 2.3.3 SCA3000 的偏移与校准
• 2.4 本章小结
• 第3章 按键输入系统的原理及相关算法
• 3.1 引言
• 3.2 按键输入的算法需求
• 3.2.1 按键输入模式的分类
• 3.2.2 加速度计数据分析
• 3.3 制定算法
• 3.3.1 功能键模式算法
• 3.3.2 数字键模式算法
• 3.3.3 方向键模式算法
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统的设计与搭建
• 4.1 下位机硬件系统设计
• 4.1.1 单片机选型
• 4.1.2 PIC单片机的特点
• 4.1.3 PIC18F4620
• 4.1.4 PIC18F4620 特性
• 4.2 按键输入系统构成和硬件结构
• 4.3 SPI通信编程
• 4.3.1 SPI通信原理
• 4.3.2 SCA3000 的SPI通信协议
• 4.3.3 在MPLAB中实现通信程序
• 4.4 本章小结
• 第5章 软件编程与演示环境
• 5.1 VC++6.0 编程环境
• 5.2 滤波设计
• 5.2.1 噪声与毛刺
• 5.2.2 中值滤波法
• 5.2.3 滤波的软件实现
• 5.3 按键输入算法的实现
• 5.4 结果与演示
• 5.4.1 串口通信编程
• 5.4.2 演示环境
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢