汪勇

(宿遷學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 宿遷 223800)

隨著科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)水平的不斷發(fā)展提升，在一定程度上推動(dòng)了智能導(dǎo)引系統(tǒng)的進(jìn)一步研究與發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代化技術(shù)下智能導(dǎo)引系統(tǒng)的精確性以及便攜式、場(chǎng)景化等需求有更好的滿足和實(shí)現(xiàn)，成為現(xiàn)代生產(chǎn)與設(shè)計(jì)領(lǐng)域研究和關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容之一。另外，觸摸屏作為現(xiàn)代信息技術(shù)與生產(chǎn)能力支持下的一種顯示設(shè)備，不僅操作使用簡(jiǎn)便，且價(jià)格成本也相對(duì)較低，因此，在智能導(dǎo)引系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究發(fā)展中，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的嵌入式系統(tǒng)與觸摸屏技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行以獨(dú)立導(dǎo)引以及具有用戶交互功能的新的系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)設(shè)計(jì)與研究應(yīng)用，其價(jià)值作用和意義更為顯著。下文將結(jié)合現(xiàn)有的研究理論和成果，提出一種基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引控制系統(tǒng)，并對(duì)其具體設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)其設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證研究。

1 基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

1.1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文所提出的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，是采用嵌入式系統(tǒng)功能，由STM32F103VET6 微處理器主板與SD 卡、觸摸屏等構(gòu)成的導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)。其中，在進(jìn)行觸摸屏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，根據(jù)現(xiàn)有研究理論，觸摸屏一般會(huì)與液晶顯示屏以及控制芯片等結(jié)構(gòu)部件相互結(jié)合設(shè)計(jì)運(yùn)用，以形成相應(yīng)的具有便攜式與交互性功能的輸入和輸出顯示系統(tǒng)。此外，本文所提出的設(shè)計(jì)方案中，觸摸屏為3.2 英寸的LED 觸摸顯示屏，而SD 卡的存儲(chǔ)容量為2G。如圖1 所示，即為該觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)圖1 可以看出，該導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)的硬件組成主要包含TSC2046 觸摸控制器以及觸摸屏、ILI9341液晶控制器、微控制器、TSC2046 觸摸控制器、彩色顯示屏等，該系統(tǒng)平臺(tái)通過四線電阻式觸摸屏對(duì)外部觸摸動(dòng)作進(jìn)行感知，并通過專用的四線電阻式觸摸屏的TSC2046 觸摸控制器與微處理器等相互作用實(shí)現(xiàn)外部觸摸信號(hào)的采集實(shí)現(xiàn)，再將相應(yīng)的電壓信號(hào)利用SPI 總線向微處理器中進(jìn)行傳輸，以進(jìn)行該導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集與輸入支持。在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與輸入后，由導(dǎo)引系統(tǒng)的處理器芯片進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中是結(jié)合所輸入電壓值的對(duì)應(yīng)空間坐標(biāo)線性關(guān)系與觸摸屏的觸摸點(diǎn)對(duì)應(yīng)坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的，對(duì)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)利用SPI 通信接口進(jìn)行觸摸屏控制器的命令操作，并將觸摸屏控制器中的相應(yīng)坐標(biāo)信息向微控制器中傳輸，由微控制器進(jìn)行處理。其中，STM32F103VET6微處理器主板對(duì)觸摸坐標(biāo)信息與所對(duì)應(yīng)有效區(qū)域進(jìn)行判斷后，實(shí)現(xiàn)SD 卡中對(duì)應(yīng)圖片信息在FSMC 接口的通信支持下向ILI9341 控制器中寫入，以實(shí)現(xiàn)不同圖片與觸摸屏對(duì)應(yīng)觸摸坐標(biāo)信息的切換控制，完成對(duì)導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)的場(chǎng)景化導(dǎo)引。

上述基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)中，觸摸屏是采用控制方式相對(duì)簡(jiǎn)單并且價(jià)格成本較低的電阻式觸摸屏，其在工作運(yùn)行中，在接收觸摸動(dòng)作指令后，觸摸屏中阻性材料一端參考電壓會(huì)與另一端接地電壓之間形成沿坐標(biāo)方向運(yùn)行的均勻電場(chǎng)，并且因觸摸動(dòng)作點(diǎn)位置的電壓與其到電極之間的距離為線性關(guān)系，因此能夠通過觸摸動(dòng)作點(diǎn)電壓變化對(duì)觸摸動(dòng)作點(diǎn)與觸摸屏阻性材料和動(dòng)作點(diǎn)之間的距離變化進(jìn)行反映，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)觸摸動(dòng)作點(diǎn)的電壓值計(jì)算測(cè)量，并在改變電場(chǎng)方向的情況對(duì)其相應(yīng)的方向坐標(biāo)進(jìn)行確定，滿足觸摸屏的觸摸感應(yīng)功能。此外，該系統(tǒng)平臺(tái)中的TSC2046 控制器屬于一種寄存器型A/D 轉(zhuǎn)換器，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣的過程中還具有保持功能。而ILI9341 控制器則是具有TFT 液晶顯示的單芯片控制驅(qū)動(dòng)器，能夠通過液晶顯示對(duì)其控制解決方案進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，主要由320 通道柵極驅(qū)動(dòng)器與720 通道源極驅(qū)動(dòng)器、具有圖形顯示的GRAM、供電電路等構(gòu)成。

1.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)中，首先需要根據(jù)上述所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)情況，在對(duì)有關(guān)軟件系統(tǒng)進(jìn)行初始化，初始化內(nèi)容包含系統(tǒng)的串口以及時(shí)鐘、液晶顯示、觸摸屏控以及SD 卡等系統(tǒng)程序；此外，需要進(jìn)行觸摸屏導(dǎo)引控制平臺(tái)的觸摸屏觸摸功能校準(zhǔn)，以確保觸摸的準(zhǔn)確性。同時(shí)對(duì)觸摸區(qū)域進(jìn)行判斷，結(jié)合相應(yīng)的觸摸區(qū)域設(shè)置對(duì)相應(yīng)的觸摸響應(yīng)以及圖片切換效果等進(jìn)行判斷，以確保在觸摸導(dǎo)引控制過程中觸摸與導(dǎo)引控制的效果。如圖2 所示，即為基于STM32F103VET6的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)流程示意圖。

圖2 基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)流程示意圖

2 基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)分析

根據(jù)上述對(duì)基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)分析，為對(duì)該系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用可行性進(jìn)行驗(yàn)證，為相關(guān)實(shí)踐及研究提供參考。結(jié)合上述對(duì)該系統(tǒng)平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)與軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析，在完成該系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)后，以某公園的真實(shí)場(chǎng)景為例，采用該基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行引導(dǎo)模擬與仿真實(shí)現(xiàn)，以根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)該系統(tǒng)平臺(tái)的功能進(jìn)行驗(yàn)證評(píng)價(jià)。如下圖3 中（1）和（2）所示，分別為根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案進(jìn)行相應(yīng)的基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，對(duì)該系統(tǒng)平臺(tái)的觸摸屏校準(zhǔn)設(shè)置以及進(jìn)行某公園真實(shí)場(chǎng)景引導(dǎo)的圖片切換效果示意圖。根據(jù)下圖的仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M分析效果可以看出，該系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案具有可行性，并且在實(shí)際應(yīng)用中能夠根據(jù)觸摸動(dòng)作要求進(jìn)行場(chǎng)景圖片之間的合理切換，滿足相應(yīng)的場(chǎng)景導(dǎo)引功能。

圖3 基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果

此外，根據(jù)實(shí)踐驗(yàn)證分析，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所開發(fā)設(shè)計(jì)的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)，不僅在公園等位置導(dǎo)引中能夠?qū)崿F(xiàn)場(chǎng)景的自主導(dǎo)引，而且在醫(yī)院以及多種旅游景點(diǎn)、圖書館等場(chǎng)所也能夠滿足其自主導(dǎo)引功能，在一定程度上減輕其人工導(dǎo)引的工作量，并且具有較為突出的便攜性與操作簡(jiǎn)單性等特點(diǎn)，能夠在有關(guān)實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)較好的推廣應(yīng)用。

3 結(jié)語

總之，本文通過提出一種基于STM32F103VET6的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其具體設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)該系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證分析，在推進(jìn)智能導(dǎo)引系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究進(jìn)一步發(fā)展方面具有相應(yīng)的作用。