Czujnik gestów, RGB i zbliżeniowy APDS9960 dla Arduino

Czujnik gestów, RGB i zbliżeniowy APDS9960 dla Arduino

W tym samouczku dowiemy się, jak używać modułu czujnika APDS9960, który łączy w sobie wykrywanie gestów, pomiar kolorów RGB oraz wykrywanie odległości. Ten wszechstronny czujnik może wykrywać ruchy w różnych kierunkach i może być zintegrowany z projektami do sterowania silnikami, światłami lub innymi urządzeniami na podstawie gestów dłoni. Po ukończeniu tego samouczka zrozumiesz, jak podłączyć czujnik i zaimplementować podstawowe wykrywanie gestów w swoich projektach Arduino.

Moduł APDS9960 jest kompaktowy i wymaga minimalnego okablowania, co czyni go doskonałym wyborem do projektów interaktywnych. Do programowania czujnika użyjemy Arduino IDE, a wykryte gesty będą wyświetlane na monitorze szeregowym. Aby uzyskać wizualny przewodnik, zapoznaj się z filmem (na filmie w czasie 00:00).

Objaśnienie sprzętu

Kluczowym elementem tego projektu jest moduł czujnika APDS9960. Moduł ten jest w stanie wykrywać gesty, takie jak przesunięcie w lewo, w prawo, w górę i w dół. Mierzy również wartości kolorów RGB oraz odległość do pobliskich obiektów. Czujnik komunikuje się z Arduino za pomocą I2C, co upraszcza proces okablowania i kodowania.

APDS9960 zawiera wiele wewnętrznych czujników: czujnik gestów, czujnik kolorów RGB oraz czujnik światła otoczenia. Czujnik gestów wykorzystuje diodę podczerwieni i fotodetektor do wykrywania ruchów dłoni, podczas gdy czujnik RGB mierzy natężenie światła czerwonego, zielonego i niebieskiego w celu identyfikacji kolorów. Czujnik odległości określa, jak blisko obiektu znajduje się czujnik, co może być przydatne w różnych zastosowaniach.

Szczegóły z karty katalogowej

• Zawsze zasilaj APDS9960 napięciem 3,3 V; wyższe napięcia mogą uszkodzić czujnik.
• Zapewnij odpowiednie rezystory podciągające na liniach I2C, jeśli podłączasz wiele urządzeń.
• Trzymaj czujnik z dala od bezpośredniego światła słonecznego, aby uniknąć zakłóceń.
• Użyj kondensatora odsprzęgającego blisko pinów zasilania dla stabilności.
• Zwracaj uwagę na zakres wykrywania dla detekcji odległości (zazwyczaj około 20 cm).

Instrukcje okablowania

Aby podłączyć moduł czujnika APDS9960 do Arduino, wykonaj następujące kroki:

• Podłącz pin VCC modułu APDS9960 do pinu 3,3 V na Arduino.
• Podłącz pin GND do jednego z pinów GND na Arduino.
• Podłącz pin SDA do pinu A4 na Arduino (linia danych I2C).
• Podłącz pin SCL do pinu A5 na Arduino (linia zegara I2C).
• Podłącz pin INT do pinu cyfrowego 2 na Arduino do obsługi przerwań.

Należy pamiętać, że jeśli używasz innego modelu Arduino, piny SDA i SCL mogą się różnić (np. w Arduino Mega użyj SDA na pinie 20 i SCL na pinie 21). Upewnij się, że sprawdziłeś konkretne przypisania pinów dla swojej płytki. W przypadku różnych konfiguracji zapoznaj się z filmem (na filmie w czasie 02:30).

Przykłady kodu i omówienie

W funkcji setup inicjalizujemy komunikację szeregową oraz czujnik APDS9960. Pin przerwania jest skonfigurowany do nasłuchiwania zdarzeń gestów. Oto fragment kodu setup:

void setup() {
  pinMode(APDS9960_INT, INPUT);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println(F("Inicjalizacja APDS-9960..."));
  if (apds.init()) {
    Serial.println(F("Inicjalizacja zakończona"));
  } else {
    Serial.println(F("Inicjalizacja nie powiodła się"));
  }
}

Ten kod konfiguruje niezbędne ustawienia, aby zapewnić gotowość czujnika do użycia i zapewnia informacje zwrotne na monitorze szeregowym.

Następnie definiujemy, jak obsługiwać gesty wykryte przez czujnik. Funkcja handleGesture używa instrukcji switch do określenia kierunku gestu. Oto odpowiedni fragment:

void handleGesture() {
  if (apds.isGestureAvailable()) {
    switch (apds.readGesture()) {
      case DIR_UP:
        Serial.println("GÓRA");
        break;
      case DIR_DOWN:
        Serial.println("DÓŁ");
        break;
      // Dodatkowe przypadki dla lewo, prawo, blisko i daleko
    }
  }
}

Ta funkcja sprawdza, czy gest jest dostępny, i odczytuje jego kierunek, wyświetlając wynik na monitorze szeregowym w celu uzyskania informacji zwrotnej. Pełny kod znajduje się poniżej artykułu i zawiera szczegóły implementacji.

Demonstracja / Czego się spodziewać

Po uruchomieniu programu powinieneś zobaczyć wykryte gesty wyświetlane na monitorze szeregowym podczas poruszania dłonią w różnych kierunkach. Na przykład przesunięcie w górę powinno wyświetlić "GÓRA", a przesunięcie w dół "DÓŁ". Podczas wykonywania gestów blisko i daleko przytrzymaj dłoń nieruchomo przez sekundę (na filmie w czasie 10:00).

Zachowaj ostrożność w przypadku detekcji odległości czujnika; jeśli poruszysz dłonią zbyt szybko lub zbyt daleko od czujnika, gest może nie zostać zarejestrowany dokładnie. To częsty problem, który może wpływać na wydajność.

Znaczniki czasu w filmie

• 00:00 - Wprowadzenie do czujnika APDS9960
• 02:30 - Instrukcje podłączenia
• 05:15 - Wyjaśnienia dotyczące kodu
• 10:00 - Demonstracja rozpoznawania gestów

Obrazy

APDS-9960 gesture sensor module -2

APDS-9960 gesture sensor module -1

Arduino wiring for APDS9960 Gesture sensor

APDS-9960 gesture sensor module -2

APDS-9960 gesture sensor module -1

Arduino wiring for APDS9960 Gesture sensor

++
/*
This is code for an APDS9960 Gesture, RGB, Proximity sensor module (6 pin).
 * Watch the video on how to use APDS9960: https://youtu.be/jjXx0V13rNs
 
 */
/*
 *  This code has been modified from the Arduino library.
 *  Explained by Ahmad S. on March 25, 2018 at 21:19
 *  in Ajax, Ontario, Canada
 *  for Robojax.com
 *  
 */

 /****************************************************************
GestureTest.ino
APDS-9960 RGB and Gesture Sensor
Shawn Hymel @ SparkFun Electronics
May 30, 2014
https://github.com/sparkfun/APDS-9960_RGB_and_Gesture_Sensor

Tests the gesture sensing abilities of the APDS-9960. Configures
APDS-9960 over I2C and waits for gesture events. Calculates the
direction of the swipe (up, down, left, right) and displays it
on a serial console. 

To perform a NEAR gesture, hold your hand
far above the sensor and move it close to the sensor (within 2
inches). Hold your hand there for at least 1 second and move it
away.

To perform a FAR gesture, hold your hand within 2 inches of the
sensor for at least 1 second and then move it above (out of
range) of the sensor.

Hardware Connections:

IMPORTANT: The APDS-9960 can only accept 3.3V!
 
 Arduino Pin  APDS-9960 Board  Function
 
 3.3V         VCC              Power
 GND          GND              Ground
 A4           SDA              I2C Data
 A5           SCL              I2C Clock
 2            INT              Interrupt

Resources:
Include Wire.h and SparkFun_APDS-9960.h

Development environment specifics:
Written in Arduino 1.0.5
Tested with SparkFun Arduino Pro Mini 3.3V

This code is beerware; if you see me (or any other SparkFun 
employee) at the local, and you've found our code helpful, please
buy us a round!

Distributed as-is; no warranty is given.
****************************************************************/

#include <Wire.h>
#include <SparkFun_APDS9960.h>

// Pins
#define APDS9960_INT    2 // Needs to be an interrupt pin

// Constants

// Global Variables
SparkFun_APDS9960 apds = SparkFun_APDS9960();
int isr_flag = 0;

void setup() {

  // Set interrupt pin as input
  // Robojax Video Tutorial
  pinMode(APDS9960_INT, INPUT);

  // Initialize Serial port
  Serial.begin(9600);
  Serial.println();
  Serial.println(F("--------------------------------"));
  Serial.println(F("SparkFun APDS-9960 - GestureTest"));
  Serial.println(F("--------------------------------"));
  
  // Initialize interrupt service routine
  attachInterrupt(0, interruptRoutine, FALLING);

  // Initialize APDS-9960 (configure I2C and initial values)
  if ( apds.init() ) {
    Serial.println(F("APDS-9960 initialization complete"));
  } else {
    Serial.println(F("Something went wrong during APDS-9960 init!"));
  }

  // Robojax Video Tutorial
  // Start running the APDS-9960 gesture sensor engine
  if ( apds.enableGestureSensor(true) ) {
    Serial.println(F("Gesture sensor is now running"));
  } else {
    Serial.println(F("Something went wrong during gesture sensor init!"));
  }
}

void loop() {
  if( isr_flag == 1 ) {
    detachInterrupt(0);
    handleGesture();
    isr_flag = 0;
    attachInterrupt(0, interruptRoutine, FALLING);
    // Robojax Video Tutorial
  }
}

void interruptRoutine() {
  isr_flag = 1;
}

void handleGesture() {
    if ( apds.isGestureAvailable() ) {
      // Robojax Video Tutorial
    switch ( apds.readGesture() ) {
      case DIR_UP:
        Serial.println("UP");
        break;
      case DIR_DOWN:
        Serial.println("DOWN");
        break;
      case DIR_LEFT:
        Serial.println("LEFT");
        // Robojax Video Tutorial
        break;
      case DIR_RIGHT:
        Serial.println("RIGHT");
        break;
      case DIR_NEAR:
        Serial.println("NEAR");
        break;
      case DIR_FAR:
        Serial.println("FAR");
        break;
      default:
        Serial.println("NONE");
        // Robojax Video Tutorial
    }
  }
}