馬尾船政文化景區(qū)智能電子導游系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

劉文武

摘要：以STC89C52單片機為控制核心，利用高頻射頻收發(fā)芯片nRF24L01無線收發(fā)模塊、語音合成模塊、液晶顯示模塊等組成電子導游系統(tǒng)硬件，設(shè)計電子導游系統(tǒng)功能軟件，使導游機能自動接收景點射頻基站發(fā)出的信號，并啟動相應景點語音自動播放功能，液晶同步顯示相應景點信息。實踐測試表明：該系統(tǒng)可靠性高，成本低，操作簡便，播放的語音音質(zhì)清晰。

關(guān)鍵詞：單片機；智能電子導游系統(tǒng)；nRF24L01；XFS5152CE；語音合成芯片

中圖分類號：TP342 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0203-02

1 引言

福州馬尾是中國船政文化的發(fā)祥地、中國近代海軍的搖籃。馬尾船政文化景區(qū)主要包括中國船政文化博物館、馬江海戰(zhàn)紀念館、馬限山公園、羅星塔公園、船政天后宮和馬尾造船廠等多處文化景點。由于景點豐富，位置各異，文化內(nèi)容多，游客多，游客希望對相關(guān)的景點文化知識學習了解，但傳統(tǒng)人工導游因成本高、人員缺乏、服務水平差異大，難以滿足景區(qū)日益增多的游客量的需求。景區(qū)智能電子導游系統(tǒng)可以很好的解決這些問題，游客無需人工導游即可隨時收聽景點或展品的介紹，并且可以得到多語種的解說服務，具有費用低、語種多、自主性強、解說規(guī)范、環(huán)保等諸多優(yōu)點。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

智能電子導游系統(tǒng)使用STC89C52單片機進行控制，事先給每個景點進行編號，將nRF24L01無線通信模塊放置在各個相應編號的景點位置，當游客拿著導游機走進該景點信號覆蓋區(qū)域時，就會接收到相應射頻基站發(fā)送的編碼信息，導游機根據(jù)收到的編碼信息將預存在系統(tǒng)的景點文本信息通過單片機以指定的方式發(fā)送到語音合成播放模塊進行語音播放，液晶屏幕同步顯示景點相關(guān)信息。當游客移步換景時，智能導游機會自動跟蹤和切換。

2.2 系統(tǒng)電路設(shè)計

系統(tǒng)硬件由單片機主控模塊、操作鍵盤模塊、電源模塊、nRF24L01無線收發(fā)模塊、12864LCD液晶顯示模塊、語音合成播放模塊等組成。如圖1所示。

系統(tǒng)硬件電路如圖2所示，其中nRF24L01是由NORDIC生產(chǎn)的工作在2.4GHz-2.5GHz的ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片，工作在增強型“SchockBurst”模式，使得系統(tǒng)整體的性能和效率提高。YS-XFSV2高端語音合成模塊是以科大訊飛XFS5152為語音合成芯片，真人發(fā)音，可實現(xiàn)中文、英文語音合成，與單片機之間采用I2C通信方式，通過單片機發(fā)送“5位幀頭+文本”的指令格式進行語音播放，文本即為需要播放的內(nèi)容。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

用單片機的I/O口P1口模擬SPI口對nRF24L01射頻芯片進行通信控制。系統(tǒng)nRF24L01無線模塊收發(fā)模塊采用Enhanced ShockBurstTM 收發(fā)模式，自動處理字頭和CRC效驗碼。單片機通過控制射頻收發(fā)芯片nRF2401的MOSI、MISO、SCK、/RST位來控制nRF24L01模塊接收與發(fā)射信號。本系統(tǒng)暫設(shè)置了8個景點編號，將景點編號信息存放在單片機寄存器中，可以使用開關(guān)K1、K2按鍵來控制單片機的外部中斷（P3.2為 INT0，P3.3為 INT1）來實現(xiàn)景點編號的變化，K1控制編號減，K2控制編號加。

景點射頻基站設(shè)備的單片機首先配置其無線模塊nRF24L01寄存器位PRIM_RX為低，CSN為低，把接收節(jié)點地址TX_ADDR和基站設(shè)備的ID編號有效數(shù)據(jù)TX_PLD按照時序由SPI口寫入nRF24L01緩存區(qū)，然后CE置為高電平并保持至少10μs，基站nRF24L01模塊無線發(fā)送數(shù)據(jù)。當手持導游機nRF24L01無線模塊檢測到有效的地址和CRC時，就將基站的ID號碼信息數(shù)據(jù)包存儲在RX FIFO寄存器中，同時中斷標志位RX_DR置高，IRQ變低，產(chǎn)生中斷，在中斷子程序中由單片機判斷識別出編號，調(diào)出事先存放在單片機內(nèi)部的程序存儲器里的對應編號的景點信息進行景點語音播報，液晶同步文字顯示，每次景點信息只播放一次，不重復播放，按復位鍵可以重復播放。同時可以通過控制基站及時發(fā)送實時天氣數(shù)據(jù)或者緊急通知信息顯示在導游機液晶屏上。

4 結(jié)語

通過給nRF24L01無線模塊擴展PA（功率放大器）和LNA（低噪聲放大器），可以有效增加通信距離，同時可以對天線進行調(diào)整和在程序中選擇適當傳輸速率來調(diào)節(jié)nRF24L01模塊的傳輸距離，使得相應景點基站信號在景區(qū)范圍全覆蓋。智能電子導游系統(tǒng)經(jīng)測試表明，工作穩(wěn)定，操作方便，播放語音音質(zhì)清晰。智能電子導游系統(tǒng)能為游客提供更加全面客觀的服務，大大提升船政文化的知名度和影響力，有助于馬尾打造海峽旅游品牌，從而增加游客的流量，加快馬尾船政文化景區(qū)旅游業(yè)發(fā)展。

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