2025年升降梯行業現狀分析：亞太地區成為增長核心

  中國報告大廳網訊，2025年，隨著智能家居和物聯網技術的快速發展，升降梯行業迎來了新的發展機遇。語音識別技術的引入，使得升降梯的自動控制更加便捷和高效。本文將介紹一種基於語音識別的升降梯自動控制系統的設計與實現，探討其硬體設計、軟體設計以及測試結果，展示其在智能家居等物聯網應用中的潛力。

  一、升降梯自動控制系統的背景與需求

  《2025-2030年中國升降梯行業市場供需及重點企業投資評估研究分析報告》指出，近年來，隨著環保理念的普及和科技的進步，人們對自動控制、便攜性和實用性的生活方式的需求日益增長。傳統的固定式人字梯和升降式工作檯存在諸多不便，如升降靈活性差、安全性低、不便於攜帶等問題，嚴重影響了室內裝修工作的效率和安全性。為了滿足人們對更自動、更安全、更高效工作方式的追求，研究者們設計了一種便攜、可自動控制的升降梯系統。

  二、升降梯自動控制系統的硬體設計

  (一)系統整體框架

  該升降梯自動控制系統以STM32F103單片機為主控晶片，集成了壓力傳感模塊、測速模塊、語音識別模塊和電機驅動模塊。

  輸入裝置主要包括壓力傳感稱重模塊、測速模塊、語音識別模塊。其中，壓力傳感稱重模塊用於檢測物體的重量，測速模塊用於測量升降梯的升降速度，語音識別模塊用於接收用戶指令。輸出裝置主要包括電機驅動模塊，用於驅動升降梯的升降。

  (二)主控晶片

  系統採用STM32F103單片機作為主控晶片。該單片機基於Cortex-M3核心，具有72MHz的CPU速度和最高1MB的快閃記憶體容量，能夠快速處理數據和執行程序。此外，該晶片還具有高性能、低功耗、高運算能力以及強大的開發工具支持等特點。在升降梯系統中，主控晶片承擔核心控制和處理任務，確保系統按照預定的工作方式穩定運行。

  (三)輸入模塊

  1. 壓力傳感稱重子模塊

  壓力傳感稱重模塊的主要功能是將物體的重量轉化為電信號，以便進行測量和控制。該模塊採用HX711稱重傳感器，具有高精度、低噪聲、可調增益、低功耗、數字接口的特點。該模塊用於檢測物體的重量，並將檢測結果反饋給主控晶片，防止物體重量過重損壞系統，其承重上限為100kg。該壓力傳感稱重模塊的TX口和RX口用於串行通信的數據傳輸，分別與單片機的PA9口和PA10口連接，實現信息的傳輸。

  2. 測速子模塊

  測速模塊用於測量升降梯的升降速度，並將檢測結果實時反饋給主控晶片，便於用戶進行調控。該模塊採用3144E霍爾傳感器，具有高精度、低成本和高可靠性的特點。測速方法主要包括M法、T法與M/T法，其測速原理分別見式(1)、式(2)和式(3)。其中，M法又稱為頻率法，T法又稱為周期法。該測速模塊的OUT口為輸出口，與單片機的A1口連接進行信息傳輸。

  3. 語音識別子模塊

  語音識別子模塊用於實現人機語音交互，使設備能夠理解和響應用戶的語音指令。該模塊採用SNR8016VR-M語音識別晶片，其工作電壓為5V，待機電流為50mA，工作溫度範圍為-20~60℃，支持功放輸出DAC，通信方式採用UART/IO，支持最長240s的音頻識別，模塊尺寸為28mm×40mm，可儲存160個語音指令。該模塊具有簡單易用、可定製性、高性能的特點，技術人員提前錄入語音指令，用戶通過輸入相應語音指令即可控制升降梯的上升或下降，從而實現升降梯系統的自動控制。該語音模塊的OUT1口和OUT2口為輸出口，分別與單片機的PA4口和PA5口連接進行信息傳輸。

  (四)輸出模塊

  電機的主要功能是驅動踏板上升或下降，採用42BYGH34BYGH電機，其步距角為1.8°，步距角精度為±5%。在額定電流下，兩相通電時，電機的溫度不應超過80℃。該電機可以在-20~50℃的環境中正常工作，並且具備500V AC的介電強度，可持續1min而不被擊穿，表明電機能夠承受較高的電壓。此外，該電機還具有能量轉換效率高、運行高效、可逆性強和可控性好的特點。單片機將處理後的信息和數據發送給電機，電機驅動踏板運動，從而實現系統的升降功能。

  三、升降梯自動控制系統的軟體設計

  (一)系統軟體主流程

  圖3所示為系統軟體的主流程，該流程圖展示了基於單片機的語音控制電機啟動的過程。整個流程從單片機初始化開始，經過語音檢測、語音識別、語音正確性驗證，最終實現電機啟動，形成了一個完整的控制邏輯。

  開始 單片機初始化 是否檢測到語音 N Y 對語音進行識別 是否為正確語音 電機啟動 結束圖3 系統軟體主流程

  單片機初始化：在這一階段，單片機將進行一系列的基礎設置和配置，以確保其能夠正常工作。初始化內容包括時鐘設置、埠配置、中斷使能等，這些步驟為後續的語音控制和電機驅動提供了必要的硬體支持。

  語音檢測：單片機通過連接的語音採集設備(如麥克風)來監聽環境聲音，並嘗試檢測特定的語音指令。如果成功檢測到該語音指令，流程繼續進入下一階段;否則，單片機將保持當前狀態，繼續監聽語音。

  語音識別：單片機將對接收到的語音信號進行處理和分析，以識別出具體的語音內容。這通常涉及到音頻信號的濾波、特徵提取、模式匹配等操作。通過這些處理，單片機能夠判斷接收到的語音是否符合預期的指令格式和內容。

  語音正確性驗證：單片機將比對識別出的語音指令與預設的正確指令是否一致。如果識別出的語音與預設指令相符，說明用戶發出了正確的語音控制命令;否則，單片機將忽略該指令，並返回到監聽語音的狀態。

  電機啟動：當驗證語音指令正確無誤後，單片機將根據接收到的語音指令，向電機驅動器發送控制信號，驅動電機按照預設方式運行。通過這一步驟，用戶可以通過語音指令實現對電機的遠程控制。

  (二)語音識別流程

  升降梯行業現狀分析指出，系統接收到預設語音後，會判斷該語音是否為中文。如果語音是中文，系統會根據中文語音指令執行相應的功能或任務。如果語音不是中文，則默認為英文。當指令為「up」時執行「上升」操作，當指令為「down」時則執行「下降」操作。這個循環過程將持續進行，直到滿足某個結束條件(語音不符合預設要求或者達到預設的循環次數等)。一旦滿足結束條件，整個流程結束。

  四、總結

  本文提出了一種基於STM32單片機的語音識別升降梯自動控制系統。該系統採用STM32作為主控制器，集成了壓力傳感稱重模塊、測速模塊、電機驅動模塊和語音識別模塊。其中，壓力傳感稱重模塊實時監測系統的載荷情況，測速模塊用於實時測量系統的運行速度，電機驅動模塊負責控制電機的啟停和運動方向，以實現系統的運動，語音識別模塊採用先進的語音識別算法，使得用戶可以通過語音指令控制系統的運行。測試結果表明，該系統運行穩定，能夠有效地降低能源開銷，同時還具備良好的普適性，是智能家居等物聯網應用的理想選擇。

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