Trådløs kontroller. til bevægelseshandicappede

Transkript

1 Trådløs kontroller til bevægelseshandicappede Gruppe 472, Sundhedsteknologi, Foråret 2011

2

3 Institut for medicin og sundhedsteknologi Aalborg Universitet Frederik Bajers Vej 7D Aalborg Øst Titel: Tema: Trådløs kontroller til bevægelseshandicappede Behandling af biologiske signaler Projektperiode: P4, forårssemesteret 2011 Projektgruppe: 472 Deltagere: Asdis Blöndal Charlotte Sørensen Line Elisabeth Lykholt Pernille Brøndum Sahana Ganeswarathas Vejleder: John Hansen Oplagstal: 7 Sidetal: 74 Bilag: 5 + vedlagt USB-stik Synopsis: Spillekonsol industrien er i kraftig udvikling. Det samme gælder også interessen indenfor denne verden. Disse konsoller anvendes ofte i diverse fritidsordninger som en social aktivitet, hvor det kan være problematisk for de bevægelseshandicappede at være med grundet nedsat motorik. Den væsentligste udfordring er størrelsen på kontrolleren, som kræver at brugeren har en normalt udviklet finmotorik for at ramme de små knapper og styre joysticket. I dette projekt er der fokuseret på udviklingen af en forbedret trådløs Playstation 3 kontroller til bevægelseshandicappede, som er opbygget omkring en microkontroller af typen MSP430F2274. Denne prototype er henvendt til børn med spastisk cerebral parese. Der blev udarbejdet et system til styringen af den udviklede kontroller, hvor der anvendes fire store trykknapper. Den udviklede kontroller blev testet ved sammenligning med den originale kontroller til Playstation 3. Dette foregik ved at benytte bilspillet Gran Turismo 5 Prologue ved at sammenligne tiderne for de to kontrollere. Testen viste ingen forskel på de to kontrollere. Afsluttet den 30. maj 2011 Rapportens indhold er frit tilgængeligt, men offentliggørelse (med kildeangivelse) må kun ske efter aftale med forfatterne.

4

5 FORORD OG LÆSEVEJLEDNING Forord Denne projektrapport er udarbejdet af gruppe 472 på 4. semester på sundhedsteknologiuddannelsen ved Aalborg Universitet. P4-projektperiodens overordnede tema er Behandling af biologiske signaler, hvor rapportens titel er Trådløs kontroller til bevægelseshandicappede. Projektrapportens målgruppe er vejleder, censor, medstuderende og andre interesserede. Det kan være en fordel at have kendskab til anatomiske termer, samt basal C-programmering. Tak Der rettes en stor tak til ergoterapeut Anna Villadsen og personalet på Vester Mariendal Skole. De har været os behjælpelige med at forstå hvilke problemstillinger, der er i forbindelse med spastisk cerebral parese. Der rettes ligeledes en stor tak til Ingeniørassistent Jan Stavnshøj, der har bistået med hjælp til lodning på PS3 kontrollerens PCB, samt gode råd og vejledning. Læsevejledning Udvalgte begreber og termer i rapporten forkortes i en parentes første gang de nævnes, hvorefter kun forkortelsen vil blive anvendt. Et eksempel herpå er: PlayStation3 (PS3). Kildehenvisningerne i rapporten er angivet efter Harvard-metoden, hvor forfatterens efternavn nævnes først. Ved mere end én forfatter benævnes kun den første og de sidste betegnes under et al.. Herefter nævnes årstallet for kildens udgivelse. Et eksempel herpå er: [efternavn et al., årstal]. I litteraturlisten bagest i rapporten er kilderne opstillet i alfabetisk orden efter forfatterens efternavn. Tallene, der står efter kilderne i litteraturlisten, henviser til hvilke sider, som den pågældende kilde er anvendt på. Ved kildehenvisninger sættes kilden før punktum, hvis kilden henviser til den pågældende sætning. Står kilden efter punktum, henvises der til hele afsnittet. Vedlagt USB-stik På det vedlagte USB-stik findes følgende: C-kode til Access Point og End Device for trykknapper Video af test Asdis Blöndal Charlotte Sørensen Line Elisabeth Lykholt Pernille Brøndum Sahana Ganeswarathas

6

7 INDHOLDSFORTEGNELSE Forord og læsevejledning i Indholdsfortegnelse 7 1 Indledning 9 I Problemanalyse 11 2 Cerebral parese Spastisk cerebral parese Dyskenetisk cerebral parese Ataktisk cerebral parese Spil som motivation til træning for personer med cerebral parese Motivation Socialisering og succes Forbedring af færdigheder Konsoller 19 5 Kontroller til bevægelseshandikappede 21 6 Problemformulering 23 II Problemløsning 25 7 Spil 27 8 Hardware End Device Trykknapper Joystick Access Point PS3 kontroller PCB Veroboard med trykknapper Software End Device til Knapper End Device til joystick Puls Vidde Modulation Access Point

8 INDHOLDSFORTEGNELSE III Vurdering af det implementerede system System test Fortest Test af kontroller prototypen ift. den originale PS3 kontroller Test af prototypens evne til at opnå samme omgangstid som den originale PS3 kontroller Knappernes funktion ift. de originale knappers funktion Prototypen vs. den originale PS3 kontroller Diskussion Konklusion Perspektivering 59 IV Bilag 61 A Elektronisk diagram over systemet 63 B Accelerometer Grader 65 C Uviklingsværktøjet ez430-rf D Nitendo Wii Salgstal 69 E Microsoft Xbox Salgstal 71 Litteratur 73 8 af 74

9 K A P I T E L 1 INDLEDNING I Danmark er det estimeret, at der findes ca handicappede. Dette er dog en tilnærmelsesvis estimering, da der ikke registreres handicappede i Danmark [Dansk Handicap Forbund, 2011]. At være handicappet kan både dække over synlige og ikke synlige handicap. Synlige handicap er f.eks. spasticitet, deformiteter og lammelser. Imodsætning hertil er de ikke synlige handicap f.eks. gigt. Mennesker med synlige handicap er oftest bevægelseshandicappede, hvilket ofte kan give visse vanskeligheder i en normal hverdag. Figur 1.1: På diagrammet ses antallet af handicappede (Mørkeblå) i forhold til befolkningstallet i Danmark (lyseblå) [Dansk Handicap Forbund, 2011]. For børn med bevægelseshandicap kan dette have en stor betydning for deres sociale liv, eftersom en stor del af børns sociale kontakt med hinanden er igennem leg, såsom spillekonsoller. Dette er både i fritidsordninger og hjemme ved kammeraterne. Leg, der ligesom disse spillekonsoller kræver finmotoriske færdigheder, medfører ofte en mindsket mulighed for aktiv deltagelse i disse aktiviteter. Eftersom de bevægelseshandicappede ofte har problemer med finmotorikken, der er nødvendig til styring af kontrollerne. Dette kan i værste fald medføre, at disse børn i en ung alder bliver ekskluderet fra den sociale omgang med deres kammerater. Det vil derfor være hensigstmæssigt at give bevægelseshandicappede muligheden for at blive draget ind i denne verden med spillekonsoller, som mange børn og unge bruger som et socialt samlingspunkt. Herudover vil det muligvis give dem en følelse af at være en aktiv del af spillekredsen og derved ikke blive set som værende anderledes [Quist & Warming, 2009]. 9

10 KAPITEL 1. INDLEDNING En anden væsentlig fordel ved at give bevægelseshandicappede børn mulighed for at spille på konsollerne er, at børnene herigennem kan få erfaringer, selvtillid og selvværd gennem sejre og nederlag i spillet. Især sejrene kan give en stor selvværdsfølelse, hvis de bevægelseshandicappede børn kan spille på lige fod med et såkaldt rask barn [Taudorf, 1999]. Det kunne af disse grunde være spændende at undersøge, om det er muligt at udvikle en kontroller til spilkonsoller, som bevægelseshandicappede kan anvende. Dette kunne blandt andet gøres ved at designe en kontroller, der kunne være nemmere at bruge ved f.eks. at lave knapperne større, som lettere kan rammes med f.eks. hænder, arme eller hoved, hvor finmotorikken ikke længere er en nødvendighed, for at kunne være med til at spille. En kontroller, som ikke kræver ligeså meget finmotorik, som de normale kontrollere, kan også have andre andvendelsesmåder end til bevægelseshandicappede børn. De kunne f.eks. også bruges til apopleksipatienters rehabilitering, hvor de kan få genoptrænet deres motorik, som igennem undersøgelser har vist sig at give gode resultater, da der er større motivation ved spilkonsollerne og rehabiliteringen bliver sjovere [Quist & Warming, 2009]. Især til børn kan den sjovere rehabilitering udnyttes, da børn i en ung alder selv vil være interesserede i træningen frem for at side med diverse terapeuter og lave svære øvelser [Thomsen, 2009]. 10 af 74

11 Del I Problemanalyse 11

12

13 K A P I T E L 2 CEREBRAL PARESE Cerebral parese er en lidelse, som kommer til udtryk ved en funktionsforstyrrelse i form af spastiske bevægelser forårsaget af ustyrlige muskler. Lidelsen skyldes en skade, der opstår i den umodne hjerne, og derfor kan symptomerne ændre sig over tid, i takt med at hjernen udvikles. [Taudorf, 1999] I 90% af tilfældene af cerebral parese, opstår hjerneskaden på den umodne hjerne imens barnet ligger i moderens mave, hvor de sidste 10% opstår under eller kort tid efter fødslen [Taudorf, 1999]. Cerebral parese diagnosticeres af en læge, og i nogle tilfælde samarbejder lægen med en børnefysioterapeut. Diagnosen stilles oftest i de første leveår, og for tidligt fødte børn får ofte diagnosticeret sygdommen på neonatal afdelingen. [Taudorf, 1999] De forskellige faktorer, som kan have forårsaget denne hjerneskade, er listet nedenfor: Før fødslen: Misdannelser i hjernen Manglende ilt og ernæring Arvelighed af cerebral parese Infektioner Under fødslen Manglende ilt under fødslen Efter fødslen Ved hjernesygdom f.eks. hjerneblødning eller infektion Forskellige ulykker som f.eks. trafikulykker For tidligt fødte børn har større risiko for at blive ramt af cerebral parese: Børn født for tidligt, før 32. uge, har ca. 4,79 % risiko Børn født moderat for tidligt, imellem 32. og 36. uge, har 0,62% risiko Børn født til tiden, uge 37 og frem, har ca. 0,14% risiko [Michelsen et al., 2010] [Ravn et al., 2010] 13

14 KAPITEL 2. CEREBRAL PARESE Cerebral parese er ikke en sygdom, som udvikler sig med tiden, selvom mange patienter ofte oplever en forværring med alderen. Denne forværring kan skyldes en forkert behandling, hvor personen kan risikere at udvikle kontrakturer i musklerne, så de ikke længere er så mobile, som de har været. Hvilket kan forværre patientens bevægelighed og mobilitet. Det er derfor vigtigt med fysioterapi, som i nogle tilfælde kan mindske eller hæmme udviklingen af cerebral parese. [Taudorf, 1999] Der er 3 grupper af cerebral parese, som inddeles efter motoriske problemer: Spastisk cerebral parese Dyskenetisk cerebral parese Ataktisk cerebral parese [Taudorf, 1999] Af de tre tilfælde er spastisk cerebral parese den hyppigste, da den udgør ca. 75% af alle tilfælde. Efterfulgt af dyskinetisk cerebral parese som udgør ca %, og til sidst ataktisk cerebral parese som udgør 5-10%. [Taudorf, 1999] 2.1 Spastisk cerebral parese Spastisk cerebral parese skyldes en beskadigelse af forbindelsen mellem motor cortex og de motoriske forhornsceller i rygmarven. Dette medfører en konstant forhøjet muskeltonus, samt uhensigtsmæssige bevægelser. Denne form for cerebral parese giver et bevægelseshandicap, som har indflydelse på, hvor hurtigt en bevægelse kan udføres. For personer med spastisk cerebral parese er hurtige bevægelser svære at gennemføre, da de bremses, idet deres refleksers funktion er nedsat. Langsomme bevægelser kan derimod godt gennemføres, dog med besvær. [Taudorf, 1999] Spastisk cerebral parese inddeles i 4 grupper, alt efter patientens tilstand: Monoplegi Lammelsen er kun i en arm eller et ben. Hemiplegi Diplegi Lammelsen er opstået i den ene kropshalvdel, enten højre arm og ben, eller venstre arm og ben. Lammelsen er i begge ben. Diplegi grad 1) der er stort set ikke symptomer i armene. Diplegi grad 2) er der symptomer i armene. Tetraplegi Lammelsen er i både arme og ben. [Taudorf, 1999] 14 af 74

15 KAPITEL 2. CEREBRAL PARESE 2.2 Dyskenetisk cerebral parese Dyskinetisk cerebral parese er en sygdom, som skyldes en skade dybt inde i hjernens basalganglier, som har betydning for motorikken, da de er med til at regulere muskeltonus. Dette giver derfor den handicappede motoriske besværligheder, som forværres under stress og smerte. [Taudorf, 1999] Dyskinetisk cerebral parese, kan deles op i to undergrupper: Hyperkinesi Dystoni Ved hyperkinesi oplever den handicappede ufrivillige bevægelser i arme, ben og ansigt. Muskeltonus er en faktor, som påvirker den handicappede i høj grad. Ved spændinger i musklerne, mærkes der en udmattethed, som igen kan øge spændingen. Derudover kan disse spændinger intensiveres under uvante situationer for den handicappede, som f.eks kulde og varmepårvirkning. [Taudorf, 1999] Ved dystoni forsvinder de medfødte primitive reflekser ikke. Dette medfører en bremsning i modnings processen, som forhindre barnet i at udvikle de samme motoriske funktioner, som et normalt barn har. Derudover kan længerevarende spændindinger forekomme, som kan være så voldsomme at patienten, oplever smerte når disse spændninger opstår. [Taudorf, 1999] 2.3 Ataktisk cerebral parese Denne gruppe handicappede har en nedsat muskeltonus, som påvirker den handicappede med muskelslaphed allerede fra fødsel. Dette medfører at patienterne har upræcise og usikre bevægelser, som ses når den handicappede, skal række ud efter diverse objekter. [Taudorf, 1999] 15 af 74

16

17 K A P I T E L 3 SPIL SOM MOTIVATION TIL TRÆNING FOR PERSONER MED CEREBRAL PARESE 3.1 Motivation Personer med cerebral parese lider ofte af smerter i hhv. ryg, nakke, fødder og ankler, så de behandles ofte af en fysioterapeut [Opheim et al., 2011]. Fysioterapien hjælper personerne med cerebral parese til at få strakt de spændte muskler og led ud, hvorved de kan forbedre deres mobilitet i de pågældende led og muskler. I længden kan det dog være umotiverende at udføre de samme bevægelser og øvelser, som fysioterapien kræver. Det er derfor en god idé at bringe en motiverende faktor ind i træningen. Mange unge spiller i dag diverse former for videospil enten på en computer eller på en konsol, som uddybes i kapitel 4. Dette kan anvendes som en motiverende del af træningen. Ved brug af videospil motiveres personer med cerebral parese til at gennemføre de fysioterapeutiske øvelser gennem spillet. Det bliver derfor sjovere at vedligeholde fysioterapien, da fokus flyttes fra den almindelige træning til leg [Deutsch et al., 2008]. 3.2 Socialisering og succes Da der er mange unge, som spiller diverse former for videospil, findes disse spillekonsoller i mange danske hjem. Desuden gør mange fritidsordninger brug af dem, hvor de anvendes som et socialt samlingspunkt. Der findes forskellige specielle spil, der er specifikt beregnet til træning af personer med cerebral parese [Huber et al., 2010]. Disse spil spilles individuelt og retter sig direkte mod den fysioterapeutiske træning, hvor spillekonsollernes fordel som socialt samlingspunkt går tabt. Som social og dermed motiverende faktor kan de almindelige spil anvendes, hvor det er muligt at spille sammen med andre, både andre bevægelseshandicappede og normalt udviklede personer. Den sociale faktor ved at spille sammen med andre er, at der kan snakkes taktik, strategi og udveksles erfaring [Deutsch et al., 2008]. Derudover kan positiv stimuli af konkurrencegenet give både sejrsfølelse og selvtillid, som kan medvirke til, at personer med bevægelseshandicap spiller mere og derved bliver bedre til det pågældende spil. Når de bevægelseshandicappede frivilligt spiller meget, får de automatisk trænet deres motoriske færdigheder. Når personer med cerebral parese gennem spillet kan måle sig med og måske blive bedre end normalt udviklede personer, f.eks. venner og familie, vil det øge lysten til at spille standard spil frem for de specialdesignede træningsspil. Dette skyldes, at sejrsfølelsen og succesoplevelserne giver forhøjet motivation. [Villadsen, 2011] 17

18 KAPITEL 3. SPIL SOM MOTIVATION TIL TRÆNING FOR PERSONER MED CEREBRAL PARESE 3.3 Forbedring af færdigheder Gennem brugen af videospil kan personer med cerebral parese optræne og forbedre f.eks. deres muskler, mobilitet, kropsholdning og syn. Der er lavet flere forskellige undersøgelser, som viser at gennem interaktive spil, kan disse egenskaber forbedres. Dog er de fleste undersøgelser baseret på spil, som er lavet specifikt til formålet [Huber et al., 2010], men der findes ligeledes undersøgelser, som er baseret på allerede eksisterende spillekonsoller med dertilhørende standard spil [Deutsch et al., 2008]. Et forsøg har vist, at personer med cerebral parese kan forbedre deres mobilitet ved at spille videospil. Forsøgets formål var, at undersøge konsekvenserne ved træning gennem videospil. Forsøget strakte sig over flere uger og blev overvåget af en fysioterapeut. Før forsøgets start kunne forsøgspersonen med cerebral parese gå 4,6 m og efter forsøget kunne forsøgspersonen gå 45,7 m. Forsøgspersonen kunne dermed efter forsøget gå 10 gange så langt som før forsøget. [Deutsch et al., 2008] Andre forsøg har ligeledes vist, at spil kan forbedre muskelstyrken hos personer med cerebral parese ved at udføre forskellige klemme øvelser med en bold [Dunne et al., 2010] og at håndfunktionen kan forbedres ved brug af spil, hvor forsøgspersonerne bærer handsker hvori, der sidder sensorer, som under spillet anvendes til kontroller. Under spillet skulle forsøgspersonerne bevæge fingrene og hænderne for at fange de objekter, som vises på skærmen [Huber et al., 2010]. Med disse undersøgelser påvises det, at forskellige former for spil til forskellige platforme, f.eks. computer og spillekonsoller, kan have en positiv indvirkning på terapeutisk træning for personer med cerebral parese. Idet at det er mere motiverende end standard terapitræning, da det er sjovere og giver flere succesoplevelser, samt giver mulighed for at socialisering med venner og familie. 18 af 74

19 K A P I T E L 4 KONSOLLER Videospilsindustrien er kraftigt voksende, denne industri har for længst overgået både video og musik branchen og der lanceres hele tiden nye spil i alle genre og til alle alders grupper. Når det kommer til konsolmarkedet har vi de tre førende konsoller: Microsoft s Xbox 360 (Xbox 360), Sony s Playstation 3 (PS3) og Nintendo s Wii (Wii). [Nordjyske.dk, 2011] Hver af disse konsoller, giver brugeren mulighed for at spille de spil, der kun produceres til den pågældende konsol. Derudover får brugeren et mediecenter, ved køb af enten Xbox 360 eller PS3, da der gennem disse konsoller kan ses film, høres musik og surfe på internettet. Wii en kan ikke tilbyde brugeren HD oplevelser, men giver derimod stadig mulighed for at gå på nettet. [Nordjyske.dk, 2011] Figur 4.1: Xbox 360 [Xbox.com, 2011], Playstation 3 [dk.playstation.com, 2011], Nintendo Wii [Nintendo.dk, 2011]. Ud fra salgstallene for de tre konsoller ser det ud til, at Wii en er den mest populære konsol på verdensplan, da den har solgt omkring 85 millioner eksemplarer verden over se bilag D, efterfulgt af Xbox 360 med 50 millioner solgte konsoller se bilag E og til sidst PS3 med 47,9 millioner solgte konsoller[sony Computer Entertainment Inc., 2011]. En af grundende til at Wii en blev så populær var at denne konsol tilbød en helt ny måde at spille videospil på, hvor brugeren bevæger kontrolleren rundt for at spille, i stedet for at sidde stille. Men de andre konsoller er ikke langt bagud, da Kinect er lanceret til Xbox 360 og Move til PS3. Move til PS3 bygger på samme princip som Wii, da spilleren også her skal bevæge kontrolleren rundt for at spille de spil, som er lavet til Move. Xbox 360 s Kinect bruger et andet system, hvor spillene spilles uden en kontroller. Kinect bruger infrarød lys, som scanner brugerens bevægelser i 3D, og disse bevægelser oversættes, så figuren i spillet udfører de samme bevægelser som brugeren. Selvom Wii en har solgt flest konsoller, er det den konsol der bliver solgt færrest spil til, mens der bliver solgt rigtig mange spil til både PS3 og Xbox 360. [Nordjyske.dk, 2011] Når det kommer til hvilken konsol der skal købes, kommer det an på brugerens behov. Her er listet en 19

20 KAPITEL 4. KONSOLLER række fordele og ulemper ved de tre konsoller, som der kan tages stilling til inden et eventuelt køb. Microsoft Xbox 360 Fordele Xbox Live - Bedste online gaming Spil i HD Brugervenligt interface Fungerer som mediecenter HDMI som understøtter Full HD Marketplace tillader nemme køb af fulde spil over nettet Ulemper Fungerer ikke som Blu-Ray afspiller Xbox har haft problemer med "Red ring of death"(system sammenbrud) Xbox Live koster penge Tabel 4.1: Fordele og ulemper ved Xbox360 [cnet Reviews, 2011a] Sony Playstation 3 Fordele Indbygget Blu-Ray Fungerer som mediecenter Spil i HD Indbygget WiFi Stor harddisk HDMI som understøtter Full HD Gratis online gaming Indbygget web-browser Ulemper Kan ikke afspille PS2 spil Den dyreste konsol Har ingen infrarød port Tabel 4.2: Fordele og ulemper ved PS3 [cnet Reviews, 2011c] Nintendo Wii Fordele Unikt kontroller design Indbygget WiFi Kompatibelt med GameCube spil Indbygget SD slot til lagring Wii sport og Wii sport resort medfølger Brugervenlig interface Ulemper Kontrolleren sluger batteri Kontroller tager tid at vænne sig til Mangler HD grafik Mangler surround sound Kan ikke afspille CD eller DVD Tabel 4.3: Fordele og ulemper ved Nintendo Wii [cnet Reviews, 2011b] I Danmark er PS3 den mest solgte konsol, og det er også denne konsol der har det største udvalg af spil. Udover det store spiludvalg, er en af grundene til PS3 ens popularitet den indbyggede Blu-Ray afspiller. [Nordjyske.dk, 2011] 20 af 74

21 K A P I T E L 5 KONTROLLER TIL BEVÆGELSESHANDIKAPPEDE Børn har en stor interesse for spillekonsoller. Hos diverse fritidsordninger er der anbragt forskellige spillekonsoller, som børnene frit kan benytte. Problemetikken for bevægelseshandicappede børn, som deler samme interesse indenfor spilverdenen, er, at de ikke kan håndtere disse kontrollere, da det kræver finmotorik til styringen. På spilmarkedet er der udviklet kontrollere med det formål at gøre det nemmere for bevægelseshandicappede at spille på de populære spillekonsoller. Dette problem er f.eks. blevet løst ved at lave nogle større knapper end dem, der findes på normale kontrollere. Denne forstørrelse af elementerne på kontrolleren muliggør, at bevægelseshandicappede kan trykke med andre kropsdele f.eks. hænder, hoved og fødder, hvis de ikke har den påkrævede finmotorik i fingrene. Der er udviklet en del forskellige kontrollere til bevægelseshandicappede, hvor to af dem er nævnt nedenfor: Games Console Switch Interface Deluxe, se figur 5.1, er en kontroller, som kan bruges med mange forskellige spillekonsoller som f.eks. Xbox 360, Wii og PS3. Kontrolleren kan benyttes på forskellige måder, som gør spilleoplevelsen bedre og nemmere for de handicappede spillere. [Oneswitch, 2011] QuadController, se figur 5.2, er en kontroller, som styres med munden. Denne kontroller benyttes til Xbox 360, hvor lignende udstyr kan fås til PS3. Denne kontroller giver handicappede med motoriske besværligheder bedre mulighed for at være en del af spilverdenen. [Quad Control, 2010] Figur 5.1: Games Console Switch Interface Deluxe [Oneswitch, 2011]. Figur 5.2: Mouth Controlled Joystick [Quad Control, 2010]. 21

22 KAPITEL 5. KONTROLLER TIL BEVÆGELSESHANDIKAPPEDE På markedet findes der alternative kontrollere til langt de fleste bevægelseshandicappede, så det er muligt at finde et specifikt system, der kan dække den enkeltes behov, f.eks. enten mund, hænder eller fødder. Det er dog kompliceret at producere en kontroller, som egner sig til alle former for bevægelseshandicappede brugere, da hver enkelt kontroller kræver, at brugeren har styr over en bestemt kropsdel og det er meget individuelt, hvor stor motorisk kontrol forskellige bevægelseshandicappede har over forskellige kropsdele. Af denne grund er de eksisterende alternative kontrollere til bevægelseshandicappede ikke tilstrækkelige til, at én enkelt kontroller kan dække behovet ved flere forskellige former og grader af bevægelseshandicap. Dette kan ses som en ulempe ved f.eks. fritidsordninger, hvor det vil være fordelagtigt at kunne tilpasse ét enkelt system til flere forskellige brugere. Det kunne f.eks. tænkes således, at uanset om det ene barn bedst kan bruge fødderne, det andet barn bedst kan bruge arme, mens det tredje kun kan bruge højre side af kroppen, så skal knapperne kunne placeres og tilpasses efter behov. Dette er vanskeligt med de eksisterende systemer, da de via ledninger skal kobles til en boks, der kobles til spillekonsollen. Ledningerne gør både, at knapperne skal være relativt tæt på hinanden, så det ikke er muligt at placere både én knap ved en fod og en anden ved hovedet, men de medfører også, at de bevægelseshandicappede nemt bliver viklet ind i ledningerne, når de spiller. Det kunne derfor være ideelt med et mere fleksibelt system, der kan tilpasses flere forskellige behov, så knapper og joystick kan placeres efter forskellige krav, hvilket kunne tænkes løst ved f.eks. at gøre knapper og joystick trådløse. At de eksisterende alternativer til kontrollerne til de bevægelseshandicappede er så individuelt specialiserede, er formentlig også grunden til, at disse ikke sælges i en forretning, men derimod skal specialbestilles hos de firmaer, der har lavet de alternative joysticks. Samtidig er disse alternative joysticks til bevægelseshandicappede meget dyre i forhold til almindelige kontrollere. Prisen for de nævnte specialt lavede kontrollere ligger på 1378 kr og 2125 kr plus fragt, eftersom disse kontrollere udvikles i udlandet. [Oneswitch, 2011] og [Quad Control, 2010] 22 af 74

23 K A P I T E L 6 PROBLEMFORMULERING Bevægelseshandicappede børn med cerebral parese har svært ved at være en del af spilverdenen, da de har sværere ved at kontrollere deres muskler pga. deres lidelse, idet deres finmotorik ikke er lige så veludviklet som andre børns. Handicappede med cerebral parese, kan inddeles i undergrupperne spastisk cerebral parese, dyskenetisk cerebral parese og ataktisk cerebral parese. I dette projekt vælges det at tage udgangspunkt i spastisk cerebral parese, da de udgør 75% af tilfældene. Personer med spastisk cerebral parese kan forbedre deres motoriske færdigheder igennem terapeutisk træning. Standard terapeutisk træning bliver i længden ensformig, hvilket ikke motiverer de bevægelseshandicappede til at vedligeholde træningen. Derudover kan øvelserne være ubehagelige og svære. Sammen med den teknologiske udvikling indenfor hjælpemidler til bevægelseshandicappede er der også kommet stor fokus på at forbedre den terapeutiske træning. Dette kan f.eks. gøres ved brug af spillekonsoller, der er mere motiverende. De nye træningsformer gør, at de bevægelseshandicappede er mere motiverede til selv at vedligeholde deres træning. Den højere motivation skyldes f.eks. det sociale samvær og succesoplevelserne ved at få en sejrsfølelse gennem spilverdenen. I den moderne spilverden findes der mange forskellige spillekonsoller, hvor der er forskellige måder at spille på. De forskellige konsoller har hver deres fordele og ulemper, som der hvert år bliver arbejdet på. Da den mest solgte konsol i Danmark er PS3, vælges det i dette projekt at udvikle en kontroller til PS3. PS3 har en kontroller, som kan være svær at håndtere for bevægelseshandicappede. Derfor er der en del firmaer, som producerer kontrollere specielt til disse tilfælde. Disse firmaer tilbyder forskellige former for kontrollere, som kan styres med forskellige dele af kroppen. Problematikken med disse kontrollere ligger i tilpasningen. Personer med samme type handicap, f.eks. spastisk cerebral parese, kan komme til udtryk på forskellige måder. Dette medfører, at en kontroller til disse personer skal tilpasses til den individuelle bruger. Herudover har nogle handicappede svært ved at kontrollere deres muskler, således at de kan have ukontrollerbare arm- og benbevægelser. I sådanne tilfælde vil en kontroller med tætsiddende knapper vanskeliggøre muligheden for at spille, da de ikke kan ramme de tætsiddende knapper. Det vil derfor være mere praktisk at kunne flytte knapperne fra kontrolleren lidt væk fra hinanden. Dette tillader de fleste specialproducerede kontrollere ikke, da de alle er koblet til konsollen med ledninger. Hvis der blev lavet et trådløst system, ville det give brugeren muligheden for at få en kontroller, som ville opfylde personens behov i en større grad, ved f.eks. at kunne placere knapperne efter behov. Dette leder frem til følgende problemformulering: Hvordan kan der udvikles en forbedret trådløs PS3 kontroller til personer med spastisk cerebral parese? 23

24

25 Del II Problemløsning 25

26

27 K A P I T E L 7 SPIL Til dette projekt er det vigtigt at have en metode, der kan vurdere kontrolleren til personer med spastisk cerebral parese i forhold til den originale PS3 kontrollers egenskaber. For at teste kontrollerens egenskaber anvendes et spil, hvori der er en highscore, så det kan testes, om samme highscore kan opnåes som med en original PS3 kontroller. For at kontrolleren kan anvendes praktisk, er det vigtigt at de udvalgte knapper vælges med omtanke, således at brugeren har mulighed for at spille flere forskellige spil. Figur 7.1: Figuren viser en normal PS3 kontroller, hvor placeringen af X,, og kan ses. Da projektet er proof of concept, er det valgt at fokusere på ét spil. Spillet, der er blevet valgt til at teste kontrolleren, er bilspillet Gran Turismo 5 Prologue fra Sony Computer Entertainment/Polyphony Digital Inc. Kontrolleren til personer med spastisk cerebral parese designes med fire store trykknapper, der skal fungere som knapperne X,, og, som ses på figur 7.1, da de er de mest anvendte knapper i de fleste PS3 spil, samt i det valgte bilspil. [Polyphony Digital, 2007] De fire knapper bruges til følgende i spillet: X - speeder - bremse - bakgear - håndbremse Spillet Gran Turismo 5 Prologue giver brugeren mulighed for at spille i forskellige modes som f.eks. arcade og multiplayer. I arcade køres der om kap mod andre biler, der er styret af playstationen og det gælder om at opnå den bedste placering, da der så tjenes flere penge. Pengene kan bruges til at købe nye og bedre biler, der åbner op for nye baner. I multiplayer kan to spillere konkurrere mod hinanden om at komme på førstepladsen. Denne del af spillet er mere socialt og entusiasmen bibeholdes derfor længere. [Polyphony Digital, 2007] 27

28

29 K A P I T E L 8 HARDWARE I det følgende afsnit beskrives elementerne, der anvendes for at konstruere et bud på en forbedret trådløs PS3 kontroller til personer med spastisk cerebral parese. For at kontrolleren kan sende signalet trådløst er der behov for, at signalet bliver transmitteret fra en senderenhed, End Device (ED) til en modtagerenhed, Access Point (AP), som vil blive beskrevet i hver deres afsnit. Systemets senderenhed består af to ED er, hvor der er koblet hhv. fire store trykknapper og et accelerometer til disse. Begge disse ED er kommunikerer trådløst med et AP, der påtrykker en spænding gennem det tilkoblede veroboard til en elektrisk switch. Denne elektriske switch styrer PS3 kontrollerens PCB, der herefter sender signalet videre til PS3 en via bluetooth. Figur 8.1: Figuren viser en oversigt over systemets implementerede elementer i hardwaren, samt hvordan de er forbundet. Sorte linjer mellem to elementer symboliserer, at de er forbundet via kabler. De røde linjer ved hhv. AP og ED viser forbindelserne for knapperne, mens de blå linjer viser forbindelserne for accelerometeret. Signalet fra PS3 kontrolleren til PS3 en er bluetooth, mens signalerne mellem ED erne og AP er trådløse radiobølger. 29

30 KAPITEL 8. HARDWARE 8.1 End Device I systemets ED er der taget udgangspunkt i den oprindelige PS3 kontroller, som både indeholder trykknapper og joysticks. For at kunne genskabe dette i en mere brugervenlig kontroller benyttes følgende elementer: 3 stk. ez430-rf stk. batteripakker 4 stk. store trykknapper 1 stk. ADXL345 digitalt accelerometer Udviklingsværktøjet ez430-rf2500, som beskrives i bilag C på side 67, benyttes således, at to af dem bliver sat på joysticket, som fungerer vha. det nævnte accelerometer, se figur 8.2. Imens det sidste er tilkoblet de 4 trykknapper, som ses på figur 8.3. For at knapperne og joysticket kan placeres uafhængigt af hinanden er det nødvendigt, at de har hver deres ED. Figur 8.2: Figuren viser, hvordan accelerometeret er forbundet til et ED, der optager det digtitale signal. Dette ED er forbundet til et andet ED, for at signalet kan sendes trådløst til et AP. Figur 8.3: Figuren illustrerer, hvordan de fire store trykknapper er forbundet til et ED. For at give personer med spastisk cerebral parese yderligere fleksibilitet kan de fire trykknapper evt. anbringes seperate steder afhængig af brugerens mobilitet, fx ved fødderne. For at kunne anvende denne metode er det nødvendigt med fire ED er; én til hver trykknap Trykknapper PS3 kontrolleren har 15 små trykknapper. For at tilpasse kontrolleren til personer med spastisk cerebral parese er der valgt at konstruere fire trådløse trykknapper. Formålet er at gøre det nemt og overskueligt for personer med spastisk cerebral parese at spille på en PS3. Som førnævnt har personer med spastisk cerebral parese forringet finmotoriske bevægelser. Dette medfører udfordringer, når der skal konstrueres en kontroller. Det er valgt at bruge færre og større knapper end dem på den oprindelige PS3 kontroller. I alt anvendes fire store trykknapper med en diameter på 10cm. På prototypen er knapperne monteret på en træplade for at stabilisere systemet, som brugerne kan placere, hvor de vil, som det ses på figur 8.4. Foretrækker spilleren at bruge fødderne til at spille, så er dette også muligt. 30 af 74

31 KAPITEL 8. HARDWARE Figur 8.4: På billedet ses de store trykknapper, som virker som knapperne X,, og De fleste trykknapper har en intern fjedermekanisme, som gør knapperne i stand til at vende tilbage til den oprindelige position, når knappen slippes. Idet knappen trykkes ned, oprettes der en elektrisk forbindelse mellem spændingsforsyningen (VCC) og trykknappen, se figur 8.6. Hvorimod når knappen slippes, afbrydes signalet og der skabes forbindelse mellem jord (GND) og trykknappen, se figur 8.5. De fire store trykknapper er forbundet til det ene ez430-rf2500 via seks linjer: En fælles VCC, en fælles GND og en linje til hver af trykknapperne. Figur 8.5: Her ses det, hvordan forbindelsen er når, trykknappen er sluppet, og der er forbindelse til GND Figur 8.6: Her ses, hvordan forbindelsen er, når trykknappen er trykket ned, og der er forbindelse til VCC Joystick Joysticket skal være nemt at styre for personer med spastisk cerebral parese. Derfor vælges det at designe et trådløst joystick, som brugeren kan placere efter sine egne præferencer. Derudover er det vigtigt, at joysticket er stabilt, således at brugeren kan styre det uden besvær. Da spastisk cerebral parese kan komme til udtryk på mange forskellige måder, er det en fordel, at hver enkelt bruger kan få et joystick, der passer til den pågældende persons handicap. Dette krav kan opfyldes ved at joystickets placering detekteres med et accelerometer, der for eksempel kan monteres i forskellige design af joysticks. 31 af 74

32 KAPITEL 8. HARDWARE Som joystick anvendes der et digitalt 3-akse ADXL345 accelerometer fra Analog Devices [Analog Devices, 2010]. Fordelen ved at vælge et accelerometer i forhold til PS3 kontrollerens originale konstruktion, der er baseret på potentiometre, er, at accelerometeret kan placeres uafhængigt på et hvilket som helst form for mekanisk joystick. På denne måde kan systemet nemt tilpasses forskellige typer af bevægelsesvanskeligheder ved at have forskellige joysticks, som accelerometeret kan flyttes mellem. Et accelerometer er en elektromekanisk anordning, der kan måle accelerationskræfter. Acceleration er i Newtons Anden Lov beskrevet ved den mængde kræfter, som skal til for at flytte hver enkelt masseenhed [Jewett & Serway, 2008]: a = F m Det anvendte ADXL345 accelerometer kan både måle dynamisk acceleration fra bevægelse eller stød, men ligeledes statisk acceleration, der skyldes, at gravitationskræften påvirker en masse med tyngdeaccelerationen. Dette bevirker, at accelerometeret kan anvendes som en tiltsensor, da accelerationen ændres grundet tyngdekræften, når accelerometeret tiltes. [Analog Devices, 2010] ADXL345 er et accelerometer, der fungerer ved, at en kondensators to microstrukturer har en vis kapacitans imellem sig. Idet en accelerationskræft bevæger den ene struktur, ændres kapacitansen imellem dem, hvilket giver en ændring i spændingen. [Analog Devices, 2010] Figur 8.7: Den grå boks illustrerer et accelerometer, hvori der er en masse, som er fastgjort til den ene kondensatorplade. Den grå accelerometerboks flyttes mod højre, hvilket giver en kræft, som presser den røde masse med den fastgjorte kondensatorplade mod den anden kondensatorplade. Herved mindskes afstanden mellem de to kondensatorplader og kapacitansen øges. I ADXL345 er deformationen af microstrukturerne målt ved hjælp af kondensatorer, der både består af nogle plader, der er fastgjort til accelerometerets boks samt plader, der er fastgjort til en bevægelig masse. Accelerationen bevæger en vis masse, hvilket skaber en ubalance i kondensatorerne, som resulterer i et sensoroutput, hvis amplitude er proportional med accelerationen. [Analog Devices, 2010] 32 af 74

33 KAPITEL 8. HARDWARE 8.2 Access Point Til udformningen af systemets modtagerenhed, AP, som sender signal til den originale PS3 kontroller om joystickets position og hvornår der er trykket på knapperne, er der behov for følgende elementer: 1 stk. ez430-rf stk. batteripakke 1 stk. PS3 kontroller Printed Circuit Board (PCB) 1 stk. veroboard 1 stk. perfboard 1 stk. 74HC4066 elektrisk switch 4 stk. dip switch 1 stk. 10 µf kondensator 2 stk. 9kΩ modstande 15 stk. små trykknapper Udviklingsværktøjet ez430-rf2500 bruges til at modtage signalet, der sendes fra ED. AP forbindes via en elektrisk switch til PS3 kontrollerens PCB, hvortil AP giver besked om, hvilke knapper, der er trykket på. Figur 8.8: Figuren illustrerer, hvordan AP modtager det trådløse signal fra de to ED er, hvorefter spændingen svarende til de modtagne signaler fra de to ED er påtrykkes den elektriske switch, der enten fører signalet videre på PS3 kontrollerens PCB, hvis knappen er trykket og intet signal, hvis den er sluppet PS3 kontroller PCB PS3 kontrolleren består af et ydre plastikcover, der beskytter de indre kredsløb og giver et flot ydre design, som knapper og joystick er en del af. Kommunikationen foregår gennem kontrollerens microprocessor, der er placeret på et 2-lags PCB, således at begge lag er synlige fra hhv. forside, som ses på figur 8.10 og bagside, som ses på figur 8.9. Microprocessoren, der er ansvarlig for styringen af kontrolleren, registrerer ændringer, når der enten flyttes på det analoge joystick eller trykkes på en knap. Herefter sender kontrolleren via en trådløs bluetooth transmitter informationen til PS3 en. 33 af 74

34 KAPITEL 8. HARDWARE Figur 8.9: Bagsiden af PS3 kontrollerens PCB, samt en markering af hvor 18 af de 20 pins går hen på bagsiden. Ledningerne hen til fladkablet er loddet på denne side med undtagelse af pin 4 og 6, da disse ikke er tilgængelige på denne side. Figur 8.10: Forsiden af PS3 kontrollerens PCB, samt en markering af hvor de 20 pins går hen på forsiden. På denne side går der kun en ledning fra pin 4 og 6, da disse ikke er synlige på bagsiden af PS3 kontrollerens PCB. På den orginale PS3 kontroller er knapperne ikke direkte forbundet til kontrollerens PCB. Kontakten skabes ved, at knapperne hviler på nogle kuppelformede gummiknapper med elektrisk ledende materiale. Dette virker således, at knapperne via det elektrisk ledende materiale fuldfører det elektriske kredsløb, der er printet på et stykke film, når disse trykkes ned mod filmen. Filmen er tilsluttet kontrollerens PCB via 20 pins, som filmens elektriske kredsløb passer nøjagtigt til og presses ned mod. Dette ses på figur 8.11 og Figur 8.12: Filmen med de elektriske printede kredsløb [slagcoin.com, 2011]. Figur 8.11: De 20 pins på PS3 kontrollerens PCB. Ud fra de elektriske kredsløb på filmen er det muligt at afgøre hvilke pins, der skaber kontakt til hvilke knapper. Disse er listet i tabel 8.1. Pin nr. Funktion 1 L2 2 L VCC 9kΩ 8 VCC: Piltaster 9 PS Ben nr. Funktion 11 Select 12 Start 13 VCC 9kΩ 14 VCC: X,,, X R1 10 VCC: Select & Start 20 R2 Tabel 8.1: Oversigt over sammenhængen mellem PCB ens pinnummer og PS3 ens knapper. 34 af 74

35 KAPITEL 8. HARDWARE Ud fra tabel 8.1, observeres det, at der går en VCC hele vejen rundt på filmen, hvor der er tilsluttet to 9kΩ modstande og tilbage til kontrollerens PCB. Denne konstruktion anvendes til at kontrollere forbindelsen til filmen og uden denne virker kontrollerens joystick heller ikke på trods af, at disse ikke er tilsluttet PS3 kontrolleren via filmen. PS3 kontrollerens PCB sættes fast på et mekanisk stabilt perfboard for bl.a. at gøre systemet stabilt, som det ses på figur For at kunne forbinde PS3 kontrollerens PCB med knapperne på veroboardet, der ses på figur 8.14 og de trådløse knapper, er de 20 pins på PS3 kontrollerens PCB markeret med små røde cirkler på figur 8.10 og figur 8.9. Dette er gjort for, at der kan loddes en tynd ledning på hver enkelt pin på PCB et, som herefter forbindes til en IDC sokkel. IDC soklen loddes fast på perfboardet, hvilket gør, at der kan kobles et fladkabel på og dermed skabe forbindelse mellem PS3 kontrollerens PCB og veroboardet. Der er ligeledes loddet en GND fra PCB et til perfboardet, som er ført over på veroboardet. Dette ses på figur Figur 8.13: Her ses, hvordan PCB et er sat fast på det mekanisk stabile bræt, samt den påsatte IDC sokkel og GND. Figur 8.14: Billedet viser det samlede system med PCB brættet og veroboardet. Potentiometer Den originale PS3 kontroller anvender et analogt potentiometer til at regulere spændingen i joysticket ift., hvordan joysticket bevæges. Når det bevæges væk fra centrum, bliver modstanden større og spændingen mindre, hvorefter denne spænding påtrykkes PS3 kontrollerens PCB. Et potentiometer er et instrument, som måler spændingen i et kredsløb. Potentiometeret konverterer roterende eller lineære bevægelser fra joysticket ved en ændring af modstanden. Denne ændring kan anvendes til styringen af f.eks. forskellige retninger i et spil. [Toddl, 1975] Et potentiometer ses som en tre-terminal regulerbar modstand. Potentiometeret fungerer således, at en terminal er tilsluttet VCC, en anden til GND og den tredje løber på tværs af et resistorbånd. Resistorbåndet har generelt en lav modstand i den ene ende og dets modstand stiger gradvist til en maksimal modstand i den anden ende. Den tredje terminal fungerer som forbindelse mellem VCC og GND. Brugeren kan justere placeringen af den tredje terminal langs resistorbåndet manuelt ved at bevæge et joystick på PS3 kontrolleren, således at modstanden øges eller formindskes. Når joysticket bevæges, kan strømmen gennem kredsløbet kontrolleres, da potentiometeret afgør modstanden i resistorbåndet, og dermed spændingen, alt efter joystickets placering. [Toddl, 1975] Joystickets placering kan variere ± 45 til højre og venstre, hhv. i positiv og negativ retning på x-aksen, således at spændingen varierer ± 40,0 mv omkring 21 VCC. Ligeledes kan joystickets placering ændres ± 45 frem og tilbage, hhv. i positiv og negativ retning på y-aksen, der også resulterer i en spændingsændring på ± 40 mv omkring 12 VCC. 35 af 74

36 KAPITEL 8. HARDWARE Figur 8.15: Her ses potentiometeret fra PS3 kontrolleren, hvor en terminal er tilsluttet VCC, en terminal til GND og to til resistor båndet. [RDC at ] Veroboard med trykknapper Ved AP konstrueres der et veroboard med ialt 15 små trykknapper, som det ses på figur Disse 15 knapper har den samme opbygning, som den originale PS3 kontroller og kan bruges sammen med de fire store trådløse trykknapper. På dette veroboard er der ligeledes monteret fire dipswitches, så det er muligt at skifte mellem, om det er knapperne på veroboardet eller de fire store trådløse trykknapper, der fungerer som, X, og. På veroboardet er den elektriske switch, der virker som en trykknap styret af MSP430F2274, ligeledes monteret. Det elektriske kredsløb for dette kan ses i bilag A på side 63. Tanken med veroboardet er ikke at erstatte den originale PS3 kontroller, men at supplere de fire store trykknapper med andre funktioner, som de store trykknapper ikke er i stand til at udføre, såsom at tænde og slukke for kontrolleren. Figur 8.16: På billedet ses veroboarded med de 15 små trykknapper, så kontrolleren stadig kan tændes, og hvis der skulle være brug for andre knapper end de fire store trykknapper. 36 af 74

37 K A P I T E L 9 SOFTWARE I det følgende afsnit beskrives det, hvordan softwaren for systemet på den trådløse PS3 kontroller til personer med spastisk cerebral parese er kodet. Til både ED for trykknapperne og AP, er softwaren beskrevet vha. både pseudokode og flowcharts. ED til joysticket er ikke blevet implementeret, men afsnittet herom beskriver, hvordan det kunne have været gjort. Koden til ED med trykknapper og AP, er vedlagt på USB-stick. 9.1 End Device til Knapper Første gang ED et startes, tildeles det en adresse, der gemmes i MSP ens flashhukommelse, som beskrives i bilag C på side 67. Denne adresse er en specifik adresse til det bestemte ED, hvor adressen altid vil forblive den samme, selvom ED et slukkes. Adressen gør, at AP et er i stand til at genkende de forskellige ED er, da de altid er tildelt samme adresse. Efter adressetildelingen initialiseres Basic Clock System, Timer A, Timer B, UART, LED er og knapper. Når ED et er blevet initialiseret, søger det efter et AP, som det kan oprette forbindelse til. Så længe der ikke er forbindelse mellem de to targetboards, blinker ED ets to LED er. Idet der opnås forbindelse mellem de to targetboards, får ED et et interrupt fra radioen og LED erne slukkes. Herefter går ED et i Low Power Mode 1 (LPM1), som er en strømbesparende dvaletilstand. Timer B sættes derefter til at polle de fire trykknapper med en frekvens på 100 Hz, hvor trykknappernes tilstand registreres. Frekvensen styres af timerkrystallen ACLK, som beskrives i bilag C på side 67. Timer B er sat til at køre i up mode. Up mode timeren bruges til at tælle op til en registerværdi TBCCR0, der bestemmes i softwaren. Når timeren har talt op til TBCCR0, sættes et interrupt flag, hvorefter den starter forfra fra nul og igen tæller op til TBCCR0. Figur 9.1: Figuren illustrerer, hvordan timer B tæller op til TBCCR0, hvorefter den starter med at tælle op fra nul igen. Når timer B kommer med et interrupt, tjekkes det, hvorvidt nogen af knapperne er trykket eller sluppet. Knapperne er koblet til MSP430F2274 s port 2, hvor port 2.0 er forbeholdt timerkrystallen ACLK, som styrer timeren, hvorfor knapperne anvender port 2.1 til 2.4. Status fra de 37

38 KAPITEL 9. SOFTWARE fire trykknapper på port 2.1 til port 2.4 sammenlignes med tilstanden fra det forrige timerinterrupt. I så fald der er sket en ændring fra den foregående måling, sendes der en besked til AP, hvor bit et til fire afspejler, hvorvidt de pågældende knapper er trykket eller sluppet. Pin Function Description 1 GND Ground reference 2 VCC Supply voltage 3 P2.0 / ACLK / A0 / OA0I0 General-purpose digital I/O pin / ACLK output / ADC10, analog input A0 4 P2.1 / TAINCLK / SMCLK / A1 / OA0O Generel purpose digital I/O pin / ADC10, analog input A1 / Timer_A, clock signal at INCLK, SMCLK signal output 5 P2.2 / TA0 / A2 / OA0I1 General-purpose digital I/O pin / ADC10, analog input A2 / Timer_A, capture: CCI0B input/bsl receive, compare: OUT0 output 6 P2.3 / TA1 / A3 / VREF- / VeREF- / OA1I1 / OA1O 7 P2.4 / TA2 / A4 / VREF+ / VeREF+ / OA1I0 General-purpose digital I/O pin / Timer_A, capture: CCI1B input, compare: OUT1 / output / ADC10, analog input A3 / negative reference voltage output/input General-purpose digital I/O pin / Timer_A, compare: OUT2 output / ADC10, analog input A4 / positive reference voltage output/input Tabel 9.1: Tabellen viser oversigten over MSP430F2274 ens pinouts, hvor pin 1 bruges til knappernes GND, pin 2 bruges til knappernes VCC, pin 3 kan ikke bruges, da timerkrystallen ACLK forstyrrer denne og pin 4 til 7, der svarer til port 2.1 til port 2.4, kobles til knapperne. [Texas Instuments, 2009] Når en knap er trykket, sendes der et 1-tal på den pågældende knaps bitplacering, og hvis den er sluppet, sendes der et nul. Hvis f.eks. knap et ( ) og fire (X) trykkes ned samtidig, sendes følgende bitmønster til AP: Figur 9.2: Beskeden på 1 byte består af ovenstående bitmønster, hvis knap 1 og 4 trykkes ned. 38 af 74

39 KAPITEL 9. SOFTWARE Figur 9.3: Flowchart over ED, sselfmeasuresem uddybes i flowchart 9.4 på næste side. 39 af 74

40 KAPITEL 9. SOFTWARE Figur 9.4: Flowchart over ED s trykknapper. 40 af 74

41 KAPITEL 9. SOFTWARE 9.2 End Device til joystick Softwaren til accelerometeret, der sørger for måling af x-, y- og z-koordinaterne, udleveres sammen med det pågældende accelerometer, hvilket af denne grund ikke beskrives i det følgende afsnit. ED til joysticket er ikke blevet implementeret, men det følgende afsnit beskriver, hvordan det kunne have været gjort. De optagede signaler fra accelerometeret er ikke i grader og skal derfor tilpasses til et output, der kan styre PS3 kontrolleren. Spændingen bestemmes i afsnit på side 35 om potentiometeret til at variere ± 40,0 mv omkring 1 2 VCC, hvilket outputsignalet fra accelerometeret skal tilpasses. Det digitale output fra accelerometeret bestemmes i forhold til antallet af grader, som accelerometeret tiltes. På trods af, at accelerometeret er et 3-akse accelerometer, er der kun behov for x- og y-retningen for at anvende det til et joystick. Retningerne på accelerometeret kan ses på figur 9.5. Figur 9.5: Figuren viser accelerometeret ADXL345, hvor x- og y-aksen er vist. Den maksimale vinkel, accelerometeret skal tiltes, defineres til at være ± 45. Selvom den maksimale vinkel fastsættes til ± 45, betyder det ikke nødvendigvis, at det pågældende joystick ikke kan tiltes mere end dette, men at accelerometeret kun sender den maksimale værdi, selvom joysticket tiltes mere end 45. De målte værdier kan så bruges til, at PS3 kontrolleren fortolker, hvor skarpt f.eks. en bil skal dreje til venstre eller højre. De tilhørende målte værdier fra accelerometeret til antallet af grader accelerometeret tiltes, kan ses i tabellerne i bilag B på side af 74