【FastBond项目分享】智能可穿戴之基于SeeeduinoXIAO的体感控制模块设计

原创电子森林 2022-01-27 17:00

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源代码请见“阅读原文”哦~

项目介绍

本系统是为参加硬禾学堂联合Digi-Key发起的FastBond活动而设计的，活动规则是项目的板卡必须同时使用ADI和美信的产品实现相关功能。

本系统主要使用了ADI的ADXL345三轴加速度传感器模块、MAXIM的MAX7219点阵显示模块，来实现体感控制功能。

控制器采用Seeed公司的Seeeduino XIAO开发板，控制器采集ADXL345的加速度信息，当在Y轴方向转动开发板时，控制器根据加速度（倾角）的变化，控制MAX7219显示模块的显示内容动态变化。

硬件设计

系统用到的硬件如下表所示：

Seeeduino XIAO 开发板为Seeed公司产品，它体积小巧，接口丰富。主控芯片为ARM Cortex-M0+ CPU(SAMD21G18)，主频高达 48MHz。它具有14个引脚，引脚可配置，根据配置不同，可提供11 digital/analog pins, 10 PWM Pins, 1 DAC output, 1 SWD, 1 I2C interface, 1 UART interface, 1 SPI interface等各种接口。Seeeduino XIAO 开发板为Seeed公司产品，它体积小巧，接口丰富。主控芯片为ARM Cortex-M0+ CPU(SAMD21G18)，主频高达 48MHz。

ADXL345 是 ADI 公司推出的基于 iMEMS 技术的 3 轴、数字输出加速度传感器。该加速度传感器的特点有：

1、分辨率高。最高 13 位分辨率。

2、量程可变。具有+/-2g， +/-4g， +/-8g， +/-16g 可变的测量范围。

3、灵敏度高。最高达 3.9mg/LSB，能测量不到 1.0°的倾斜角度变化。

4、功耗低。40~145uA 的超低功耗，待机模式只有 0.1uA。/5、尺寸小。整个 IC 尺寸只有 3mm*5mm*1mm， LGA 封装。

为提高开发进度，在网上直接购买的电子积木成品，模块接口为I2C接口。

MAX7219 是美国 MAXIM 公司推出的多位LED显示驱动器，是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器，采用 3线串行接口传送数据，可直接与单片机接口连接，用户能方便修改其内部参数，以实现多位LED显示。它内含硬件动态扫描电路、BCD译码器、段驱动器和位驱动器。此外，其内部还含有8X8 位静态RAM，用于存放8 个数字的显示数据。

使用MAX7219,可以驱动8*8点阵或8个数码管。MAX7219与MCU相连的引线有三条：DIN、CLK、CS，可与SPI接口兼容。此次购买的电子积木套件散件 (含电路板)，自行焊接完成。

散件图

原理图

焊接完成

系统接线

软件设计

系统使用Arduino进行编程，主要用了Adafruit_ADXL345库和U8g2库，开发非常方便。

代码说明：

#include #include #include 
#include #include 

/* Assign a unique ID to this sensor at the same time */Adafruit_ADXL345_Unified accel = Adafruit_ADXL345_Unified(12345);

U8G2_MAX7219_8X8_F_4W_SW_SPI u8g2(U8G2_R0, /* clock=*/ 8, /* data=*/ 10, /* cs=*/ 9, /* dc=*/ U8X8_PIN_NONE, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);//引脚可以根据实际情况，自定义或指定，可以是代号或引脚号，如MOSI、SCK。
void setup(void) {
  Serial.begin(9600);  Serial.println("Accelerometer Test"); Serial.println("");    /* Initialise the sensor */  if(!accel.begin())  {    /* There was a problem detecting the ADXL345 ... check your connections */    Serial.println("Ooops, no ADXL345 detected ... Check your wiring!");    while(1);  }
  /* Set the range to whatever is appropriate for your project */  accel.setRange(ADXL345_RANGE_16_G);  // accel.setRange(ADXL345_RANGE_8_G);  // accel.setRange(ADXL345_RANGE_4_G);  // accel.setRange(ADXL345_RANGE_2_G);
  Serial.println("");    u8g2.begin();}
void loop(void) {  /* Get a new sensor event */   sensors_event_t event;   accel.getEvent(&event);   /* Display the results (acceleration is measured in m/s^2) */  Serial.print("X: "); Serial.print(event.acceleration.x); Serial.print("  ");  Serial.print("Y: "); Serial.print(event.acceleration.y); Serial.print("  ");  Serial.print("Z: "); Serial.print(event.acceleration.z); Serial.print("  ");Serial.println("m/s^2 ");  delay(500);

 if (event.acceleration.y<=0)  {    u8g2.clearBuffer();  // 清除缓存    u8g2.setFont(u8g2_font_victoriabold8_8r);// 设置字体    u8g2.drawStr(0,8,"I");  // 显示“I”    u8g2.sendBuffer();          // 显示内容    }  if (event.acceleration.y>0 && event.acceleration.y<1)  {    u8g2.clearBuffer();  // 清除缓存    u8g2.setFont(u8g2_font_victoriabold8_8r);// 设置字体    u8g2.drawStr(0,9-event.acceleration.y*8,"I");  // 显示“I”    u8g2.sendBuffer();          // 显示内容    }    else if (event.acceleration.y>=1 && event.acceleration.y<2)  {     u8g2.clearBuffer();  // 清除缓存     u8g2.setFont(u8g2_font_open_iconic_human_1x_t); // 设置心形字体     u8g2.drawGlyph(0,17-event.acceleration.y*8,66);  // 64-时钟 65-箭头 66-心形     u8g2.sendBuffer();          // 显示内容    }  else  if (event.acceleration.y>=2 && event.acceleration.y<3)  {    u8g2.clearBuffer();  // 清除缓存    u8g2.setFont(u8g2_font_victoriabold8_8r);// 设置字体    u8g2.drawStr(0,25-event.acceleration.y*8,"H");  // 显示“H”    u8g2.sendBuffer();          // 显示内容    }  else  if (event.acceleration.y>=3 && event.acceleration.y<4)  {    u8g2.clearBuffer();  // 清除缓存    u8g2.setFont(u8g2_font_victoriabold8_8r);// 设置字体    u8g2.drawStr(0,33-event.acceleration.y*8,"B");  // 显示“B”    u8g2.sendBuffer();          // 显示内容    }    else  if (event.acceleration.y>=4 && event.acceleration.y<5)  {    u8g2.clearBuffer();  // 清除缓存    u8g2.setFont(u8g2_font_victoriabold8_8r);// 设置字体    u8g2.drawStr(0,41-event.acceleration.y*8,"U");  // 显示“U”    u8g2.sendBuffer();          // 显示内容    }      else  if (event.acceleration.y>=5) {    u8g2.clearBuffer();  // 清除缓存    u8g2.setFont(u8g2_font_p01type_tr);// 设置字体    u8g2.drawStr(0,3,"1");  // 显示“1”    u8g2.drawStr(2,5,"0");  // 显示“0”    u8g2.drawStr(5,7,"0");  // 显示“0”    u8g2.sendBuffer();          // 显示内容    }  }