景點智能導航系統(tǒng)

孔政++關瑞召++符方炫++馬宗毅

[摘 要]景點智能導航系統(tǒng)是引導游客自助在景點游玩，提高旅客游玩質量的系統(tǒng)，單片機通過GPS自動實現(xiàn)衛(wèi)星定位，并將時間顯示在液晶上。實現(xiàn)語音講解，實現(xiàn)對旅游景點的來源，經(jīng)典文化等的講解。實現(xiàn)語音的雙向通信，使用者語音輸入景點名稱，智能旅游景點介紹儀輸出相應的語音介紹，介紹相應景點。同時，通過單片機和上位機之間無線數(shù)據(jù)傳輸，并且用平板作為上位機，使其可以連接互聯(lián)網(wǎng)，使用者可以從網(wǎng)上自動獲取旅游景點的地址以及周圍景點并進行相應的導航。該系統(tǒng)靈活性強，便于操作，也可用于野外探險活動等。

[關鍵詞]旅游導航；單片機；GPS；非特定語音識別；無線數(shù)傳；上位機

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：AO 文章編號：1009-914X（2016）16-0113-01

一、主要研究內容

本系統(tǒng)是基于MSP430單片機實現(xiàn)的景點智能導航系統(tǒng)，本控制系統(tǒng)主要完成以下功能：自動實現(xiàn)衛(wèi)星定位，實現(xiàn)人機對話、語音講解，使用者可以從網(wǎng)上自動獲取旅游景點的地址以及周圍景點并進行相應的導航等常規(guī)功能。此方案基于MSP430單片機、GPS模塊、5110液晶顯示屏、藍牙無線傳輸、非特定語音識別、語音播放模塊、上位機顯示模塊等硬件，并應用于C語言實現(xiàn)GPS信號讀取、顯示、語音識別及基本的鍵盤操作。

二、方案設計及硬件結構

本設計作品使用超低功耗的MSP430f5438為主控芯片，4個A型通用串行接口UCA0～3，完全能夠勝任該項目[1]。語音非特定識別采用LD3320，該芯片可以將語音信號轉換成數(shù)字信號，并且識別效果比較好。語音播報采用了mp380模塊，該模塊可以控制多段語音播報。利用DS1302模塊進行實際時間校準，控制整個程序運行的時序。顯示采用諾基亞5110，大大減輕了導游儀的重量。再用labview編寫一個人性化的上位機，實時的顯示本地經(jīng)緯度，并且可以自動聯(lián)網(wǎng)獲取周圍景點并進行導航。為了方便觀察和使用，我們用藍牙模塊對單片機和上位機間的數(shù)據(jù)進行無線傳輸。利用諾基亞5110液晶顯示時間，完全能夠在沒有上位機控制的情況下獨立工作和簡單的數(shù)據(jù)顯示。

沒有硬件為依托，所有的軟件控制可以說是空談。通過對該導航系統(tǒng)整體方案的設計，我認識到硬件部分需要涵蓋單片機最小系統(tǒng)、電源管理模塊、語音識別、輸出模塊、無線數(shù)傳模塊、顯示模塊等基礎功能。

2.1 硬件電路系統(tǒng)

2.2 核心控制模塊

本設計作品使用超低功耗的MSP430f5438為主控芯片，使用3.3V供電，超低功耗，性能穩(wěn)定（都是工業(yè)級的），采用LQFP100封裝，標稱運行頻率25MHz，256KB片內FLASH存儲器、16KB RAM存儲器、87個通用I/O引腳，而且它有4個A型通用串行接口，足夠使用，并且集成了USB、模擬比較器、DMA、硬件乘法器、RTC、USCI、12 位 DAC。運算速度是STC89C52單片機的8倍，平均功耗約是STC89C52單片機的5%[2]。

2.3 GPS數(shù)據(jù)模塊

NEO-6M UBLOX GPS模塊定位，由多系統(tǒng)的相互輔助，能大幅提升導航定位的精度和可靠性，避免誤差隨時間推移及行程增加而累積。通過NEO-6M UBLOX GPS接收到的衛(wèi)星發(fā)送來的地理信息，將數(shù)據(jù)傳送給單片機，單片機經(jīng)過處理將信息發(fā)送到液晶顯示，并將用戶的地理信息發(fā)送出去。

2.4 電源管理模塊

直流電機輸出電壓后經(jīng)過橋式整流電路和濾波電容的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓[3]。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。三端穩(wěn)壓器是一種標準化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點，成為目前穩(wěn)壓電源中應用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。

2.5 語音識別模塊

非特定語音識別芯片LD3320，LD3320是一顆基于非特定人語音識別技術的語音識別/聲控芯片。該芯片集成了語音識別處理器和一些外部電路，括AD、DA轉換器、麥克風接口、聲音輸出接口等。工作時，首先采用系統(tǒng)自身硬件進行語音檢測，完成對原是語音流的檢測聲音的采集工作。通過通用語音識別接口對語音特征流的信息的特征提取，在建立的聲學模型與字典詞典中，完成語音至文本的轉換，得到字符序列流。通過文本切割、關鍵字提取等方式進行語義分析，完成對語音的識別工作，再執(zhí)行相應的操作。

三、軟件系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)流程過程

系統(tǒng)運行后，GPS通過衛(wèi)星確定自己的位置，并且通過串口將位置信息傳輸給單片機[4]。單片機將GPS解析經(jīng)緯度，然后每隔5s向上位機發(fā)送經(jīng)緯度，上位機通過聯(lián)網(wǎng)調用百度地圖API可以顯示當前的位置并且進行導航，當有語音輸入時就開始語音識別，單片機處理后將對應的景點信息用語音播報出來，旅客可以更加舒心的了解到當前景點的信息，游玩的更加愉快。

3.2 GPS定位傳輸過程

串口通信是單片機通信的通信線路，可以實現(xiàn)單片機與GPS模塊以及無線數(shù)傳之間的雙向通信。首先GPS將定位到的用戶地理信息后將信息轉化為二進制數(shù)據(jù)流發(fā)送到單片機存儲區(qū)，在經(jīng)過單片機處理后發(fā)送到藍牙傳輸給上位機，并在上位機上顯示。

3.3 上位機設計

在上位機上顯示相應的地點經(jīng)緯度，景點名稱，周圍相近的景點，以及可以進行相應景點的導航。所以編寫的上位機軟件需要聯(lián)網(wǎng)，要從網(wǎng)絡上獲取周圍景點并進行導航。我們采用百度地圖URI API，可實現(xiàn)將百度地圖以網(wǎng)頁形式嵌入到上位機中[5]。我們只需發(fā)送HTTP請求訪問百度地圖URI API服務，便可在網(wǎng)頁上以網(wǎng)頁形式顯示上位機上。URI API較之靜態(tài)圖API載入的靜態(tài)地圖圖片，既能滿足基本的地圖信息瀏覽，又能實現(xiàn)靜態(tài)圖不能實現(xiàn)的地圖導航。

四、主要觀點及應用前景

隨著人民生活水平的不斷提高，節(jié)假日外出旅游收到了越來越多的人青睞，同時，為了方便出行很多人選擇跟著旅行團外出旅游，雖然解決了人生地不熟的問題，但是這跟團旅游同時存在很多弊端。游客不能隨心所欲選擇景點，就算知道這個景點不好玩，你也非去不可，你去哪里，怎么玩都是旅行社規(guī)劃好的了。走馬觀花，難得觀賞到名勝之全貌。旅游者隨團旅游，為了節(jié)省時間，往往一天要走好幾個景點，只能是走馬觀花，到這個景點還沒站穩(wěn)腳，就要到下個景點。跟團旅游，喧鬧混亂，難得求一時心耳之清凈。

但是人們在節(jié)假日外出旅游時，有時候沒有導游就會帶來很大的不便。故景點智能導航系統(tǒng)使人們在參觀各個景區(qū)的時候，盡管沒有導游的引導介紹，旅游者可以借助智能旅游景點介紹儀了解相應的景區(qū)的文化內涵，景點來源等信息，使人們更好的享受旅途的快樂。

參考文獻

[1] 謝楷，趙建.MSP430系列單片機系統(tǒng)工程設計與實踐[M].機械工業(yè)出版社，2009.7：20-123.

[2] 朱明.MSP430單片機C應用從入門到精通[R].大連理工大學，2007.8：48-96.

指導老師：張智杰。