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

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，在一定程度上推動了智能導(dǎo)引系統(tǒng)的進(jìn)一步研究與發(fā)展，對現(xiàn)代化技術(shù)下智能導(dǎo)引系統(tǒng)的精確性以及便攜式、場景化等需求有更好的滿足和實現(xiàn)，成為現(xiàn)代生產(chǎn)與設(shè)計領(lǐng)域研究和關(guān)注的重點內(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，不僅操作使用簡便，且價格成本也相對較低，因此，在智能導(dǎo)引系統(tǒng)的設(shè)計與研究發(fā)展中，將計算機(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)行以獨立導(dǎo)引以及具有用戶交互功能的新的系統(tǒng)平臺開發(fā)設(shè)計與研究應(yīng)用，其價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)，并對其具體設(shè)計進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，通過仿真實驗對其設(shè)計應(yīng)用進(jìn)行驗證研究。

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

1.1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文所提出的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計方案，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。其中，在進(jìn)行觸摸屏結(jié)構(gòu)設(shè)計中，根據(jù)現(xiàn)有研究理論，觸摸屏一般會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)計運用，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)計方案中，觸摸屏為3.2 英寸的LED 觸摸顯示屏，而SD 卡的存儲容量為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)平臺通過四線電阻式觸摸屏對外部觸摸動作進(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現(xiàn)外部觸摸信號的采集實現(xiàn)，再將相應(yīng)的電壓信號利用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)控制平臺的數(shù)據(jù)采集與輸入支持。在實現(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應(yīng)空間坐標(biāo)線性關(guān)系與觸摸屏的觸摸點對應(yīng)坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的，對轉(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微處理器主板對觸摸坐標(biāo)信息與所對應(yīng)有效區(qū)域進(jìn)行判斷后，實現(xiàn)SD 卡中對應(yīng)圖片信息在FSMC 接口的通信支持下向ILI9341 控制器中寫入，以實現(xiàn)不同圖片與觸摸屏對應(yīng)觸摸坐標(biāo)信息的切換控制，完成對導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺的場景化導(dǎo)引。

上述基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺硬件結(jié)構(gòu)中，觸摸屏是采用控制方式相對簡單并且價格成本較低的電阻式觸摸屏，其在工作運行中，在接收觸摸動作指令后，觸摸屏中阻性材料一端參考電壓會與另一端接地電壓之間形成沿坐標(biāo)方向運行的均勻電場，并且因觸摸動作點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作點電壓變化對觸摸動作點與觸摸屏阻性材料和動作點之間的距離變化進(jìn)行反映，進(jìn)而實現(xiàn)觸摸動作點的電壓值計算測量，并在改變電場方向的情況對其相應(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)平臺中的TSC2046 控制器屬于一種寄存器型A/D 轉(zhuǎn)換器，在實現(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)動器，能夠通過液晶顯示對其控制解決方案進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，主要由320 通道柵極驅(qū)動器與720 通道源極驅(qū)動器、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

基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺軟件設(shè)計中，首先需要根據(jù)上述所設(shè)計的硬件系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)情況，在對有關(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)引控制平臺的觸摸屏觸摸功能校準(zhǔn)，以確保觸摸的準(zhǔn)確性。同時對觸摸區(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)控制平臺軟件設(shè)計流程示意圖。

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

2 基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)仿真實驗分析

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

圖3 基于STM32F103VET6 的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺仿真實驗結(jié)果

此外，根據(jù)實踐驗證分析，根據(jù)上述設(shè)計方案所開發(fā)設(shè)計的觸摸屏導(dǎo)引系統(tǒng)控制平臺，不僅在公園等位置導(dǎo)引中能夠?qū)崿F(xiàn)場景的自主導(dǎo)引，而且在醫(yī)院以及多種旅游景點、圖書館等場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單性等特點，能夠在有關(guān)實踐中實現(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)控制平臺設(shè)計方案，并對其具體設(shè)計進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上通過仿真實驗對該系統(tǒng)平臺的設(shè)計應(yīng)用進(jìn)行驗證分析，在推進(jìn)智能導(dǎo)引系統(tǒng)的設(shè)計與研究進(jìn)一步發(fā)展方面具有相應(yīng)的作用。