考虑到时间成本以及电路较为简单，采用了洞洞板焊接的方式制作供电电路板，如图4所示。整体电路采用 12V 圆孔 DC 适配器进行供电，能够完全避免插错线导致的电路损坏。同时，由于电流较大的 LCD 屏为 5V 供电，因此将 5V 和 3V3 分成两路并联的形式，这样虽然会给 3V3 的稳压芯片带来额外的压降，从而导致芯片发热，但考虑到使用 3V3 的模块并没有很大电流，因此其发热不会非常严重。这样的接法大大降低了 LCD 屏幕在启动时产生的电流串扰导致的工作不稳定。

图4 供电电路原理图

测量电路设计

在测量电路方面，并没有完全按照 TI 官网上的电路进行设计，而是将电路中的 0 欧电阻替换成 120 欧的磁珠（如图片 5中的 L2 和 L3）。由于磁珠对高频信号具有更高的阻抗，而对低频信号的阻抗更小，因此在替换后，芯片采集到的信号中高频噪声将会大大减小，因而大大降低了后续数据处理的难度。

图5 测量电路原理图

软件说明

提高手势识别的鲁棒性

对于摆放成手的形状的铜板，想要识别出一个已经放置好的手势是很简单的，根据每块铜板是否有物体接触即可推断出当前手势。但是现实情况是要实现从没有放手到放好手并检测出手势这一流程。由于并不想在系统中添加额外的开关，以告知系统“我已经放好手，请开始检测”，而是想要实现用户随意的将手掌放上去之后，即可在 1 秒内检测出手势。具体实现如图6所示。

图6 手势识别流图

手掌处的铜板作为开始的标志位，当手掌接触到铜板时，所有手指部位的铜板开始采集，连续8次后，将求和结果以阈值的方式划分为不同的手势。这样一来，用户在放置手掌的时候就算不能一步到位的摆出要求手势，前后有一定的时间差，也可以被该判定方法所弥补，大大提高了系统的鲁棒性。

“多核”处理提高工作效率

由于本系统采用的主控为STM32F103，主频只有72MHz。同时，采用的屏幕为16位真彩色屏，分辨率为320x240。如果将运算和显示都放在主控里，将会大大增加主控的压力，导致屏幕显示卡顿以及运算速度缓慢。

为了消除这一影响，本系统采用了“多核”的处理方式，将LCD显示的任务交给了另一块芯片STM32H750。主控芯片F1在需要显示某一张图片的时候，通过串口向H7发送一个包，包内含有显示指定图片的信息；在计算器功能下，还有显示指定数字的信息。不同包头对应的含义如表格 1所示。

表1 包头信息

包头	含义
0xaa	显示指定图片
0xa5	显示计算公式
0x5a	显示计算结果

在显示计算公式时，由于需要用户输入一个字符就显示一个字符，因此在H7中，使用了队列的数据结构，将每次输入的字符储存在队列中，每次刷新屏幕时，根据入队的顺序，在光标处显示字符，每显示一个字符，光标移动一格，以准备显示下一个字符，直至队列尾部。主控F1在执行整体流程的时候，就不需要停下手头所有运算来显示一张图片，而是通过串口发几个字节即可实现显示。

计算器的实现

由于输入方式的限制，该系统中的计算器模式没有完全复刻完整的计算器，只保留了数字0~5、加、减、乘、等于、归零。由于没有括号、乘方、根号这些复杂的运算逻辑，该计算器只有两级的优先度：乘法最高、加减其次。

因此，本系统没有使用传统的堆栈方式来实现计算器，而是使用链表的方式。用户输入字符时，是以字节的形式输入的，在输入完毕按下“=”时，系统会把所有相邻的数字进行组合，以数字和运算符作为最小单元。然后，系统会遍历这一算式，寻找乘号并运算乘号两侧的数字，运算后，整个链表将会减少两个单元，因此系统会将后面的单元链接到运算后的结果之后，并将运算结果链接到前面的算式之后，这样即完成了一次乘法运算。当运算完所有的乘法后，再以同样的方式运算加减法，直至链表的长度减小至2，一个为最终运算结果，另一个为不参与运算的“=”，即可输出结果并显示到LCD上。运算流程如图片7所示。