景点智能导航系统

孔政++关瑞召++符方炫++马宗毅

[摘 要]景点智能导航系统是引导游客自助在景点游玩，提高旅客游玩质量的系统，单片机通过GPS自动实现卫星定位，并将时间显示在液晶上。实现语音讲解，实现对旅游景点的来源，经典文化等的讲解。实现语音的双向通信，使用者语音输入景点名称，智能旅游景点介绍仪输出相应的语音介绍，介绍相应景点。同时，通过单片机和上位机之间无线数据传输，并且用平板作为上位机，使其可以连接互联网，使用者可以从网上自动获取旅游景点的地址以及周围景点并进行相应的导航。该系统灵活性强，便于操作，也可用于野外探险活动等。

[关键词]旅游导航；单片机；GPS；非特定语音识别；无线数传；上位机

中图分类号：TP399 文献标识码：AO 文章编号：1009-914X（2016）16-0113-01

一、主要研究内容

本系统是基于MSP430单片机实现的景点智能导航系统，本控制系统主要完成以下功能：自动实现卫星定位，实现人机对话、语音讲解，使用者可以从网上自动获取旅游景点的地址以及周围景点并进行相应的导航等常规功能。此方案基于MSP430单片机、GPS模块、5110液晶显示屏、蓝牙无线传输、非特定语音识别、语音播放模块、上位机显示模块等硬件，并应用于C语言实现GPS信号读取、显示、语音识别及基本的键盘操作。

二、方案设计及硬件结构

本设计作品使用超低功耗的MSP430f5438为主控芯片，4个A型通用串行接口UCA0～3，完全能够胜任该项目[1]。语音非特定识别采用LD3320，该芯片可以将语音信号转换成数字信号，并且识别效果比较好。语音播报采用了mp380模块，该模块可以控制多段语音播报。利用DS1302模块进行实际时间校准，控制整个程序运行的时序。显示采用诺基亚5110，大大减轻了导游仪的重量。再用labview编写一个人性化的上位机，实时的显示本地经纬度，并且可以自动联网获取周围景点并进行导航。为了方便观察和使用，我们用蓝牙模块对单片机和上位机间的数据进行无线传输。利用诺基亚5110液晶显示时间，完全能够在没有上位机控制的情况下独立工作和简单的数据显示。

没有硬件为依托，所有的软件控制可以说是空谈。通过对该导航系统整体方案的设计，我认识到硬件部分需要涵盖单片机最小系统、电源管理模块、语音识别、输出模块、无线数传模块、显示模块等基础功能。

2.1 硬件电路系统

2.2 核心控制模块

本设计作品使用超低功耗的MSP430f5438为主控芯片，使用3.3V供电，超低功耗，性能稳定（都是工业级的），采用LQFP100封装，标称运行频率25MHz，256KB片内FLASH存储器、16KB RAM存储器、87个通用I/O引脚，而且它有4个A型通用串行接口，足够使用，并且集成了USB、模拟比较器、DMA、硬件乘法器、RTC、USCI、12 位 DAC。运算速度是STC89C52单片机的8倍，平均功耗约是STC89C52单片机的5%[2]。

2.3 GPS数据模块

NEO-6M UBLOX GPS模块定位，由多系统的相互辅助，能大幅提升导航定位的精度和可靠性，避免误差随时间推移及行程增加而累积。通过NEO-6M UBLOX GPS接收到的卫星发送来的地理信息，将数据传送给单片机，单片机经过处理将信息发送到液晶显示，并将用户的地理信息发送出去。

2.4 电源管理模块

直流电机输出电压后经过桥式整流电路和滤波电容的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压[3]。此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性稳压电源集成电路，以其体积小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件。

2.5 语音识别模块

非特定语音识别芯片LD3320，LD3320是一颗基于非特定人语音识别技术的语音识别/声控芯片。该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，括AD、DA转换器、麦克风接口、声音输出接口等。工作时，首先采用系统自身硬件进行语音检测，完成对原是语音流的检测声音的采集工作。通过通用语音识别接口对语音特征流的信息的特征提取，在建立的声学模型与字典词典中，完成语音至文本的转换，得到字符序列流。通过文本切割、关键字提取等方式进行语义分析，完成对语音的识别工作，再执行相应的操作。

三、软件系统设计

3.1 系统流程过程

系统运行后，GPS通过卫星确定自己的位置，并且通过串口将位置信息传输给单片机[4]。单片机将GPS解析经纬度，然后每隔5s向上位机发送经纬度，上位机通过联网调用百度地图API可以显示当前的位置并且进行导航，当有语音输入时就开始语音识别，单片机处理后将对应的景点信息用语音播报出来，旅客可以更加舒心的了解到当前景点的信息，游玩的更加愉快。

3.2 GPS定位传输过程

串口通信是单片机通信的通信线路，可以实现单片机与GPS模块以及无线数传之间的双向通信。首先GPS将定位到的用户地理信息后将信息转化为二进制数据流发送到单片机存储区，在经过单片机处理后发送到蓝牙传输给上位机，并在上位机上显示。

3.3 上位机设计

在上位机上显示相应的地点经纬度，景点名称，周围相近的景点，以及可以进行相应景点的导航。所以编写的上位机软件需要联网，要从网络上获取周围景点并进行导航。我们采用百度地图URI API，可实现将百度地图以网页形式嵌入到上位机中[5]。我们只需发送HTTP请求访问百度地图URI API服务，便可在网页上以网页形式显示上位机上。URI API较之静态图API载入的静态地图图片，既能满足基本的地图信息浏览，又能实现静态图不能实现的地图导航。

四、主要观点及应用前景

随着人民生活水平的不断提高，节假日外出旅游收到了越来越多的人青睐，同时，为了方便出行很多人选择跟着旅行团外出旅游，虽然解决了人生地不熟的问题，但是这跟团旅游同时存在很多弊端。游客不能随心所欲选择景点，就算知道这个景点不好玩，你也非去不可，你去哪里，怎么玩都是旅行社规划好的了。走马观花，难得观赏到名胜之全貌。旅游者随团旅游，为了节省时间，往往一天要走好几个景点，只能是走马观花，到这个景点还没站稳脚，就要到下个景点。跟团旅游，喧闹混乱，难得求一时心耳之清净。

但是人们在节假日外出旅游时，有时候没有导游就会带来很大的不便。故景点智能导航系统使人们在参观各个景区的时候，尽管没有导游的引导介绍，旅游者可以借助智能旅游景点介绍仪了解相应的景区的文化内涵，景点来源等信息，使人们更好的享受旅途的快乐。

参考文献

[1] 谢楷，赵建.MSP430系列单片机系统工程设计与实践[M].机械工业出版社，2009.7：20-123.

[2] 朱明.MSP430单片机C应用从入门到精通[R].大连理工大学，2007.8：48-96.

指导老师：张智杰。