基于2.4G无线传输的人机交互智能遥控器设计

【摘要】随着互联网技术快速发展和智能电视机不断普及，电视机己不仅仅局限于收看电视节目的功能。如今的智能电视机一般都自带安卓操作系统，并有高速网络支持，人们可以随意点播自己感兴趣的电视节目，还可以用电视机浏览网页，在电视上玩大型的体感游戏等。因此传统的红外遥控器功能已不能满足智能电视机的要求，新型智能遥控器应当在传统红外按键遥控器的功能上，增加触摸板操作、空中鼠标、体感控制、语音输入等多种人机交互功能。本论文主要工作是设计一套多功能人机交互智能遥控器。在系统设计方案上，智能遥控器分为发送端和接收端，通过基于自适应跳频的2.4GRF通信技术进行通信。发送端为手持设备，由触摸板模块、六轴空中鼠标模块、语音模块、按键以及2.4G射频模块等组成。手指在触摸板上滑动，可以在智能电视机上实现光标移动和手势识别；用户通过麦克风输入语音，可通过射频模块传送至主机；空中鼠标模块则能感知遥控器发射端控制姿态，实现空中鼠标和玩体感游戏的功能。接收端部分通过USB接口与主机相连，主要包括2.4G射频模块和USB模块，通过USB接口将2.4G接收到的触摸、鼠标、语音及按键信号上传至主机，实现对智能电视机的控制。在硬件设计上，本文首先确定硬件设计结构，并进行了器件选型，确定了在发射端和接收端采用的主控芯片，然后设计了发射端和接收端电路，根据电路原理图设计了PCB电路板，最终完成了智能遥控器的硬件设计。在软件设计上，本文首先设计了发射端和接收端的软件工作流程，实现了软件的各个组成部分。本文实现的基于自适应跳频协议的2.4GRF通信软件，可较好解决抗干扰问题；实现的触摸板势识别算法，可支持单指滑动和两指操作的手势识别，比传统的按键操作更直观；参考ITU-G.711语音规范实现的语音编解码算法，编解码速度快，实时性好；基于四元素法原理实现的空中鼠标算法，能够将发射端的三轴陀螺仪数据和三轴加速计数据转换成鼠标数据，感知遥控器发射端控制姿态。本文对人机交互智能遥控器实物样机的的性能和功能进行了测试，包括射频性能、语音功能、空中鼠标功能、触摸手势识别功能和按键功能等，测试结果表明设计达到了预期的要求。
【作者】沈晓峰；
【导师】马琪；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】人机交互；智能遥控器；2.4GRF通信；自适应跳频；手势识别；空中鼠标；语音编解码；

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