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【摘要】本文设计了一个使用触摸屏和声控芯片进行控制的爬步机控制器系统，该控制系统实现爬步机的抬升，运行，停止等功能。硬件电路主要采用STC10L08XE芯片，触摸屏，声控芯片LD3320和电机驱动电路等设计，软件编程在KEIL环境下实现。
【关键词】触摸屏；爬步机；声控
1.引言
随着社会发展，技术进步，触摸屏越来越贴近我们的生活，而在工业产品中的发展趋势越来越人性化，人机交互越来越高级化，传统的按键方式已经不能满足人们的需求，在产品设计中加入触摸屏和声控等高级控制方式可以更好的为使用者服务。
2.控制系统硬件设计思路
爬步机控制器系统的硬件结构图如图1所示，单片机通过使用者按下触摸屏相应的按键信号或是声控芯片集到的声音信号对电机控制，实现爬步机的启动，停止，抬升，下降。
触摸屏的主要功能是控制和显示爬步机的运行状态，使用者通过屏上的虚拟按键对爬步机进行控制；声控芯片的作用是检测当前环境下的语音信号，并且把当前语音信号传递给控制芯片，本语音芯片会过自动滤一些无用的声音信号，提高声音判断精度；主控芯片的作用是接收触摸屏和声控芯片的信号，分析判断是否有用，然后对爬步机进行相应的控制。
2.1 控制芯片的设计
本控制器采用STC10L08XE芯片做控制芯片。该芯片3.3V电压供电，具有SCI，定时器，外部定时器等功能，成本低廉，使用方便，可以实现本控制器功能的要求。
2.2 声控芯片的设计
声控芯片采用LD3320声控模块，LD3320是ICRoute生产的基于非特定人语音识别技术的语音识别/声控芯片，不需要外接任何的辅助芯片如Flash、RAM、加密芯片等，直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别/声控/人机对话功能。并且，识别的关键词语列表是可以任意动态编辑。
2.3 电机驱动电路设计
本设计需要驱动2个抬升电机，4个爬步带直流电机。因为控制爬步带抬升下降的电机是24V直流电机，不需要调速，控制方案直接采用继电器，本方案特点成本低，控制简单；控制爬步带运行的也是24V直流电机，需要调速功能，采用AQMD2410NS直流电机驱动板，本驱动器支持电机电压9V～24V，最大持续负载电流10A，支持电机正反转双向调速，支持PWM、转矩、闭环多种调速方式，可以满足设计要求。
2.4 电源的设计
本设计中电源采用江苏铭纬公司的S-145-24，和S-145-5的电源，S-145-24电源为电机提供24电压与最大6A的电流，S-145-5为单片机、触摸屏、声控芯片、继电器和驱动模块提供5V电压，保障控制系统的正常运行。
3.程序设计
3.1 触摸屏控制界面的设计
触摸屏界面直接面对用户，所以设计一个简介实用易于操作的界面对用户的操作体验起到一个很重要的作用。本系统的触摸屏设计界面如图2所示。
控制界面由启动、停止、抬升、下降、加速、减速、主动、被动按键组成，在主动模式下带动爬步带的电机是停止的，人靠自己的驱动爬步带达到锻炼身体的目的，在被动模式下，带动爬步带的电机的启动的，人在爬步机上顺着爬步带运动，达到锻炼身体的目的；使用者可以点击抬升和下降键来把爬步机调到一个合适的高度；加速和减速用来调节在被动模式下，爬步带的运行速度。
3.2 下位机程序设计
本系统单片机程序主要用C语言编写，下位机程序主要完成与触摸屏的串口通信，启动声控芯片并且得到声控芯片的声音信息，控制电机的正反转、停止和调节电机的转速的功能。程序流程图如图3所示。
4.小结
实验证明在爬步机中采用触摸屏和声控模块可以更好的实现对爬步机的控制，简单易于操作。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社， 1983：32-168.
[2]李正军.计算机控制系统[M].北京：机械工业出版社， 2005：26-33.
项目来源：上海市大学生科创项目（项目编号：2011SCX121）。
作者简介：
王景夏，男，现就读于上海电机学院。
尹燕华，男，现就读于上海电机学院。
赖晖晖，男，现就读于上海电机学院。
汪满海，男，现就读于上海电机学院。
【关键词】触摸屏；爬步机；声控
1.引言
随着社会发展，技术进步，触摸屏越来越贴近我们的生活，而在工业产品中的发展趋势越来越人性化，人机交互越来越高级化，传统的按键方式已经不能满足人们的需求，在产品设计中加入触摸屏和声控等高级控制方式可以更好的为使用者服务。
2.控制系统硬件设计思路
爬步机控制器系统的硬件结构图如图1所示，单片机通过使用者按下触摸屏相应的按键信号或是声控芯片集到的声音信号对电机控制，实现爬步机的启动，停止，抬升，下降。
触摸屏的主要功能是控制和显示爬步机的运行状态，使用者通过屏上的虚拟按键对爬步机进行控制；声控芯片的作用是检测当前环境下的语音信号，并且把当前语音信号传递给控制芯片，本语音芯片会过自动滤一些无用的声音信号，提高声音判断精度；主控芯片的作用是接收触摸屏和声控芯片的信号，分析判断是否有用，然后对爬步机进行相应的控制。
2.1 控制芯片的设计
本控制器采用STC10L08XE芯片做控制芯片。该芯片3.3V电压供电，具有SCI，定时器，外部定时器等功能，成本低廉，使用方便，可以实现本控制器功能的要求。
2.2 声控芯片的设计
声控芯片采用LD3320声控模块，LD3320是ICRoute生产的基于非特定人语音识别技术的语音识别/声控芯片，不需要外接任何的辅助芯片如Flash、RAM、加密芯片等，直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别/声控/人机对话功能。并且，识别的关键词语列表是可以任意动态编辑。
2.3 电机驱动电路设计
本设计需要驱动2个抬升电机，4个爬步带直流电机。因为控制爬步带抬升下降的电机是24V直流电机，不需要调速，控制方案直接采用继电器，本方案特点成本低，控制简单；控制爬步带运行的也是24V直流电机，需要调速功能，采用AQMD2410NS直流电机驱动板，本驱动器支持电机电压9V～24V，最大持续负载电流10A，支持电机正反转双向调速，支持PWM、转矩、闭环多种调速方式，可以满足设计要求。
2.4 电源的设计
本设计中电源采用江苏铭纬公司的S-145-24，和S-145-5的电源，S-145-24电源为电机提供24电压与最大6A的电流，S-145-5为单片机、触摸屏、声控芯片、继电器和驱动模块提供5V电压，保障控制系统的正常运行。
3.程序设计
3.1 触摸屏控制界面的设计
触摸屏界面直接面对用户，所以设计一个简介实用易于操作的界面对用户的操作体验起到一个很重要的作用。本系统的触摸屏设计界面如图2所示。
控制界面由启动、停止、抬升、下降、加速、减速、主动、被动按键组成，在主动模式下带动爬步带的电机是停止的，人靠自己的驱动爬步带达到锻炼身体的目的，在被动模式下，带动爬步带的电机的启动的，人在爬步机上顺着爬步带运动，达到锻炼身体的目的；使用者可以点击抬升和下降键来把爬步机调到一个合适的高度；加速和减速用来调节在被动模式下，爬步带的运行速度。
3.2 下位机程序设计
本系统单片机程序主要用C语言编写，下位机程序主要完成与触摸屏的串口通信，启动声控芯片并且得到声控芯片的声音信息，控制电机的正反转、停止和调节电机的转速的功能。程序流程图如图3所示。
4.小结
实验证明在爬步机中采用触摸屏和声控模块可以更好的实现对爬步机的控制，简单易于操作。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社， 1983：32-168.
[2]李正军.计算机控制系统[M].北京：机械工业出版社， 2005：26-33.
项目来源：上海市大学生科创项目（项目编号：2011SCX121）。
作者简介：
王景夏，男，现就读于上海电机学院。
尹燕华，男，现就读于上海电机学院。
赖晖晖，男，现就读于上海电机学院。
汪满海，男，现就读于上海电机学院。