如何使用Arduino Leonardo和MPU6050制作一个有线的手势控制器

本文将向你展示如何使用Arduino Leonardo和MPU6050加速计/陀螺仪模块来制作一个类似于任天堂Wii控制器的手势控制装置。手势控制装置主要用于游戏、互动活动和一些基础娱乐。几年前，任天堂创造了一种全新的人机交互模式，手势控制，它允许用户在Wii控制器的帮助下，通过游戏手柄与游戏内容进行交互。Wii控制器使用一个加速度计来识别你当前的手势，然后将手势映射到游戏控制器上。下面，我们也将使用Arduino Leonardo和MPU6050模块来制作一个有线的手势控制器。

Arduino Leonardo

工作原理

该装置依赖于两个关键组件：MPU6050和Arduino Leonardo。MPU6050可以帮助我们收集控制装置沿x轴和y轴移动的三维姿态数据。然后，根据传感器的值，我们可以控制光标位置。要实现单击鼠标的效果，需要停止移动光标并将其锁定在一个点上两秒钟（或者将它设置成一个按钮）。

Arduino Leonardo 和 MPU6050

MPU6050是一个IMU传感器，它基于MEMS技术，包含有6个自由度，可以提供6个值作为输出。这六个值中，三个来自加速度计，其余三个来自陀螺仪。

Arduino Leonardo与Arduino Uno外形相同。Arduino Uno配备的是ATmega385芯片，而Leonardo配备了atmega32u4芯片。它有20个数字输入/输出引脚，20个引脚中，7个引脚可作为PWM输出，12个引脚可作为模拟输入，同时它板载了一个微型USB接口，一个电源插口，一个ICSP端口和一个复位按钮。详见

连接Arduino Leonardo和MPU6050

需要说明：因为该装置代码中需要引入mouse.h库文件，而该库文件只支持ATmega32U4芯片，所以只有在基于ATmega32U4芯片的Arduino开发板才能支持这个项目。因此，除了选择Arduino Leonardo外你还可以使用 Arduino Pro Mini开发板。

Arduino Leonardo和MPU605电路连接图

Arduino Leonardo和MPU605实物连接图

上传代码

根据上面的图连接好硬件后，就可以将你的Arduino Leonardo连接到电脑上，并将代码上传到你的Arduino上。代码分为两部分，第一部分是校准代码，第二部分是包点击功能的代码。首先上传校准代码：

//calibrate_air_mouse

//calibrate_air_mouse

#include

#include

#include

#include

MPU6050 mpu;

int16_t ax, ay, az, gx, gy, gz;

int vx, vy;

void setup() {

Serial.begin(9600);

Wire.begin();

mpu.initialize();

if (!mpu.testConnection()) { while (1); }

}

void loop() {

mpu.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);

vx = (gx+300)/150; // change 300 from 0 to 355

vy = -(gz-100)/150; // same here about "-100" from -355 to 0

Serial.print("gx = ");

Serial.print(gx);

Serial.print(" | gz = ");

Serial.print(gz);

Serial.print(" | X = ");

Serial.print(vx);

Serial.print(" | Y = ");

Serial.println(vy);

Mouse.move(vx, vy);

delay(20);

}

上传代码后，鼠标指针就会映射到传感器上。尝试摇动MPU传感器模块。如果正常，请可以接着上传第二部分代码。如果光标不能与MPU6050的移动而移动，那么需要更改源代码中的一些值。可以打开串口监视器，确保可以x和y值可以归零，也就是静止状态。如果不能归零，请根据校准情况修改源代码中的 vx 或 vy 的值。位置如下：

vx = (gx+300)/150; // change 300 from 0 to 355

vy = -(gz-100)/150; // same here about "-100" from -355 to 0

校准完成后，就可以上传第二部分的代码，这段代码还添加了单击功能。单击时，是将光标停留在计算机屏幕上的某个点上约两秒钟。代码将检查光标是否在屏幕的10×10像素区域内停留了x秒的延迟，来执行点击效果的。

//air_mouse_with_click

#include

#include

#include

#include

MPU6050 mpu;

int16_t ax, ay, az, gx, gy, gz;

int vx, vy, vx_prec, vy_prec;

int count=0;

void setup() {

Serial.begin(9600);

Wire.begin();

mpu.initialize();

if (!mpu.testConnection()) {

while (1);

}

}

void loop() {

mpu.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);

vx = (gx+300)/200;

vy = -(gz-100)/200;

Mouse.move(vx, vy);

if ( (vx_prec-5)<=vx && vx<=vx_prec+5 && (vy_prec-5)<=vy && vy<=vy_prec+5) { // for checking the cursor doesn't move too much from its actual position: (in this case a 10 pixel square)

count++;

if(count == 100){ // the click will happen after 2 seconds the pointer has stopped in the 10px square

if (!Mouse.isPressed(MOUSE_LEFT)) {

Mouse.press(MOUSE_LEFT);

count = 0;

}

}

else {

if (Mouse.isPressed(MOUSE_LEFT)) {

Mouse.release(MOUSE_LEFT);

}

}

}

else {

vx_prec = vx; // updating values to check the position of the pointer and allow the click

vy_prec = vy;

count = 0;

}

delay(20);

}