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摘要：文章設計了一款基于STM32平臺的語音控制系統，該系統除具備一些基本的IO控制功能外，還可以方便集成語音交互控制等各類智能化功能，將該系統應用于工業機器人自動化生產系統中，可以提高工業機器人的智能化，滿足一些特殊的應用場景。

關鍵詞：STM32；語音控制；工業機器人

1概述

隨著德國工業4.0與中國制造2025計劃的提出，傳統制造業的產業改造升級需求變得日益迫切。工業機器人作為智能制造的重要部分，目前已經深入應用于很多傳統的制造業[1]。工業機器人作為自動化生產系統中的一部分，經常將其控制器與可編程控制器（PLC）配合，構成一個完整的自動化生產線的控制系統。本論文嘗試將電子領域常用的嵌入式系統技術替代傳統的工業用PLC，使用STM32平臺開發控制系統。該平臺采用模塊化的設計方式，除具備一些基本I/O功能、觸摸屏功能外，還可以方便的增加各種智能化功能，如語音交互等。從而實現通過語音交互控制工業機器人，提高工業機器人的智能化，滿足一些特殊的應用場景。

2系統硬件設計

2.1系統整體硬件設計

系統硬件設計的整體框圖如圖1所示，STM32控制系統的核心處理器采用STM32平臺M3系列芯片，通過連接相應的外圍模塊，包括各類開關、傳感器，觸摸屏，繼電器模塊，語音識別和語音合成模塊構成整個控制系統。STM32控制系統與工業機器人之間通過RS485總線進行數據傳輸，以此來控制工業機器人做相應的動作。

2.2系統重要模塊硬件設計

本系統的核心控制器采用STM32F103xC[2]處理器，該處理器使用高性能的ARMCortexTM-M332位的RISC內核，工作頻率為72MHz，內置高速存儲器（高達512K字節的閃存和64K字節的SRAM），豐富的增強I/O端口。包含3個12位的ADC、4個通用16位定時器和2個PWM定時器，還包含標準和先進的通信接口：多達2個I2C接口、3個SPI接口、2個I2S接口、1個SDIO接口、5個USART接口、一個USB接口和一個CAN接口。系統中的語音交互模塊使用的芯片為LD3320[3]語音芯片，LD3320基于非特定人語音識別技術，不需要用戶進行錄音訓練，同時芯片集成了高精度的A/D和D/A接口，不再需要外接輔助的Flash和RAM，使用起來非常方便。該語音交互模塊與STM32控制器之間的通信方式可以采用并行口通信或者SPI通信的方式，本系統中采用了并行通信的方式控制該語音交互模塊，該模塊與STM32控制器的接口電路原理圖如圖2所示。

3系統軟件設計

本系統軟件設計分為STM32控制系統程序和工業機器人程序兩部分，STM32控制系統程序采用C語言以及KEIL開發軟件進行開發，工業機器人程序使用工業機器人專用編程語言進行開發，STM32控制系統與工業機器人之間的通信通過串口通信的方式實現。

3.1STM32控制系統軟件設計

STM32控制系統上電首先進行初始化工作，將系統控制的各個模塊進行初始化，包括語音交互模塊、觸摸屏模塊以及串口通信的軟件初始化。初始化結束后必須按下啟動按鈕系統才可正常進行工作，正常工作情況下，如有語音信號輸入，語音交互模塊進行關鍵詞識別，系統便會根據不同的關鍵詞對應控制工業機器人實現不同的動作，LD3320語音芯片最大支持50種關鍵詞識別，可以定義50項不同工作，本文只實驗性的測試了兩種不同的動作控制，后期可以根據實際項目需要繼續添加。系統主程序流程圖如圖3所示。

3.2工業機器人軟件設計

本文采用的工業機器人為ABB六軸工業機器人，型號為IRB120，ABB工業機器人使用RAPID語言進行編程，系統啟動后首先進行初始化，主要為串口通信的軟件初始化，初始化結束后，機器人等待STM32發送的串口數據，若收到動作1數據，則機器人相應執行動作1，不用的數據可以控制機器人執行相應不同的動作。具體程序流程圖如圖4所示。

4結束語

本文設計應用于工業機器人自動化生產線的STM32控制系統，從功能上可以替代傳統的自動化系統中的可編程控制器（PLC），同時加入語音交互控制的功能，滿足一些特殊的工業機器人應用場景，由于嵌入式系統的可擴展性非常強，后期還可以增加更多智能化的功能，如自動化流水線數據上傳云端、電腦端、手機端遠程控制[4]等，滿足各類智能化制造場景的需要。

參考文獻：

[1]王田苗，陶永.我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略[J].機械工程學報，2014，5（9）：1-13.

[2]STM32F103Xc數據手冊[EB/OL].

[4]李濤，馬殷元.基于STM32的GPRS遠程監測終端設計[J].電子世界，2012，6：126-127.

作者：王立鋼 耿金良 單位：廣東職業技術學院