马尾船政文化景区智能电子导游系统的设计与实现

刘文武

摘要：以STC89C52单片机为控制核心，利用高频射频收发芯片nRF24L01无线收发模块、语音合成模块、液晶显示模块等组成电子导游系统硬件，设计电子导游系统功能软件，使导游机能自动接收景点射频基站发出的信号，并启动相应景点语音自动播放功能，液晶同步显示相应景点信息。实践测试表明：该系统可靠性高，成本低，操作简便，播放的语音音质清晰。

关键词：单片机；智能电子导游系统；nRF24L01；XFS5152CE；语音合成芯片

中图分类号：TP342 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0203-02

1 引言

福州马尾是中国船政文化的发祥地、中国近代海军的摇篮。马尾船政文化景区主要包括中国船政文化博物馆、马江海战纪念馆、马限山公园、罗星塔公园、船政天后宫和马尾造船厂等多处文化景点。由于景点丰富，位置各异，文化内容多，游客多，游客希望对相关的景点文化知识学习了解，但传统人工导游因成本高、人员缺乏、服务水平差异大，难以满足景区日益增多的游客量的需求。景区智能电子导游系统可以很好的解决这些问题，游客无需人工导游即可随时收听景点或展品的介绍，并且可以得到多语种的解说服务，具有费用低、语种多、自主性强、解说规范、环保等诸多优点。

2 系统硬件电路设计

2.1 系统总体设计

智能电子导游系统使用STC89C52单片机进行控制，事先给每个景点进行编号，将nRF24L01无线通信模块放置在各个相应编号的景点位置，当游客拿着导游机走进该景点信号覆盖区域时，就会接收到相应射频基站发送的编码信息，导游机根据收到的编码信息将预存在系统的景点文本信息通过单片机以指定的方式发送到语音合成播放模块进行语音播放，液晶屏幕同步显示景点相关信息。当游客移步换景时，智能导游机会自动跟踪和切换。

2.2 系统电路设计

系统硬件由单片机主控模块、操作键盘模块、电源模块、nRF24L01无线收发模块、12864LCD液晶显示模块、语音合成播放模块等组成。如图1所示。

系统硬件电路如图2所示，其中nRF24L01是由NORDIC生产的工作在2.4GHz-2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片，工作在增强型“SchockBurst”模式，使得系统整体的性能和效率提高。YS-XFSV2高端语音合成模块是以科大讯飞XFS5152为语音合成芯片，真人发音，可实现中文、英文语音合成，与单片机之间采用I2C通信方式，通过单片机发送“5位帧头+文本”的指令格式进行语音播放，文本即为需要播放的内容。

3 系统软件设计

用单片机的I/O口P1口模拟SPI口对nRF24L01射频芯片进行通信控制。系统nRF24L01无线模块收发模块采用Enhanced ShockBurstTM 收发模式，自动处理字头和CRC效验码。单片机通过控制射频收发芯片nRF2401的MOSI、MISO、SCK、/RST位来控制nRF24L01模块接收与发射信号。本系统暂设置了8个景点编号，将景点编号信息存放在单片机寄存器中，可以使用开关K1、K2按键来控制单片机的外部中断（P3.2为 INT0，P3.3为 INT1）来实现景点编号的变化，K1控制编号减，K2控制编号加。

景点射频基站设备的单片机首先配置其无线模块nRF24L01寄存器位PRIM_RX为低，CSN为低，把接收节点地址TX_ADDR和基站设备的ID编号有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区，然后CE置为高电平并保持至少10μs，基站nRF24L01模块无线发送数据。当手持导游机nRF24L01无线模塊检测到有效的地址和CRC时，就将基站的ID号码信息数据包存储在RX FIFO寄存器中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，在中断子程序中由单片机判断识别出编号，调出事先存放在单片机内部的程序存储器里的对应编号的景点信息进行景点语音播报，液晶同步文字显示，每次景点信息只播放一次，不重复播放，按复位键可以重复播放。同时可以通过控制基站及时发送实时天气数据或者紧急通知信息显示在导游机液晶屏上。

4 结语

通过给nRF24L01无线模块扩展PA（功率放大器）和LNA（低噪声放大器），可以有效增加通信距离，同时可以对天线进行调整和在程序中选择适当传输速率来调节nRF24L01模块的传输距离，使得相应景点基站信号在景区范围全覆盖。智能电子导游系统经测试表明，工作稳定，操作方便，播放语音音质清晰。智能电子导游系统能为游客提供更加全面客观的服务，大大提升船政文化的知名度和影响力，有助于马尾打造海峡旅游品牌，从而增加游客的流量，加快马尾船政文化景区旅游业发展。

参考文献

[1]M Kenteris，D Gavalas，D Economou.Mytilene E-guide： a multiplatform mobile application tourist guide exemplar.Multimedia Tools and Applications，2011，54（2）：241-262.

[2]王雪坤，贾海天，施连敏.基于nRF24L01和MP3模块的智能导游系统的实现[J].工业控制计算机，2012，25（3）：87-88.

[3]张金昌，李博，冯小琴.nRF24L01在智能电子导游系统中的应用[J].数字通信，2012，39（2）：88-90.

[4]肖艳林，宣宗强，李杰.基于单片机的电子导游系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2007，（8）：37-38.endprint