在一些科幻電影中，我們經常能看到人們用手指在空中划動幾下就可以控制一臺機器。現在我要介紹一款音響，它不是一臺普通的音響，而是一款能感知手勢的音響。沒有開關，沒有按鍵，甚至連一個音量控制旋鈕都沒有，完全通過探測你的手勢來實現開/關機、音量的增/減等操作。
你一定想知道它是怎麼工作的，原理其實很簡單，就是使用傳感器來測量手與機器的距離，根據不同的距離來控制音響，整個系統的構成如圖2.1所示。當然這是一維探測，如果有兩個傳感器水平放置，通過計算兩個傳感器與手的距離差就可以進行二維控制。
材料準備
1. 測距傳感器
目前市面上比較流行的測距方法有3種：無線電測距(也就是常說的雷達)、雷射測距和超聲波測距。無線電測距在這裡顯然不行，我們的測距探頭要求達到毫米級的精度，而且長時間的電磁輻射會對身體造成傷害。至於雷射測距，探頭通常造價不菲，另外過強的雷射束可能傷害到眼睛。因此，最合適的要數超聲波測距了。超聲波只是發射出聽不見的聲音，精度可以保證，還存在盲區小的優點，不會發生手晃動一下，傳感器就失去目標的現象。
為了簡化硬體設計，最好購買現成的模塊，實物如圖2.2所示。
2. 中央控制器
過去，51內核的單片機牢牢地佔據著微控制器市場，直到現在也是初學者入門嵌入式系統的絕佳選擇。然而任何事物都有一個生命周期，51內核的「先天不足」越來越明顯。CISC的複雜架構使晶片門數增加，從而導致功耗高，時鐘頻率難以提高。RAM、ROM容量普遍偏小，使其很難運行嵌入式實時作業系統，導致研發周期加長。從目前的形勢來看，以ARM公司Coretex-M3為內核的STM32系列微控制器最合適不過了。以STM32F103RBT6晶片為例，僅十餘元的價格，就帶來很多令人興奮的配置：最高72MHz的時鐘頻率，帶有USB2.0、I2C、USART、SPI、IIS、CAN等接口，擁有128KB的片內Flash、20KB的RAM，擁有49個I/O口(GPIO)、8個定時器，20mA的灌電流直接驅動LED……最主要的是，可以運行μC/OS-II等流行的嵌入式作業系統。其資料也相當齊全，在網上可以找到很多開發板，有的不但附贈很多原始碼，甚至還提供視頻教程、配套書籍等。因此，不管你是老手還是新手，都是很值得一學的。
為了節約電路板面積、提高性能，目前大部分晶片都採用了貼片封裝。這或許會給手工焊接的質量提出更高的要求，不過購買最小系統模塊也是不錯的選擇，雖然稍微貴點，但是硬體性能能得到保證，使我們不用總是做一些重複性的勞動，而是把精力集中在軟體的編寫上。已經包含最小系統的RBT6模塊如圖2.3所示。
3. 放大器與數字音量電位器
同樣，為了簡化硬體，放大器仍用現成的模塊，如圖2.4所示。現在的音頻放大器模塊種類很多，具體規格就要看你自己的喜好了。我選用的是一款功放晶片為TEA2025B的3W雙聲道模塊，其增益可通過微調電阻調節，+5～+12V供電，用來做電腦的桌面音箱已經足夠了。
至於音量調節電路，就需要自己動手製作了。我選用FM62429作為音量調節模塊的核心，完成後的實物如圖2.5所示。其製作過程我會在後面詳細介紹。
4. 其他
另外還需要LED若干、萬用板2片、一些常用的接插件、線材以及焊接工具等，具體就不多說啦，相信DIY愛好者一定早有準備。
軟體：前後臺還是作業系統 ?
在我學習μC/OS-II嵌入式實時作業系統時，看到過一句話，大致是這樣的：當你學會使用作業系統，就再也不想回到前後臺的開發方式。這不禁讓我想起當初學彙編和C語言時，一開始總是在想，學會了彙編是不是還有必要學C語言，但當我學會了C語言，就再也不想轉回彙編語言開發程序。使用作業系統到底有多少優點，我不想多說，這需要自己去實踐。我想說的是，有很多知識，我們並沒有意識到是需要的，直到我們學會了並且應用了。
常用的嵌入式作業系統有很多，比如大名鼎鼎的VxWorks、當前手機使用最多的Android，以及通過美國航空管理局認證，已經應用在「好奇」號火星車的實時內核μC/OS-II等。在這裡我使用μC/OS-II，主要考慮到它原始碼開放、結構簡單、在國內比較流行，而且有大量的學習資源及代碼。
嵌入式軟體系統的基本模型如圖2.6所示。當然，並不是所有軟體系統都完全遵循這一模型。然而對於大多數嵌入式設備來說，採用這種層次結構來開發整個系統的軟體，具有很強的可操作性和可維護性。
軟體原理
1. μC/OS-II 基於任務(task)的軟體設計方法
簡單單片機系統如圖2.7所示，這種軟體設計方法將所有代碼放在一起，代碼層次概念不清晰，且功能簡單，因此僅適用於小型系統。
μC/OS-II作業系統下基於任務的軟體設計方法則不同。基於作業系統的軟體開發拋開了對硬體資源的管理，而將硬體資源的管理交給作業系統，這使得代碼的層次關係很清晰。同時，對某個任務的響應時間可以由作業系統控制，從而提高程序的執行效率。
2. 控制方法
在講代碼之前，我們要先明白讓程序幹些什麼。其實我們要實現的功能很簡單——開機、音量增、音量減，但是要知道，探測器探測的距離不一定總是到手的距離，它本身並不具備人手識別的功能，只是探測離它最近的物體的距離。也許你在走路的時候會無意間觸發其控制程序，出現不想要的結果。因此我們就要有一個「距離開關」，只有達到特定的距離才能被打開，從而使控制有效。
在本程序中，我採用下限距離法和LED漸亮指示法。先設定一個下限距離，比如5cm。當探測的距離大於或等於5cm時，不進行任何動作;當探測的距離小於5cm時，第一個LED由滅漸漸變亮，此過程大約持續2s，如果在這2s內，探測的距離一直小於5cm，那麼就打開電源或音量控制開關(流程圖見圖2.8)。
之所以這樣，是因為如果音響放在桌面上，它離桌面邊緣通常會有一定的距離，身體自然會大於這個距離，這樣便避免了測錯目標。加上2s的漸亮延時是因為手可能會在不經意間進入其臨界距離，由於聲音傳播的速度太快，如果不加延時，便會產生誤動作。這就像我們設計鍵盤掃描程序一樣。
圖2.8所示的流程只是一個思路，實際的代碼是分在不同的任務中，在後面我會詳細講解。另外，音量控制是這樣的：有5個LED用來顯示由近及遠5個不同的距離。超聲波測距模塊的有效距離為30cm，這樣我們可以把距離分成6份，每份5cm，每接近5cm，點亮一個燈。如果距離大於30cm，則認為音量設定完畢。
實際操作時是這樣的：假如希望音量衰減為10dB，而當手移動至第二個燈亮時即為音量衰減到10dB，這時可以將手水平移動到探測距離之外的盲區，會關閉音量控制開關，而一直保留10dB音量，LED燈也會全部熄滅。
3. 體感音響的軟體部分
整個軟體由10個文件夾、29個C原始碼文件組成，如圖2.9所示。不過不用害怕，有很多都是作業系統代碼，沒必要理解每一行程序，只需要知道重要函數的用法即可。真正需要自己寫的代碼，其實只有iCode文件夾中7個與硬體相關的C語言驅動程序以及APP文件夾中名為app. c的應用程式。其他的代碼很少需要修改甚至不用修改。
重要部分在app.c文件中，此文件有啟動作業系統的main函數，各個任務的建立及運行函數，如圖2.10所示。在我們自己編寫的所有代碼中，有5個文件是操作晶片的外部設備的：VoiceVolume.c控制數字音量電位器，Capture.c控制雷達模塊，Led.c控制距離指示LED，pwm.c利用脈寬調製控制LED亮度、啟動電源及音量控制開關。另外還有sys.c和timer.c，這兩個文件主要是對晶片內部的配置，比如配置中斷向量表、定時器等。在實際調用這些代碼時，通常會建立與.c文件同名的.h文件。.h文件包含函數的聲明、全局變量的聲明。在調用的時候，也是用#include命令包含.h文件的。
μC/OS-II是基於任務的，每個任務都有唯一的優先級。優先級不但代表了這個任務優先運行的程度，還是任務的標識。在μC/OS-II中，優先級的數值越小，其優先程度越大。
一個任務的形式通常如下：
static void任務名 (void *p_arg){
p_arg= p_arg;//避免警告
while(1){
用戶代碼…… }
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,10);
}
每個任務都必須有一個死循環，在循環的末尾會有一個延時函數。當一個任務進入延時函數後，此任務便由運行態轉為掛起，從而讓優先級次低於它的任務執行。雖然從微觀角度看，這些程序仍然是順序執行的，但由於每一任務的用戶代碼執行得非常快，因此看起來像是同時運行。
p_arg為任務函數的參數，如果不使用，編譯器會發出警告。因為我們用不到它，又為避免難看的(但不影響程序正常運行)警告所以會加上「p_arg= p_arg;」。
任務執行時，有時需要進行任務間通信。μC/OS-II支持信號量、郵箱和消息隊列。在這裡，我們要將AppRader任務計算的距離值傳給LED指示任務AppLedIndicate、亮度調節任務AppPWM以及音量控制任務AppVoiceControl，使用郵箱來傳遞。我們用OSMboxPend函數阻塞式讀取數據，也就是說，只要沒有收到數據，此函數所在的任務就一直處於掛起狀態。
4. 重要代碼詳解
為了更好地說明程序的工作原理，請看如下代碼。
首先是函數及變量的聲明：
#define Task_ControlVoice_PRIO 8
#define VoiceTASK_STK_SIZE 512
OS_STK VoiceStk[VoiceTASK_STK_SIZE];
static void AppVoiceControl(void *p_arg);
#define Task_Rader_PRIO 5
#define RaderTASK_STK_SIZE 512
OS_STK RaderStk[RaderTASK_STK_SIZE];
static void AppRader(void *p_arg);
///////LED indicate
#define Task_LedIndicate_PRIO
#define LedIndicate_STK_SIZE 512
①OS_STK LedIndicateStk[LedIndicate_STK_SIZE];
static void AppLedIndicate(void *p_arg);
/////// PWM Control LED
#define Task_PWM_PRIO 7 //6
#define PWM_STK_SIZE 512
OS_STK PWM_IndicateStk[PWM_STK_SIZE];
static void AppPWM(void *p_arg);
/////////Power control
//#define Task_PowerControl_PRIO 9
//#define PowerControl_STK_SIZE 256
//OS_STK PowerControlStk[PWM_STK_SIZE];
//static void AppPowerControl(void *p_arg);
②OS_EVENT *pmailDistance;
③typedef enum {PowerOff=0,PowerOn=1,VoiceOff=0,VoiceOn=1}eStatues;
int gviPowerStatue=0;//gvi means:global volatile int
int gviVoiceStatue=0;
①為了進行任務調度，每個任務都需要一定的堆棧空間。我們用OS_STK，它實際上就是一個結構體。在這裡我們將堆棧空間設為512位元組。
②在使用郵箱之前，我們先要進行變量的聲明。
③共用體eStatues用來指示電源和音量的開關，1表示開，0表示關。
然後進入main函數，初始化晶片、作業系統，啟動內核等。
int main(void)
CPU_IntDis();//禁止CPU中斷
OSInit();//UCOS初始化
①BSP_Init();//硬體平臺初始化
②OSTaskCreate((void (*) (void *)) App_TaskStart, // 建立主任務
(void *) 0, (OS_STK *) &App_TaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE - 1],
(INT8U) APP_TASK_START_PRIO);
OSTimeSet(0);
OSStart(); //啟動內核
return (0); }
①對晶片正常運行進行初始化，比如將內核時鐘調節至72MHz，設置GPIO埠、中斷優先級、波特率，以及開啟1號串口。
②在這裡我們建立了一個主任務 App_TaskStart。其實我們可以將所有的任務都放在 main函數中建立，但是為了看起來簡潔，我們將其他任務放在App_TaskStart中建立。
此後是其他任務的建立：
static void App_TaskStart(void* p_arg)
{ (void) p_arg;
①OS_CPU_SysTickInit();//初始化ucos時鐘節拍
#if (OS_TASK_STAT_EN > 0) //使能ucos的統計任務
OSStatInit(); //----統計任務初始化函數
#endif
App_TaskCreate();//建立其他的任務
②while (1) //1秒一次循環
{ OSTimeDlyHMSM(0, 0,1, 0); }
}
static void App_TaskCreate(void)
{ ///////////創建任務
OSTaskCreate(AppVoiceControl,NULL,//數字音量電位器調節音量任務
(OS_STK*)&VoiceStk[VoiceTASK_STK_SIZE-1],Task_ControlVoice_PRIO);
OSTaskCreate(AppRader,NULL, //超聲波測距模塊任務
(OS_STK*)&RaderStk[RaderTASK_STK_SIZE-1],Task_Rader_PRIO);
OSTaskCreate(AppLedIndicate,NULL,//LED指示燈任務
(OS_STK*)&LedIndicateStk[LedIndicate_STK_SIZE-1],Task_LedIndicate_PRIO);
OSTaskCreate(AppPWM,NULL, //PWM控制LED亮度任務
(OS_STK*)&PWM_IndicateStk[PWM_STK_SIZE-1],Task_PWM_PRIO);
pmailDistance=OSMboxCreate(NULL); //////////////// 創建郵箱
}
①如果作業系統要正常進行任務調度等工作，就必須提供一個穩定的時鐘滴答。以前我們經常用晶片的Timer，現在我們有了更方便的定時器——SysTick Timer。此 Timer 直接建在Coretex-M3內部，與內核共用一條時鐘信號，是專門為加入作業系統而生的。
②實際上App_TaskStart任務只需運行一次，不能不斷地創建任務，因此才加入一條循環程序，並且每秒運行一次。
至於任務間如何通信、各任務如何工作，由於代碼量比較大，就不列出來了，其工作流程參照圖2.8可以理解。
硬體原理與製作過程
1. 音量控制模塊
我們以FM62429作為音量控制模塊的核心器件，其原理圖如圖2.11所示。
要控制 FM62429，我們需要兩根線：數據線(DATA)和時鐘線(CLOCK)。其時序如圖2.12所示。數據位有10位，如圖2.13所示，其中D0和D1位為聲道選擇位。當D1為0時，雙通道同時修改。當D1為1時，若D0為0，只修改通道1;若D0為1，只修改通道2。D2～D10為音量控制位，因為音量衰減與數據值遞增無關，因此只能查閱其數據手冊來獲得數據與音量的關係。
最後介紹一下製作時需要注意的地方。從原理圖可見，並沒有幾個元器件，因此製作難度並不大，但是要特別注意幹擾。因為在音量控制級上只要有很小的幹擾，經過放大器的放大後，就會發出很大的噪聲。首先要過濾來自電源的幹擾，在這裡我用了大容量電解電容和小瓷片電容並聯的方式。另外還要注意線路的布局，如圖2.14所示。除了要看起來美觀、有序外，還要注意模擬信號線要儘量短。最後，由於我們採用模塊化的設計，模塊之間的模擬信號連線最好不要用普通的杜邦線，而是使用3芯屏蔽導線。
2. 超聲波傳感器
我使用的是深圳捷深公司設計的HR40超聲波模塊(見圖2.2)。它共有4根引腳：VCC為5V電源，GND為地線，TRIG為觸發控制信號輸入，ECHO為迴響信號輸出。
其基本工作原理如下：用TRIG觸發測距，保持最少10μs的高電平信號。模塊自動發送8個40kHz的方波，檢測是否有信號返回。若有信號返回，則通過I/O口ECHO輸出一個高電平，高電平持續的時間就是超聲波從發射到返回的時間。距離=(高電平時間×聲速)/2。
由於我們測的距離比較近，在實際編程中，以毫米為單位。又因為晶片定時計數器的捕獲時鐘設為1ms，這樣，只要將測到的時間值乘以0.17即可。
3. 其他
功率放大模塊可以自制，也可以購買現成的，不過最好買單電源供電的，這樣電平匹配會簡單點。最小系統板選用雁凌YL-8。各個模塊的硬體連接方法如圖2.15所示。
4. 組裝
外殼可以購買現成的機殼，我用的是一尺寸為20cm(長)×15.5cm(寬)×6.5cm(高)的白色塑料外殼，如圖2.16所示。當然，如果用金屬外殼，屏蔽效果會更好。如果你沒有買到合適的外殼，也可以用大一點的塑料餐盒或者紙質包裝盒。
我們先要用一個大一點的萬用板來連接各個模塊，完成後就可以安裝在機殼內了。因為外殼底部有很多螺絲孔，因此很容易固定在外殼上。在外殼背面，再用電鑽鑽一個孔，用來連接電源線及數據線。
最麻煩的要數固定測距模塊和LED了。準備一套AB膠用來固定。因為這種外殼的前後面板可以從槽內抽出，鑽孔又方便了一些。抽出前面板後，測量好超聲波發射和接收元件間的距離，然後打孔。我在這裡遇到一個小麻煩——最大的鑽頭直徑為10mm，而元件的直徑為20mm，因此只能用刀片來擴孔。當兩個超聲波探頭恰好能通過孔露在外面時，就大功告成啦，如圖2.17所示。然後鑽LED的孔，一共有5個，因為有合適的鑽頭，所以這一步是很輕鬆的，只是要注意順序不要接錯(LED從右往左依次為LED1到LED5)，其中LED1兼作電源開關和音量開關的開啟指示燈。這一切工作完成後，我們就可以舒服地坐在椅子上「遠程」控制我們的音響啦!
二維手勢控制體感音響大升級
前面向大家介紹了一維方式的體感音響，它的升級版不但可以感應到手距離傳感器的遠近，還能探測出水平偏移(即手在音箱的左側、右側還是中間位置)。現在讓我介紹一下它吧!
在介紹它的原理之前，我先講一下如何使用它。
開啟/關閉電源：電路板左右各有一個超聲波傳感器(見圖2.18)，準確地說，是兩個接收模塊。讓你的手心對著電路板，然後從左到右移動，注意手到電路板的距離不要超過30mm，這時你會看到最底下那一排(5個)LED也從左向右跟著你手的移動而依次亮了起來。當LED全部都亮了之後，手再從右向左移動，這時LED又隨著手勢從右向左依次熄滅。當LED全都熄滅大約1s後，你會聽到輕微的「噠」的一聲，這是繼電器接通，電磁鐵觸點接觸時的聲音，也表明電源開啟了。當你想關閉電源時，很簡單，重複一次上面的動作就行啦!
音量控制：控制音量要有一個前提，那就是電源需要處於開啟狀態。電源開啟後，手從右向左，再從左向右(這和開啟/關閉電源時的動作相反)，會告訴微控制器啟動音量控制程序。現在手不要急著離開，正對著右側的傳感器，你會發現當你的手前後移動時，右側的一排LED也根據距離的不同而點亮不同的數目。如果正在播放音樂，你會聽到其音量隨著距離的變遠而減小。當調到適合的音量，繼續讓手水平向右移，到一定的距離後，右側LED突然全部熄滅，音量就會「定格」在那裡。
經過我的介紹，你一定迫不及待地想知道其工作原理，並親手製作一臺了吧?不要著急，我會詳細講解的，不光是工作原理，還會包含在實驗過程中可能遇到的問題。這些都是本人的親身經歷，獨家秘笈哦。
升級版硬體
升級版體感音響的材料基本和第一版的一樣，只是多了兩個接收傳感器模塊(見圖2.19)。如果不想全部自己設計硬體，在網上買現成的模塊也是一個很好的選擇。其實我比較推薦這種方案，因為我們的重點在於軟體，而硬體方面在技術上是很成熟的，沒必要做一些重複性的工作。當然，如果是為了學習硬體方面的知識，那就是另一回事啦。
雖然材料沒有多用很多，但是整個系統的布局相比於第一版有了很大的變化。一是為了適應二維控制的特殊性，二來也大大提高了抗幹擾能力，並降低了功率放大器的噪聲。具體設計如下：首先，我使用了兩片比較大(大概是10cm×15cm)的萬用板，頂板用來安裝指示燈電路和超聲波發射、接收模塊，底板則包含了整個系統的核心電路，包括數字音量控制電路、電源控制電路、功率放大模塊以及微控制器模塊(見圖2.20)。頂板與底板的連接是這樣的，發射模塊及接收模塊使用自帶的排線連接，而考慮到LED指示電路需要的連線比較多，就直接用長一點的單排針來連接了(見圖2.21)。
另外，還需要提醒兩點：一是在線路排布上，由於涉及的元器件比較多，連線難免會搭在一起(見圖2.22)，一定要注意絕緣。我就遇到過下面這樣的問題：在組裝電源控制電路時，考慮到電路很簡單，只有一個三極體、一個電阻、一個繼電器，因此就直接用元器件引腳多出來的部分來連接，但我當時沒有注意到，在焊接時引腳會很熱，結果恰好熔化了旁邊的紅色塑料絕緣導線，從而造成了三極體基極和VDD之間短路。這個短路確實很「坑爹」，因為引腳導線很細，而且其溫度又不至於使塑料絕緣體冒煙，結果兩秒鐘可以解決的問題，我花了好幾個小時才解決。看來搞硬體的個個都要粗中有細才行。
二是關於數字地與模擬地，如果處理不好，很容易導致數字電路工作不穩定，模擬電路出現很大噪聲。這在第一版時沒有考慮周到，當揚聲器接到放大器的輸出端時總能聽到很討厭的噪聲。為了避免以上情況，首先要用電感隔離數字地和模擬地。另外大家都比較喜歡用電腦的USB供電，但最好外接電源，因為計算機的音頻插孔的地線也是來自計算機，這會造成數字和模擬電平不一致，帶來很大幹擾。
升級版軟體
下面結合圖2.23來介紹一下基本原理。首先，發射器發射一束聲波，經過一定的時間，超聲波就會反彈回左、右接收器，這時我們便可計算出手與傳感器的距離，根據其信號強弱以及左、右接收器接收到距離的差值計算出水平偏移。
雖說原理講起來很簡單，但現實總是會和理想有一定差距，如果沒有巧妙的辦法，是很難實現的。下面我就還原一下「現場」，把遇到的問題與解決方法詳細地講一講。
1. 最初的設想——距離計算法
最重要的要算是算法設計與選擇了。我一開始使用的是三角形原理，算法複雜，計算量很大。我當時是這樣想的：在圖2.23中把兩接收器間的距離看成三角形的底邊，把目標物體看成是頂角，左/右側接收器測出三角形的左/右邊。因為3邊長度都知道了，根據海倫公式便可知其面積s：
，其中p=(a+b+c)/2。a、b、c為各邊邊長。
由h=2s/c(底邊長)可知高。從圖2.24中可以看到，整個大三角形被高分成了左、右兩個小直角三角形。以左側小三角形為例，由勾股定理可知
，最後用底邊長a4的1/2減去a3即得出手到兩接收器中線的偏移a5。
在設計之初，我為想出這種方法興奮得不得了，可是真正應用到實踐中時，麻煩就來了。首先就是晶片的計算能力的問題。從海倫公式中可看出，不但要計算出二次方根，還要連續做3次乘法運算，數值稍微大一點，就溢出了。我一開始測試時，結果總是零，查了很久，最後才發現是因為數值太大，程序「罷工」了。事實上，即使降低精度，最後得到的結果也是相當不穩定的，因為手本身是一個不規則物體，而且還在不斷運動。
2. 信號強度檢測法
我研究了將近一個星期，還是沒搞定，眼看計劃就要泡湯了，最後終於想到了另一個方法——既然距離計算法不行，那就用信號強度檢測法。這個方法非常接近蝙蝠的定位原理，因為蝙蝠的大腦沒有那麼快的處理速度，不可能計算出物體的距離。這個方法的原理非常簡單：首先，發射器發射出一束超聲波，請注意，這束超聲波在同一水平面內，越接近中軸線的位置，信號強度越大。遇到手後反射的聲波也同樣如此(見圖2.25)。如果手向左側水平移動，左側接收器接到的信號強度就會更強。根據兩傳感器的強度差即可知道偏移量。
以上方法雖然在軟體上很容易實現，但在硬體上比較難實現，因為市面上大多數超聲波接收模塊都是以電平高低來觸發處理器的Timer，並不能指示信號強度。難道我們真的要重新設計接收器嗎?有沒有替代方案呢?答案是肯定的。有很多接收模塊都可以通過數位訊號控制放大電路的增益，我們雖然不能直接得到信號強度，但可以間接測得。
同樣請看圖2.24，當左、右兩接收器的增益很大時都能收到信號，儘管右側的接收器距離目標物更遠一點，但還不至於使信號衰減到收不到的程度。現在我們同步降低兩個接收器的增益，直到左側傳感器恰好能夠觸發處理器的Timer，由於兩接收模塊的放大倍數本身就小，而且右側信號強度又比左側弱很多，顯然右側接收器不會觸發處理器的Timer。如果手水平移動到中間，兩傳感器則會同時有或無信號;而移動到右邊，情況就和左邊相反了。這樣，通過信號的有無，我們就間接地知道了手的水平位置。事實上，我們還可以根據此原理起到「無關物體過濾」功能。如果波是從身體反射過來的，那麼信號強度會大於同距離時從手反射過來的聲波。「原來用800倍的放大倍數就沒反射信號，現在同樣距離用500倍的放大倍數仍然還沒有，一定是無關物體，」我們可以讓處理器這樣「想」。
3. 兩種方法的結合
在實際的代碼中，我將信號的有無，即偏移值分為5類情況，並對應地接上了5個LED來顯示(圖2.18中最下邊那一排就是)。
LED1亮：手處於最左邊，左接收器能收到，但右接收器收不到。
LED2亮：手處於最右邊，左接收器收不到，但右接收器能收到。
LED3亮：手處於中間位置，兩接收器均能收到，且距離基本相等。
LED4亮：手處於中間偏左位置，兩接收器均能收到，但左邊收到信號的時間更短。
LED5亮：手處於中間偏右位置，兩接收器均能收到，但右邊收到信號的時間更短。
事實上還有一個隱含狀態——左右兩邊都沒有收到信號，這樣就沒法探測手勢啦，不過它可以幫助我們關閉音量控制程序。
這樣看來，我們既使用了距離計算法，又使用了信號強度檢測法——魚和熊掌並不總是不可兼得的哦。
4. 音量控制算法的設計
在完成了水平位置的探測後，我們就可以通過手勢來開關音響的電源了。不過這還不夠，因為我們經常需要調節音量。我是這樣設計音量控制算法的：以手到傳感器的距離變化來控制音量，當距離變近時，音量變小，反過來則變大。
在這之前還有一個步驟，由於我們在開/關機時不能保證手的移動絕對水平，或者說探測的垂直距離值始終不變，這會導致音量也跟著變了，這並不是我們想要的。因此我們要有一個音量控制「開關」，當然它不必是真正的開關，而是一組程序。其功能類似於手機的鎖定鍵，如果手機放在口袋裡，很容易按下不可預知的鍵，加上鎖定功能，就不會對誤按做出反應。不過在這裡我們不用按鍵，只需要用手揮一揮就可以。從左到右的手勢是用來開機的，那麼用於解鎖的手勢就從右向左吧!
當我們選好了想要的音量後，手總不能一直留在那兒吧?手一動音量值就又變了，因此還要吧「音量控制開關」關掉。其實很簡單，不用再設計手勢了，在控制音量時設定一個條件就可以了：當左側傳感器收不到信號，而右側傳感器能收到信號，也就是說，手在最右邊時，距離值才有效。當我們要關閉音量程序時，接著把手往右移，直到右邊的傳感器也接收不到信號，就認為關閉此段程序了。之後只要我們不做出解鎖的手勢，再怎麼張牙舞爪，音響也沒任何反應。
以上內容我其實是以自然語言的方式來講解計算機語言，因為現在的高級語言是很接近自然語言的。在實際編程中，我也是先將想法、注意點等寫在筆記本上，至於畫流程圖、先寫出偽代碼之類方法，倒是基本沒用過。不過流程圖對於理解整體思路確實很有幫助，最後我還是畫了一個給大家參考(見圖2.26)。