基于手势感应的无线遥控车系统设计与实现

摘要：为提高遥控车系统的操作便捷性，设计了一种基于手势感应的无线遥控车系统。系统以STEM32单片机为核心，通过识别手掌的下压、上抬、左倾、右倾四种手势控制小车的前进、后退、左转、右转，从而实现小车的无线遥控。系统由小车子系统和遥控子系统构成，遥控子系统检测手势变化形成控制信号，并利用无线技术传输给小车子系统；小车子系统接收信息后，通过电机驱动模块更新小车行进方向。经过硬件设计、软件编程、仿真联调、元器件搭建焊接、实物调试，小车系统运行符合预期，有较好的操控体验。

关键词：手势识别；遥控；STM32

近年来，在工业、农业、交通、教育等领域，以及各种展览和娱乐场所，遥控车系统已经被广泛应用。为了提高人机交互的速度和效率，小车遥控技术不断改进，以使用户操控更加简便、实用。其中，基于手势感应的无线遥控车系统既可以从实现自动化的角度减少用户操作，又能达到更高精确度的控制，并带来更好的用户体验，因此，在当下发展应用背景中具有很大前景。

用户在遥控车行驶的过程中，通过手势变化控制小车对应变量，实现基于手势的遥控功能。该系统可以节省时间和成本，即避免用户使用遥控器和其他传统控制方式；其次，可以提高智能化程度，减少人机交互时间，方便实用，提高效率。可以看出，基于手势感应的无线遥控车系统为无线遥控提供了一种实用有效的解决方案，有助于提升用户体验，同时提高智能环境的可移动性。

1 硬件设计

基于手势感应的无线遥控车系统包括小车子系统和遥控子系统两个主要部分。其中，遥控子系统包含STM32核心板、WIFI模块、手势感知模块、显示模块等，系统框图如图1所示；小车子系统包含STM32核心板、WIFI模块、电机驱动模块、升压模块、锂电池充电模块等，如图2所示。

当遥控子系统处于控制状态时，STM32通过手势感知模块实时感知用户手掌的下压、上抬、左倾、右倾，并将检测到的信号进行分析处理并实时显示，同时通过WIFI模块将控制信号发送给小车子系统。小车子系统的STM32通过WIFI模块接收遥控信号，并将对应的指令通过电机驱动模块控制小车的前进、后退、左转、右转，实现小车的无线遥控。

遥控子系统的手势感知模块核心芯片是ADXL345，它是ADI公司推出的基于iMEMS技术的三轴数字输出加速度传感器。ADXL345能测X、Y、Z三个方向轴上的加速度，因此可以检测手势的上、下、左、右变化，从而实现无线遥控的功能；另外，也可以通过按键实现进一步的调节和控制；ADXL345支持SPI和IIC两种通信方式，为了节省IO口，本系统采用的是IIC方式连接。

遥控子系统的显示模块采用1.44寸TFT彩屏，用户可以快速直观地了解小车的当前运行状态，以及遥控操作的结果，更便于对小车的控制。

另外，小车子系统的可靠性由电机驱动模块、升压模块及锂电池充电模块等决定，其中电机驱动模块可以有效提升小车的行驶速度和行驶力，升压模块能够合理分配和整合小车各部位的电源，而锂电池充电模块则可以准确监测小车的电量，从而实现可靠的系统运行。

2 软件设计

硬件设计完毕后，进行软件编程，以实现控制功能：

1、使用STM32CubeMX软件进行系统初始化和参数调节，确定系统时钟、中断和外部接口等参数。

2、通过Keil编写程序，在系统外设上实现手势控制下小车的运动，包括前进、后退、左转和右转等动作。

3、在软件部分，可以调节小车的运行速度、运行距离和行走方向等变量，以确保控制的精准性和实用性。

通过编程语言Keil编写小车遥控程序，将与STM32核心板对应接口上的输入信号进行采集、计算、处理、发送等。例如，在遥控子系统的STM32编程中，通过程序的设计，可以把ADXL345重力加速度模块收集的数据作为输入，把WIFI模块收集的数据作为输出，从而实现手势感应以及控制信号的无线发送。

编程结束后进行程序下载，需要使用CH340串口烧写模块，将CH340串口烧写模块的+5V，VCC，3V3引脚保持空置，并将TXD引脚连接到单片机的RXD引脚，将RXD引脚连接到单片机的TXD引脚，将GND引脚连接到单片机的GND引脚，实现单片机与CH340串口烧写模块之间的通信，从而实现对小车单片机的烧写操作。

3 实物运行

经过硬件设计、软件编程、仿真、焊接元器件以及系统调试后，实物测试小车的整体控制效果，得到期待的结果。小车可以根据手势下压、上抬、左倾、右倾的数据实现前后左右的行进，并可根据测量得到的控制板倾斜程度控制其行进速度。实验结果表明，基于手势感应的无线遥控车系统运行良好，符合设计预期。

4 总结

基于手势感应的无线遥控车系统设计旨在提供一种新的控制方式来实现智能遥控。它不仅拥有硬件部分的复杂构成，而且软件设计的灵活性也让它具有更高的实用性，在车模技术及无线遥控技术的领域，将发挥着重要的作用。

未来发展中，无线遥控车技术在将会加入更多以计算机或机器人技术为基础的技术，为智能控制、自主避障、自动路径规划等提供参考，从而提高无线遥控车系统的安全性和效率。此外，遥控车系统的视频监控及识别、车辆防盗等功能的加入也会更好地保护车辆安全。

参考文献：

[1] 宋丽铭，陈虹云，徐欢潇等.手势识别在会议控制中的应用研究[J].现代信息科技，2022，6（01）：79-82..

[2] 韩丽雅.浅析手势识别在智能环境下的态势及应用[J].石河子科技，2021， 260（06）：25-26.

作者信息：王涛，男（2002.03-），汉族，江苏盐城，本科，学生，研究方向：电子与通信工程.

作者信息：李志豪，男（2002.12-），汉族，江苏徐州，本科，学生，研究方向：电子与通信工程.