景点智能语音导游器设计.doc

景点智能语音导游器设计贾 艳 丽 ， 杨 明 刚（ 淮 安信息职业技术学 院 电子工程学院 ， 江 苏淮 安223003 ）摘要 ：设 计 了 基 于 AT89C2051 单 片 机 的 景 点 智 能 语 音 导 游 器 ，利 用 红 外 传 感 器 检 测 是 否 有 人来 ， 采 用 USB 接 口 MP3 语 音 模 块 播 放 每 个 景 点 的 导 游 词 。 本 设 计 小 巧 轻 便 ， 方 便 安 装 在 景 点 入 口 位置 ， 只 要 游 客 经 过 景 点 ， 就 会 自 动 播 报 导 游 词 ， 从 而 实 现 景 点 的 智 能 语 音 导 游 。关 键 词 ： 单 片 机 ； 红 外 传 感 器 ； MP3 语 音 模 块 ； 电 子 导 游中 图 分 类 号 ： TB472文 献 标 识 码 ： A文 章 编 号 ： 1674 - 7720 （ 2012 ） 15 - 0023 - 03Design of intelligent pronunciation guide devices in scenic spotJia Yanli ， Yang Minggang（ Department of Electrical Engineering ， Huai an College of Information Technology ， Huai an 233003 ， China ）Abstract ： Based on single chip microcontroller AT89C2051， an intelligent pronunciation guide devices in scenic spot isdesigned in this paper. Infrared sensor is used to measure if anyone is coming， and the tour guide words of each scenic spot is broadcasted by USB MP3 pronunciation module. This design is small and facile， and can be installed conveniently in the entry position of scenic spot. So long as the tourist passes by the scenic spot， the tour guide word will be broadcasted automatically. Thus， the intelligent pronunciation tour guide of the scenic spot is realized.Key words ： single chip microcontrollers； infrared sensor； MP3 pronunciation module； electronic tour guides随 着 人 们 生 活 水 平 的 提 高 ， 旅 游 成 为 人 们 节 假 日 的常 规 休 闲 模 式 。 人 们 开 始 策 划 自 己 的 旅 程 ， 度 假 式 自 助 旅 游 逐 渐 兴 起 。 而 自 助 导 游 类 服 务 成 为 旅 游 者 最 为 期 待基 于 这 个 目 的 而 开 展 的 。本 文 设 计 的 基 于 AT89C2051 单 片 机 的 景 点 智 能 语 音 导 游 器 ， 利 用 红 外 传 感 器 检 测 有 无 人 来 ， 并 采 用 相 当 于的 服 务 。 为 应 对 这 种 需 求 ，国 家 旅 游 局 规 定 国 家 4A 级MP3 的 UM011 语 音 模 块 播 放 每 个 景 点 的 导 游 词 。本 设 计以 上 旅 游 景 点 应 当 具 备 电 子 导 游 服 务 系 统 为 自 助 旅 游产 品 小 巧 轻 便 ， 方 便 安 装 在 景 点 入 口 位 置 ， 只 要 游 客 经 过景点，就会自动播报导游词，从而实现景点的智能语音导游。服 务 。 由 此 ， 我 国 兴 起 了 电 子 导 游 系 统 的 研 制 开 发 。很多 景 点 因 为 巨 额 资 金 投 入 等 原 因 尚 未 安 装 电 子 导 游 服务 系 统 ， 部 分 景 点 安 装 的 主 要 是 游 客 携 带 的 数 码 按 键 式 电 子 导 游 机 1 - 2 ， 游 客 除 了 购 买 门 票 外 ， 还 需 再 花 钱 租 用 电 子 导 游 机 ， 一 定 程 度 上 限 制 了 “ 电 子 导 游 ” 的 使 用 。目 前 ， 在 江 苏 省 ， 电 子 导 游 服 务 系 统 只 出 现 在 苏 州 、 扬 州 、 无 锡 、 南 京 等 少 数 城 市 的 少 数 景 点 ， 很 多 游 客 对 于 电 子 导 游 还 很 陌 生 ， 无 法 体 会 到 电 子 导 游 带 来 的 时 尚 服 务 。 因 此 ， 开 发 低 成 本 、 灵 活 多 样 的 电 子 导 游 产 品 势 在 必 行 。 在 固 定 景 点 上 使 用 红 外 自 动 感 应 式 的 电 子 导 游 系 统 相 对 而 言 成 本 较 低 3 - 4 ， 可 以 作 为 中 小 型 景 点 从 “ 人 工总 体 方 案 设 计本 文 设 计 的 景 点 智 能 语 音 导 游 器 包 含 硬 件 和 软 件 两 大 部 分 。 硬 件 部 分 包 括 供 电 电 路 、 红 外 传 感 器 、 光 隔 离1电 路 、 MP3 语 音 播 放 模 块 、单 片 机 主 控 模 块 及 其 时 钟 电路， 如 图 1 所 示。在红 外传 感器模 块与 单片 机之间 加一 级光 隔 离 电 路 ， 用 来 远 距 离 传 输 信 号 ， 如 果 是 近 距 离 检 测 有无 游 客 到 来 ， 则 可 以 省 略 光 隔 离 电 路 。 供 电 模 块 需 要 提 供 + 8 V 和 + 5 V 2 个 直 流 电 压 。 其 中 ， + 8 V 为 红 外 传 感 器 供电，+5 V 为单片机、语音播放模块和光隔离电路供电。软 件 部 分 主 要 是 单 片 机 编 程 ， 利 用 单 片 机 的 串 行 口 控 制 MP3 语 音 模 块 的 播 放 、 停 止 以 及 状 态 检 测 。 当 有 人导 游 喇 叭 式 讲 解 系 统 ” 向 “ 电 子 导 游 时 尚 服 务 系 统 ”转号 输 出 ， 当 单 片 机 的 I / O 口 检 测 到 红 外 传 感 器 的 输 出 电压 时 ， 在 单 片 机 串 行 口 指 令 的 控 制 下 ， MP3 语 音 模 块 会 自 动 播 放 事 先 存 储 的 MP3 格 式 的 导 游 词 。+8 Vs+5 VR11 kHeader 2GND单片机 P1.7 口图 1硬件单元电路设计 总体方框图2GND图 4供 电 电 路单 片 机 的 + 5 V 供 电 电 路 如 图 2 所 示 ，2 . 1红外传感器与光隔离电路主 要 由 12 V单 片 机 和 语 音 播 放 模 块本 设 计 采 用 的 语 音 播 放 模 块 是 一 个 插 上 U 盘 即 可2 . 3的 直 流 稳 压 电 源 和 三 端 集 成 稳 压 器 LM7805 组 成 。+5 V播 放 U 盘 里 的 MP3 文 件 的 音 乐 模 块 ，它 可 以 很 方 便 地U2 LM7805PO嵌 入 到 设 备 中 ， 同 时 提 供 一 个 主 USB HOST 接 口 ， 插 上U 盘 即 可 播 音 乐 。 本 设 计 则 是 通 过 单 片 机 串 口 发 送 指 令 控 制 该 模 块 播 放 导 游 词 。将 单 片 机 的 串 口 与 MP3 的 串 口 （ JP1 ） 相 连 接 控 制 音 乐 的 播 放 ， 其 波 特 率 为 9 600 b / s ， 数 据 位 为 8 bit ， 停 止位 为 1 bit 。 具 体 的 指 令 功 能 如 表 1 所 示 。C30.1 FGND图 2 单片机+5 V供电电路红 外 传 感 器 的 + 8 V 供 电 电 路 如 图 3 所 示 ，主 要 由表 1各 指 令 功 能12 V 的 直 流 稳 压 电 源 和 三 端 集 成 稳 压 器 LM7808 组 成 。指 令 名 称 字节 1 字节 2 字节 3 字节 4说明POWER 12 VU2 LM7808按顺序播放一首音乐，播完即停顺序播放所有音乐，播完播下一曲 暂停继续播放 停止向前跳一个曲目 向后跳一个曲目跳到指定的曲目，字节 4 表示曲目号 音量+音量-查询 MP3 音乐总数1Play1Play Pause Resume StopUp Down Index VOL + VOL - Total02H02H02H02H02H02H02H02H02H02H02H01H01H01H01H01H01H01H02H01H01H01H36H37H38H39H40H41H42H43H44H45H48H+8 VC210 FGND图 3 红外传感器+8 V供电电路N红 外 传 感 器 和 光 隔 离 电 路本 文 采 用 的 是 热 释 电 红 外 传 感 器 ， 这 是 一 种 能 检 测 人 或 动 物 发 射 的 红 外 线 而 输 出 电 信 号 的 传 感 器 。 当 人 体 进 入 检 测 区 ， 因 人 体 温 度 与 环 境 温 度 有 差 别 ， 产 生 温 度2 . 2（ 1 ） 表 1 中 的 命 令 格 式 分 别 为 ： 字 节 1 为 起 始 位 ， 字节 2 为 后 续 字 节 长 度 ， 字 节 3 为 命 令 字 ， 字 节 4 为 曲 目 号 （ 只 有 Index 命 令 有 此 字 段 ） 。差 ， 传 感 器 输 出 端 口 相 应 地 有 电 压 信 号 输 出 。由 于 人 体感 应 器 模 块 属 于 高 度 敏 感 的 器 件 ， 它 对 电 源 要 求 很 高 ，必 须 经 过 良 好 的 稳 压 滤 波 ， 例 如 9 V 的 层 叠 电 池 就 可 能 因 为 内 阻 较 大 不 能 正 常 工 作 。 因 此 ， 本 文 采 用 LM7808 稳（ 2 ） 所有预设命令第一个字节为 02，接收到正确命令时，串口返回 02 30；接收到不能识别的命令，则返回 02 31 。（ 3 ） 接 收 到 第 一 个 字 节 不 是 02 的 命 令 时 ，理 ， 也 不 会 有 任 何 反 馈 信 息 。不 作 处压 芯 片 稳 压 后 再 经 过 电 容 滤 波 后 供 电 ， 如 图 3 所 示 。本设 计 采 用 BISS0001 型 号 的 红 外 人 体 检 测 模 块 ， 该 模 块 有3 个 输 出 脚 ： 1 脚 接 地 ； 3 脚 接 直 流 电 压 + 4 . 5 24 V ； 2 脚 是 输 出 脚 ， 有 人 在 检 测 区 时 输 出 3 V 高 电 平 ， 无 人 时 输 出 0 V 低 电 平 。 其 他 技 术 参 数 有 ： 感 应 角 度 为 110 ， 感 应 距 离 为 0 . 5 m 7 m ， 触 发 时 间 为 0 . 5 s 200 s ， 触 发 方 式 有 重 复 和 不 重 复 两 种 。图 4 是 红 外 传 感 器 与 光 隔 离 电 路 ， 图 中 晶 体 管 Q1由 于 本 文 设 计 的 是 固 定 景 点 的 智 能 语 音 导 游 器 ， 一般 MP3 语 音 播 放 模 块 只 存 储 一 个 景 点 的 导 游 词 即 可 ，因 此 只 用 到 表 1 中 的 Play 及 Stop 等 少 数 几 个 指 令 。AT89C2051 单 片 机 与 MP3 语 音 播 放 模 块 的 连 接 电 路 如 图 5 所 示 。 MP3 模 块 的 2 、 3 、 4 脚 分 别 与 单 片 机 的P3 . 0 （ RXD ） 、 P3 . 1 （ TXD ） 、 P3 . 2 （ INT0 ） 相 连 接 。当 单 片 机的 P3 . 0 （ RXD ） 输 出 高 电 平 时 ， MP3 开 始 播 放 音 乐 ； 当 单片 机 的 P3 . 1 （ TXD ） 输 出 高 电 平 时 ， MP3 停 止 播 放 音 乐 ；MP3 的 4 脚 是 状 态 信 号 线 ， 当 单 片 机 的 P3 . 2 （ INT0 ） 输 出用 作 开 关 管 。当 有 人 进 入 检 测 区 时 ， 红 外 传 感 器 的 2 脚输 出 高 电 平 ， Q1 导 通 ， 发 射 极 电 流 经 R3 流 入 光 隔 离 器输 入 端 的 发 光 二 极 管 ， 使 发 光 二 极 管 发 光 ， 光 隔 离 器 输 出 端 的 光 敏 三 极 管 继 而 导 通 ， 输 出 为 低 电 平 ， 送 给 单 片机 的 P1 . 7 端 口 。24高 电 平 时 ， 表 示 MP3 正 在 播 放 音 乐 。 单 片 机 的 P1 . 7 端 口用 于 检 测 红 外 传 感 器 有 无 电 压 信 号 输 出 ， 低 电 平 有 效 ，即 当 P1 . 7 = 0 时 ， 表 示 有 游 客 进 入 检 测 区 。 微 型 机 与 应 用 2012 年 第 31 卷 第 15 期213INOUT GND+Header 2 GNDC110 F2WER 12 V3INOUT GND1+21+C210 FC110 F2Header 2红外传感 器模块光隔离 电路单片机最 小系统语音播 放模块功放音 响模块电源供电电路1N3904R3 200 R4接10 kU4 光隔离器 GNDensor321Q2 12345+5 V有人有人R21 k红外传感器连接光隔 离电路的 输出+5 V MP3 PLAYER曲MP3 模块MP3图 7游客稀少情况下景点智能语音导游器工作时序图5序图。 第 一 个 人 出 现 时 ， MP3 模 块 开 始 播 放 语 音 ， 在 这 首音 乐 还 没 有 播 放 完 毕 之 前 ， 第 二 人 出 现 ， 触 发 MP3 模 块 播 放 下 一 曲 。Header5GNDGNDXTAL15有人有人有人pF红外传感器GND单片机及其时钟电路与 MP3 语音播放模块图 5MP3 模块图 8游客密集情况下景点智能语音导游器工作时序图软 件 流 程在 软 件 编 程 方 面 ，3本 设 计 产 品 小 巧 轻 便 ， 方 便 安 装 在 景 点 入 口 位 置 ，只 要 游 客 进 入 景 点 ， 就 会 自 动 循 环 播 放 导 游 词 ， 从 而 实 现 景 点 的 智 能 语 音 导 游 。 初 步 试 验 证 明 ， 本 产 品 工 作 性 能 良 好 ， 可 适 用 于 中 小 型 旅 游 景 点 、 游 乐 场 和 博 物 馆 等 场 合 的 智 能 语 音 导 游 。 本 项 目 采 用 AT89C2051 单 片 机 作单 片 机 需开始要 实 时 检 测 红 外 传 感 器 的 输 出 ，并 通 过 串 行 口 指 令 控 制 UM011 语 音 模 块 的 播 放 与 停 止 。 主 程 序 的 软 件 流 程 如 图 6 所 示 。利 用 单 片 机 的 P1 . 7 端 口 检 测 红 外 传 感 器 有 无 电 压 信 号 输出 ， 低 电 平 有 效 。 当 有 游 客 进 入为 微 控 制 器 ， 设 计 了 智 能 语 音 导 游 器 。由 于 采 用 了 USB接 口 的 MP3 语 音 模 块 可 以 很 方 便 地 从 网 上 下 载 各 种MP3 格 式 的 导 游 词 ， 这 样 就 可 以 在 每 个 景 点 听 到 有 音 乐 伴 奏 的 该 景 点 的 历 史 典 故 传 说 ， 享 用 这 种 时 尚 的 智 能 语音 导 游 系 统 的 服 务 ， 这 将 使 我 国 传 统 旅 游 业 手 持 电 喇 叭的 导 游 讲 解 方 式 成 为 历 史 。块是否空闲？检 测 区 时 ， P1 . 7 = 0 ；此 时 利 用 中断 查 询 的 方 式 检 查 MP3 语 音 模块 是 否 处 在 空 闲 状 态 ， 如 果 单 片图 6主程序流程把本设计应用到景点时，必须接 220 V 的市电进行供机 的 P3 . 2 （ INT0 ） 输 出 低 电 平 ， 则 表 示 可 以 播 放 音 乐 ； 通电，那么本文中的供电电路必须修改，将 12 V 稳压电源替换为 220 V 交 流 电 经 变 压 器 降 压 和 桥 式 整 流 后 再 接 到 三 端 集成 稳 压 器 上 。 另 外 还 要 考 虑 本 产 品 外 壳 的 包 装 设 计 。参 考 文 献过 调 用 指 令 ，给 单 片 机 的 P3 . 0 （ RXD ）输 出 高 电 平 ， 则MP3 就 开 始 播 放 音 乐 。调 试 结 果本 设 计 产 品 的 初 步 调 试 在 实 验 室 进 行 ， 由 直 流 稳 压 电 源 提 供 + 12 V 电 压 ， 先 调 试 单 元 电 路 部 分 ， 最 后 是 软 硬 件 的 联 合 调 试 ， 具 体 调 试 过 程 如 下 。4齐 琳 . 电子导游在我国旅游景点的应用前景分析 J . 商场 现 代 化 ， 2006 （ 486 ） ： 130 - 131 .肖 艳 林 ， 宣 宗 强 ， 李 杰 ， 等 . 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 .陈 桂 培 ， 林 水 生 . 基于单片机的电子导游 MP3 设 计 J .世界电子元器件 ， 2004 （ 10 ） ： 51 - 53 .薛 梅 . 凌阳单片机在电子导游器中的应用 J . 中 国 新 技 术 新 产 品 ， 2008 （ 11 ） ： 79 .唐春霞， 王红梅， 唐汝沅. 基于 AVR 单片机的人体接近智能 电子解说系统设计J. 计算机系统应 用 ，2009（2） ：95-98.周 可 华 ， 罗 明 春 ， 蒋 玲 俐 . 旅游景区电子解说系统发展初 探 J . 企 业 技 术 开 发 ， 2006 ， 25 （ 6 ） ： 120 - 122 .（ 收 稿 日 期 ： 2012 - 04 - 05 ） 1 2 （ 1 ） 红 外 传 感 器 和 光 隔 离 电 路 调 试 。用 万 用 表 分 别测 量 红 外 传 感 器 的 2 脚 输 出 电 压 U1 和 光 隔 离 器 的 输 出 3 端 电 压 U2 。 当 检 测 区 无 人 时 ，万 用 表 的 测 量 值 分 别 为U1 = 0 V ， U2 = 4 . 96 V ； 当 有 人 在 传 感 器 前 经 过 时 ， 万 用 表的 测 量 值 分