基于單片機的電子導(dǎo)游機設(shè)計

俞閩京YU Min-jing；黃陽HUANG Yang；韓雨佳HAN Yu-jia；劉珈池LIU Jia-chi

（東北石油大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，大慶 163318）

（School of Electrical Engineering &Information，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China）

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，外出旅游逐漸成為時尚。然而隨著旅游業(yè)的發(fā)展，導(dǎo)游數(shù)量不足、服務(wù)質(zhì)量參差不齊的問題日趨嚴重。電子導(dǎo)游機應(yīng)運而生，它不僅在功能上能夠完全取代傳統(tǒng)人工導(dǎo)游，而且電子導(dǎo)游機與人工導(dǎo)游相比，還能避免由于導(dǎo)游個人因素帶來的服務(wù)質(zhì)量的不穩(wěn)定性，同時能夠為游客提供更加全面客觀的服務(wù)，在技術(shù)上推動了自助游的發(fā)展。

1 電子導(dǎo)游的基本結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的電子導(dǎo)游機是以GPS 為基礎(chǔ)技術(shù)進行開發(fā)的，不僅在成本上比較昂貴，而且在景區(qū)實時定位方面也略顯不足?；趥鹘y(tǒng)電子導(dǎo)游機的缺點，我們決定不使用GPS 技術(shù)為基礎(chǔ)技術(shù)，而是開發(fā)一款可以實現(xiàn)景點與電子導(dǎo)游機實時通信的自主導(dǎo)游系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)工作原理

電子導(dǎo)游機分為信標端和導(dǎo)游機兩個部分。信標端是一個安裝在景點景區(qū)的通信發(fā)射裝置，當游客經(jīng)過此處并觸發(fā)信標端，信標端就會自動發(fā)射對應(yīng)的地理語音地址。導(dǎo)游機由游客佩戴，接收來自信標端發(fā)射的地理語音坐標，當游客按下導(dǎo)游機上的“PLAY”按鍵時，導(dǎo)游機就會播放與當下地理坐標對應(yīng)的語音介紹，同時導(dǎo)游機有耳機音頻輸出。游客在無形中已經(jīng)將自我定位完成，大大減少了設(shè)計導(dǎo)游機的前期成本，而且在導(dǎo)游服務(wù)方面的體驗一點也不遜色于人工導(dǎo)游，該套設(shè)備性價比較高。

3 系統(tǒng)設(shè)計基本思路

首先利用紅外傳感器檢測游客是否經(jīng)過，通過單片機將傳感器傳輸回來的信號進行處理，與內(nèi)部的地理坐標進行對應(yīng)，然后利用2.4GHz 無線通訊技術(shù)將相應(yīng)的地理坐標發(fā)送到游客端。游客端接收來自信標端的地理語音信號,由單片機控制游客端內(nèi)部的語音芯片播放相應(yīng)的地理語音，然后經(jīng)耳機將音頻輸出供游客收聽。如圖1 所示為系統(tǒng)的設(shè)計框圖。

圖1 系統(tǒng)框圖

4 芯片的選型

導(dǎo)游機兩部分的主控芯片采用STC89C52 單片機，主要考慮到設(shè)計成本以及功能的實現(xiàn)。STC89C52 單片機集成了時鐘輸出和向上或向下計數(shù)器等多種功能，基于以上的強大功能，它完全能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)游機所需的硬件支持。同時，在設(shè)計應(yīng)用中STC89C52 單片機有很多顯著的優(yōu)勢，它不需要代碼燒寫器，只需借助PC 機的串口輸出和極為簡單的下載電路，便可將程序通過串行方式寫入單片機。并且下載電路可設(shè)計在系統(tǒng)中，可以隨時修改單片機的軟件而不對硬件做任何改變。

語音芯片采用WT588D 多語種語音芯片，它能夠與主控芯片實現(xiàn)一線串口通信，由單片機來控制語音芯片播放特定的語音，同時通過外接按鍵來實現(xiàn)音量的調(diào)節(jié)以及暫停功能，使游客完全實現(xiàn)自助游，并且人性化的暫停功能使游客在旅行時即使遇到一些突發(fā)狀況也不會錯過景點的講解。

本設(shè)計采用NRF24L01 無線收發(fā)模塊作為無線通訊裝置，NRF24L01 是一款工作在2.4GHZ～2.5GHZ 世界通用的ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片，該裝置輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI 接口進行設(shè)置，幾乎可以連接到各種單片機芯片，并完成無線數(shù)據(jù)收發(fā)工作。它采用FSK 調(diào)制，內(nèi)部集成NORDIC 自己的Enhanced Short Burst 協(xié)議，可以實現(xiàn)點對點或是1 對6 的無線通信。無線通信速度可以達到2M（bps）。同時它還具有極低的電流消耗，和無線網(wǎng)絡(luò)容易架構(gòu)的優(yōu)點。

5 具體實施方案

根據(jù)以上設(shè)計方案，可完全實現(xiàn)電子導(dǎo)游機的基本控制功能。為了使導(dǎo)游機便于攜帶，考慮之后決定使用貼片型封裝的單片機，這樣可以大大縮小導(dǎo)游機的外圍尺寸，使得游客佩戴導(dǎo)游機時更加美觀方便。同時設(shè)計與無線收發(fā)模塊連接的外圍電路，在布局上力求尺寸達到最小，然后將語音芯片與該電路結(jié)合，就構(gòu)成了完整的游客端系統(tǒng)電路。對于信標端，只需將紅外傳感器加入到上述電路即可。

對于軟件部分，在實際應(yīng)用中，將需要放置信標端的地方進行數(shù)字標號，然后通過語音芯片的上位機軟件將每一個信標與語音芯片的語音地址一一對應(yīng)，并將生成的語音文件通過USB 下載到語音芯片。而對于主控芯片的程序設(shè)計，只需將無線接收到的地理坐標進行判斷，同時通過按鍵的狀態(tài)來判斷游客是否有收聽的需要，根據(jù)以上兩個條件來決定是否放音，這樣對于游客來說不僅減少了噪聲，而且在路途中對于景點的欣賞有了更大的選擇性。

電子導(dǎo)游機由導(dǎo)游機和信標端兩部分構(gòu)成。導(dǎo)游機是供游客佩戴和使用，實現(xiàn)導(dǎo)游功能的主體，而信標端是放置在景區(qū)各個景點的觸發(fā)裝置，游客觸發(fā)相應(yīng)的信標端，信標端就會發(fā)送相應(yīng)的語音地址到游客端，只要游客按下“PLAY”按鍵就可以聽到相應(yīng)景點的語音介紹。同時游客還可以通過音量鍵來設(shè)置當前音量，在機器出現(xiàn)臨時故障時通過“REST”鍵對設(shè)備進行恢復(fù)出廠設(shè)置。

6 使用范圍及推廣前景

本產(chǎn)品適用于大型的展館和旅游景點。同時在投入景點以后，導(dǎo)游機將以租賃的方式發(fā)放給游客使用，雖然對于景區(qū)來說需要一定的前期投入，但是就長遠的利益來說，電子導(dǎo)游機的使用將使游客和景區(qū)達到雙贏的局面。

[1]安文魁,王昌明.智能電子導(dǎo)游系統(tǒng)中游客管理的方案與實現(xiàn)[J].電子科技，2005(10).

[2]劉洋.基于掌上設(shè)備的自主導(dǎo)游器的設(shè)計與實現(xiàn)[D].華東師范大學(xué)，2006.

[3]郭磊.電子導(dǎo)游系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)[D].山東大學(xué)，2012.