基于单片机的自动导游系统设计毕业设计.doc

河南科技学院河南科技学院 本科毕业论文 设计 本科毕业论文 设计 论文题目 基于单片机的自动导游系统设计论文题目 基于单片机的自动导游系统设计 摘摘 要要 电子导游机最开始时是一种半自动化系统 它的功能只是把景点信息以语 音文件格式存储在导游机里 一般通过键盘直接键入景点代码 选择播放 全 自动化的电子导游系统 它在景点先安放无线发射模块 这些发射模块可以控 制工作范围 这样在各个景点就有不同的编码信号 游客到达景区某个景点后 游客手上的导游机会自动接收编码信号 经过解码后 由控制中心控制语音播 放即可 当有紧急事件是有 GSM 模块发送信号通知 系统电子导游机的硬件 采用 51 系列的单片机作为控制中心 语音模块 miniC A101FS 进行语音播放 编解码芯片 SC2262 SC2272 进行无线收发信号的编解码 GSM 模块使用 TC35i 模块进行紧急拨号 关键字关键字 电子导游 单片机 编解码芯片 串口语音模块 GSM 模块 Abstract Most e start guide machine is a semi automated system its function is to spot a voice file format information stored in the guide unit the general attractions through the keyboard by typing the code select Play Tourists in this article guides the hands of the electronic control unit using the serial port voice module miniC A100FS microcontroller 51 using more generic AT89C51 MCU as a system of control processing unit codec chip SC2262 SC2272 and the GSM module TC35i module Electronic guide automation system which placed first in spot radio transmitter module the transmitter module can control the scope of work so there are different spots in each coded signal Visitors reach the attractions visitors guide the hands of the opportunity to automatically receive encoded signals after decoding by the control center can control the audio playback When an emergency is to send signals to the GSM module Keyword Electronic guide Single chip Codec chip Serial port voice module GSM module 目目 录录 1 绪论 1 1 1 设计的意义和发展趋势 1 1 2 设计的要求 1 2 模块选择 2 2 1 AT89C51 单片机 2 2 2 射频发射接收模块 3 2 2 1 射频发射模块 F05P 3 2 2 2 射频接收模块 J04P 3 2 3 SC2262 2272 编解码芯片 4 2 4 语音播放模块 miniC A101FS 5 3 系统结构框图 6 3 1 发送电路 7 3 2 接收电路 7 3 3 语音播放电路 8 3 4 GSM 模块 9 3 4 1 GSM 模块电路 9 3 4 2 GSM AT 指令 10 4 软件设计 10 4 1 主程序流程图 11 4 2 语音播放程序流程图 12 4 3 GSM 模块流程图 12 5 结束语 13 致谢 13 参考文献 14 附录 1 电路原理图 14 附录 2 程序清单 16 1 1 绪论绪论 1 1 设计的意义和发展趋势设计的意义和发展趋势 改革开放以来 伴随着中国旅游业的高速发展 我国旅行社行业发生了巨 大的变化 特别是近十年来 行业规模不断扩大 从业人员不断增加 经营体 制不断创新 经营环境不断改善 旅行社行业已经成为我国拉动经济增长 扩 大就业渠道的重要的服务行业之一 而随着越来越多的把旅游当作节假日的一 种休闲方式 而有些问题也随之产生 如导游人员的缺乏及其素质不高 加之 大批喜欢独立自由的旅游者的出现 这些促使了电子导游系统的产生 导游系统刚开始发展时间是一种半自动的系统 功能是把景点信息以语音 文件格式存储在导游机里 一般通过键盘直接键入景点代码 选择播放 这种 类型的导游机 缺点是要输入景点代码 很不方便 发展到现在 出现了全自 动化的导游机 它在景点先安放无线发射模块 这些发射模块可以控制工作范 围 这样在各个景点就有不同的编码信号 游客到达景点后 游客手上的导游 机会自动接收编码信号 经过解码后 由控制中心控制语音播放即可 电子导游相比较与人工导游方面 人工导游的的全职导游的减少 以及大 量自由旅游者的出现和旅游电子商务的迅速普及等等 导致了人工导游职业的 困难加大 这就造成了电子导游的迅速发展 解决了无导游讲解看不懂景点 不再走马观花 获得更高的旅游质量 而且旅游期间自由旅游者喜欢时间和路 线自己做主 自己决定何时出发 何时休息 走哪条线路 在哪里停留 欣赏 喜欢的风景 而且当前市场上的电子导游通常都是只进行景点的语音播放 当旅行者在 景区旅游碰到各种事故时 景区不能实时掌控 比如 语音播放出现故障 查 找别的景区 迷路等 电子导游系统是一种旅游讲解专用设备 它可以把景区和陈列展示的物品 图文并茂的表现出来 使观众在边看边听中 汲取知识 了解内涵 享受文化 许多游客和参观人士 在游览和观赏过程中 由于不了解景物和展品丰富的文 化内涵 对众多本该驻足观赏 细细品味的人文 历史景观等往往是走马观花 视而不见 造成了旅游资源的极大浪费 既来之 则观之 赏之 品之 思之 这才是游览观赏的价值所在 景点和物品配置电子导游机系统后 游客们可以 充分了解观赏对象深厚的文化底蕴 睹物思情 浮想联翩 景点 展品的丰富 内涵在讲解中得到了升华 使游客如痴如醉 游而忘返 使用电子导游系统可 以有效配置人力资源 由于讲解人员有限 特别是外语讲解 很难为每位游客 提供规范如一的讲解服务 电子导游机系统为散客和外国游客的参观提供了便 利 更加为了那些自由旅游者提供了良好的条件 1 2 设计的要求设计的要求 本系统的主要要求为 1 单片机实现对 MP3存储电路的控制 实现相应的语音播放 2 景点标签自动识别电路 3 GSM 紧急拨号系统 基于以上的设计要求本系统需要单片机 语音播放模块 无线收发模块 GSM 模块 2 2 模块选择模块选择 2 1 AT89C51 单片机单片机 图 1 AT89C51 管脚图 AT89C51 单片机是一种低功耗 低电压 高性能的 8 位单片机 目前 51 单片 机的使用非常广泛 关于 51 单片机设计开发的资料非常丰富 1 使用 C 语言编 程可以实现丰富的功能 在仿真环境上也可以很好地体现出本设计欲达到的效 果 功能强大 本设计以 AT89C51 作为单片机 由于本课题属于小型项目 信 息处理量不大 采用其他类型单片机进行设计存在成本高 开发过程复杂等各 种情况 而且本系统的设计并不能发挥出这些类型单片机芯片的各种强大功能 基于以上优点的分析以及 AT89C51 的功能强大 价格低廉 我选择 ATMEM 公司的 AT89C51 作为控制芯片 成本低 开发周期短 配合各种专用芯片的使 用能够很好的实现各种功能 2 AT89C51 的管脚图图上图 1 所示 AT89C51 管脚功能如下 VCC 供电电压 GND 接地 P3口 P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向 I O 口 可接收输出 4个 TTL 门电流 当 P3口写入 1 后 它们被内部上拉为高电平 并用作输入 作为输入 由于外部下拉为低电平 P3口将输出电流 ILL 这是由于 上拉的缘故 P3口也可作为 AT89C51的一些特殊功能口 如下表所示 P3 0 RXD 串行输入口 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 INT0 外 部中断0 P3 3 INT1 外部中断 1 P3 4 T0 记时器0外部输入 P3 5 T1 记时器1外部输入 P3 6 WR 外部数据存储器写选通 P3 7 RD 外部数据存储器读选通 P3口同时为闪烁编程和编程校验 接收一些控制信号 RST 复位输入 当振荡器复位器件时 要保持RST 脚两个机器周期的高 电平时间 XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 P1 0 1 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P1 2 3 P1 1 2 EA Vpp 31 RXD P3 0 10 TXD P3 1 11 INT0 P3 2 12 PSEN 29 P3 4 14 P3 5 15 WR P3 6 16 RD P3 7 17 XTAL2 18 XTAL1 19 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 RST 9 ALE PROG 30 INT1 P3 3 13 P0 7 32 P0 6 33 P0 5 34 P0 4 35 P0 3 36 P0 2 37 P0 1 38 Vcc 40 P0 0 39 GND 20 P2 0 21 AT89C51 C1 30P C2 30P Y 11 0592MHz K6 3 XTAL2 来自反向振荡器的输出 AT89C51单片机的时钟电路可以由三种方式构成 即内部时钟方式 有 源晶振方式和外部时钟信号方式 本系统为内部时钟方式 即采用外接晶振 和电容组成的并联谐振电路 3 2 2 射射频频发发射射接接收收模模块块 2 2 1 射射频频发发射射模模块块 F05P F05P 具有体积小 低功耗发射 声表稳频 无数据是发射电流为零 较 宽的电压工作范围 性能参数 发射频率 315MHz433MHz 频率稳定 10 声表稳频 工作电压 DC 3V 12V 调制方式 ASK 发射电流 2 10mA 外形尺寸 9 21 5mm 宽 X 长 X 厚 发射功率 10mW 工作温度 40 60 传输速率 10Kbps F05P 的引脚功能 1 正电源 3 12V 2 地 3 数据信号输入 平时为高电平 Y 外接天线 F05P 在无数据输入时单片机必须为低电平状态 F05P 需要输入数据才 能发射 数据信号停止 发射电流为零 F05P 对0 1 1ms 的数据脉冲发射 效果较理想 过宽过窄的脉冲会引起调制效率下降 过调制或调制不足使收 发距离变近 采用通用编码器 SC2262 发射效果比单片机好 因为 2262的 数据无论怎么变但脉宽是不变的 即使出现一点突发性的外界干扰 解码器 的宽容性也会解码输出高电平 而单片机则会出现数据错误 F05P 应垂直安装在印板边部 应离开周围器件 5mm 以上 以免受分布 参数影晌而停振 FO5P 发射距离与输入信号 发射电压 电池容量 发射 天线及发射环境有关 在障碍区由于折射反射会形成一些死区及不稳定区域 不同的收发环境会有不同的收发距离 F05P 最佳有效工作距离为 100M 左 右 2 2 2 射射频频接接收收模模块块 J04P J04P 具有小体积 特低功耗超再生接收模块 输出无噪声干扰 接收灵 敏度高 性能参数 工作频率 315MHz433MHz 灵敏度 5uV 工作电压 DC 3V 2 6 3 6V 电路结构 超再生 4 工作电流 0 15 0 3mA 外形尺寸 10 23 5mm 宽 X 长 X 厚 调制带宽 10K 工作温度 40 60 输出电平 TTL 电平 引脚功能 1 外接天线 2 数据输出端 3 数据反向输出 接收端 4 工厂测试端 悬空 5 地 6 正电源 DC 3V J04P 内部具有放大整形电路 只适合数据信号的接收而不适合模拟信号 J04P 应按装在印板边部并离开周围器件 5mm 以上 要垂直于线路板 否则 会引起频率偏移 如果器件较多还必须注意地线布局合理 如果有晶振或其 他信号源必须远离 J04P 否则会引起很多无法排除的干扰致使接收电路无 法正常工作 J04P 可外接天线提高接收灵敏度 天线长度不限 2 3 SC2262 2272编编解解码码芯芯片片 图2 SC2262 SC2272管脚图 本次设计中之所以选择 SC2272 SC2262 编解码选通电路 具有良好的 抗干扰性能 6路输出相互独立 并具有自锁功能 价格低 功耗小 单电阻 振荡 适用电压范围宽等优点 外围电路简单 使用方便 由于本系统应用于 景区 环境相对复杂 新品的抗干扰性能一定要良好 而且编解码芯片需要的 外围电路较少 使用其他编解码芯片就会让系统变的更加复杂 所以它被广泛 应用于外围电路较少的领域 SC2262 2272 是台湾普城公司生产的一种 CMOS 工艺制造的低功耗低价位 通用编解码电路 工作电压范围 2 6 15v 数据最多可达 6 位 地址码最多可达 531441 种 最多可有 12 位 A0 A11 三态地址端管脚 悬空 接高电平 接低电平 任意组合可提供 531441 地址码 SC2262 最多可有 6 位 D0 D5 数据端管脚 设 定的地址码和数据码从 17 脚串行输出 可用于无线遥控发射电路 4 编码芯片 SC2262 发出的编码信号由 地址码 数据码 同步码组成一个完整的码字 解 码芯片 SC2272 接收到信号后 其地址码经过两次比较核对后 VT 脚才输出高 电平 与此同时相应的数据脚也输出高电平 如果发送端一直按住按键 编码 芯片也会连续发射 当发射机没有按键按下时 SC2262 不接通电源 其 17 脚 Vss 9 A7 8 A6 7 A5 6 A4 5 A3 4 A2 3 A1 2 A0 1 A8 10 A9 11 A10 12 A11 13 Din 14 OSC2 15 OSC1 16 VT 17 Vcc 18 SC2272 5 为低电平 所以 315MHz 的高频发射电路不工作 当有按键按下时 SC2262 得 电工作 其第 17 脚输出经调制的串行数据信号 当 17 脚为高电平期间 315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号 当 17 脚为低平期间 315MHz 的高频发射电路停止振荡 所以高频发射电路完全收控于 SC2262 的 17 脚输出的数字信号 从而对高频电路完成幅度键控 ASK 调制 相当于调制 度为 100 的调幅 发送端 PT2262 输出 12 位编码 高 8 位为地址 低 4 位为 数据 发送时以高位在前 低位在后的顺序逐次发送这 12 位码 其中地址码的 逻辑状态为 0 1 悬空 数据码的逻辑状态为 0 1 5 接收端 PT2272 接 收到的地址与自身设置的地址相同时 才将接收到的数据进行解码 并输出 SC2262 SC2272 的管脚图如上图 2 所示 管脚功能如下 A0 A5 0 5 码地址管脚 SC2272 通过检测这六条三态的管脚来确定 bit0 bit5 的编码波形 每个管脚均分别可置为 0 1 或 f 悬空 A6 A11 6 11 码地址管脚或 5 0 数据输出管脚 根据 SC2272 的规格不同 这 六条管脚即可作为高位码地址管脚 也可作为数据输出管脚 当这些管脚 作为码地址管脚使用时 每个管脚可分别置为 0 1 或 f 悬空 当作 为数据输出管脚使用时 在同时符和以下两个条件的前提下 输出为 1 Vcc 否则为 0 Vss 1 所接受的地址码波形与码地址输入端的设 置匹配 相应位接收到的数据输出置为 1 Din 数据输入管脚 接收到的编码信号由此脚串行输入 OSC1 振荡器第一外接点 OSC2 振荡器第二外接点 此二端外接一个电阻 以确定 SC2272 的基本振荡 频率 VT 有效传输确认 高电平有效 当 SC2272 收到有效信号时 VT 变为高电 平 由于 SC2272 与 SC2262 要完成整体的收发 需要两者匹配 即是 SC2262 完成发射 送出当前的地址码和数据位数据 6 当 SC2272 的当前地址 与 SC2262 地址一致时 并接收到 2 帧以上 SC2262 发出的串行码 SC2272 才 开始接收 SC2262 送来的数据 为保证 SC2272 接收到 SC2262 两帧以上的串行 码 SC2272 的振荡频率要与 SC2262 的振荡频率相匹配 最佳的匹配振荡频率 是 SC2272 是 SC2262 的两倍 这样才能完成整个无线信号的收发 7 2 4 语音播放模块语音播放模块 miniC A101FS miniC A101FS 是串口控制的语音模块 使用简单 扩展灵活且性能高 它 是由点创科技开发的 miniC A101FS 系列长时间语音模块 是一款功能强大 性能 稳定带 MP3解码功能的语音模块 该模块不仅提供丰富的串口命令用于控制语 音模块播放 还可以向上位机提供查询命令 其特性如下 高品质 MP3立体声 播放 支持 MPEG1 2 2 5 layer3的 MP3格式播放 支持 FAT16 FAT32文件 系统 支持支持 USB2 0 通过 USB 接口更新音乐 支持上位机串口控制功能 提供复位引脚 支持 Flash 容量范围 0 1024MB 支持 SD 卡 容量范围 16M 1G 本语音模块通过上位机发指令控制本模块内语音播放 可以灵活指令 某首歌曲的播放 功能灵活 可播放指定曲目 读取配置文件等 而且在9脚 10脚之间可以外接按键电路控制语音的音量大小 9 作为 MP3播放的 miniC A101FS 语音播放模块支持异步串口通信方式 可 6 以通过串口接收上位机的命令 主控芯片的命令采用串口方式输出至 MP3播放 模块 从而控制音乐播放 10 语音播放模块 miniC A101FS 的管脚图如下图3所示 图 3 语音播放模块 miniC A101FS 管脚图 语音播放模块 miniC A101FS 的主要管脚功能如下表1所示 表1 miniC A101FS 的主要管脚功能 引脚名称管脚号功能 ACK5低电平 playing 高电平 STOP RXD6串行数据输入 TXD7串行数据输出 RESET23复位 Vcc30USB 接口 上位机串口控制 VIN22工作电压 AGND27模拟地信号 3 系统结构框图系统结构框图 根据设计要求 系统整体电路包括 AT89C51 无线收发模块 编解码电路 及语音播放模块 GSM 通信模块部分 系统整体框图如下图 4 所示 RESET 23 KEY 10 KEY3V3 9 DGND 8 TXD 7 RXD 6 ACK 5 Vcc 30 miniC A101FS J04P 接收信号 景点 SC2262 编码信号 SC2272 解码 F05P 信号发射 GSM 模块 单片机 AT89C51 语音播放电路 喇叭 上位机 7 图4 系统整体电路框图 3 1 发发送送电电路路 图5 发射电路 该电路采用无线发送 通过 SC2262编码信号进行发送信号 最后通过 电路外围的天线发射出去 工作距离可通过天线的长短和工作电压的高低来调 节 由于本系统用于景区的发射 发射芯片要一直工作 而且景区内的景点不 用发送的地址也不能相同 如下图发射电路所示的 A8 A9 A10 A11脚接开 关控制发射地址码和数据 VT 脚就一直处于发送状态 11 由于 SC2262的外接 震荡电阻要与 SC2272相匹配 所以 OSC1和 OSC2的电阻选用1 2MHz SC2272 选用外接震荡电阻200K 12 由于在景区的景点比较多 本系统假设有景点 9个 那么系统就需要 SC2262在不同的景点分别设置 9个不同的发射地址 发射地址的改变通过发 射电路图的 K2 K3 K4 K5按键改变 按照不同的按键组合 一共可以有 16种不同的地址编码 而本系统只需要用到 9个 设置地址码的原则是 同 一个系统地址码必须一致 不同的系统可以依靠不同的地址码加以区分 至于设 置什么样的地址码完全随不同使用者的需要而改变 13 而本系统可以设置16个 地址 具体的发射电路如图5所示 3 2 接接收收电电路路 当接收到射频信号时 直接通过接收器将接收到的信号送至 SC2272 解码 SC2272 对从 Din 端子送入的信号进行解码 所送入的编码波形被译成字码 它含有码地址位 数据位和同步位 解码出来的地址码以及数据送入单片机控 制语音播放 本系统主要通过 SC2272 的 10 11 12 13 脚输出的地址码送入 单片机的 P0 0 P0 1 P0 2 P0 3 口进行控制语音播放 而 SC2272 做以下动作 1 当解码得到有 1 数据时 驱动相应的数据输出端为高电平 15 2 驱动 VT 输出为高电平 将此信号送反相器取反后 触发中断 INT1 而且本系统通过 Vcc 16 C1 1 O 2 7 I4 8 I2 10 G ND 15 C2 4 O 4 9 Vcc 14 C1 3 C2 5 V 6 V 2 MA X 232 C4 22u 16C5 22u 16 C6 0 1F 5V V ss 9 A 7 8 A 6 7 A 5 6 A 4 5 A 3 4 A 2 3 A 1 2 A 0 1 A 8 10 A 9 11 A 10 12 A 11 13 D in 14 O SC2 15 O SC1 16 V T 17 V cc 18 SC2262 R5 47K R6 1 2M R2 10K R3 10K R4 10K R1 10K 1 2 3 4 5V P1 0 P1 1 RST 10u 4 5V K 4 K 3 K 2 K 5 D 1D 2D 4D 3 8 74LS04 的 A4 脚的高低电平控制 Y4 脚的输出来进行单片机的复位操作 具体 的接收电路如图 6 所示 R7 200K V ss 9 A 7 8 A 6 7 A 5 6 A 4 5 A 3 4 A 2 3 A 1 2 A 0 1 A 8 10 A 9 11 A 10 12 A 11 13 D in 14 O SC2 15 O SC1 16 V T 17 V cc 18 SC2272 A 1 1 Y 1 2 A 2 3 Y 2 4 A 3 5 Y 3 6 G ND 7 A 4 9 Y 4 8 A 5 11 V cc 14 A 6 13 Y 6 12 Y 5 10 74LS04 D 1 R8 10K C 22uF K 1 V CC 1 2 3 V CC A T89C51 RST P3 3 P0 0 P0 1 P0 2 P0 3 图 6 接收电路 3 3 语语音音播播放放电电路路 当接收的地址编码通过 SC2272 解码出来以后 送入单片机的 4 个 P 口 通过串口 RXD TXD 向语音播放模块发送指令 0 15 的地址码 控制语音 播放模块里面对应的 0 15 的景点介绍 通过单片机接收从 SC2272 输出的 P0 0 P0 1 P0 2 P0 3 的地址编码控制语音芯片相对应的景点 语音播放模块 开始播放相应景点的语音介绍 而且通过 SC2272 输出的 VT 脚的高电平 将 VT 脚的高电平送反相器取反后 74LS04 的 Y1 脚就会输出低电平 触发中断 INT1 通过中断控制子程序控制单片机不用再次扫描 17 单片机的复位和语音 播放模块的复位连在一起 当 K1 闭合时 74LS04 的 A4 脚就输入低电平 Y4 脚输出就为高电平 让 RST 管脚保持高电平 通常 0 7Vcc 以上电压 维持至 少两个机器时钟 就会让单片机复位 之后 RST 管脚恢复为低电平 语音播放 芯片 miniC A100FS 的复位与单片机的相反 可以用同一个复位电路 闭合开 关 K1 语音芯片的 RESET 图 7 语音播放电路 RESET 23 KEY 10 KEY3V3 9 DGND 8 TXD 7 RXD 6 ACK 5 Vcc 30 miniC A101FSVCC卡USB卡 TXD RXD C12 100uP R8 10 1 2 3 4 8 7 6 5 LM386 ALE R7 5K C10 0 1uF C11 220uF VCC 9 脚就为低电平 芯片开始工作 反之不管单片机有无数据 语音芯片都会停止 工作 而且此复位电路的复位逻辑稳定 可靠 而且本系统只会播放一次 不 能重复播放同一景点两次 18 语音的播放驱动电路通过 LM386 进行驱动喇叭进 行语音的播放 如上图 7 所示 3 4 GSM 模块模块 3 4 1 GSM 模块电路模块电路 TC35应用非常广泛 使用人数更多 资料介绍比较全面详细 网络上也有 很多电子爱好者 工程师对TC35i比较感兴趣 讨论的话题比较多 更有很多调 试笔记等可以参考 而且采用TC35i作为信息传输 控制的系统越来越成熟 因 此我们考虑选用该模块 这样风险较小 成功率较高 遇到问题方便解决 Vcc 16 C1 1 O2 7 I4 8 I2 10 GND 15 C2 4 O4 9 Vcc 14 C1 3 C2 5 V 6 V 2 MAX232 C6 22u 16C5 22u 16 C4 22u 16C7 22u 16 C8 0 1F 5V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 ZIF VCC IN Vcc RST CLK I O GND SIM卡 C3 100N LED R9 10K V1 R10 10K VCC P1 0 P1 1 RST 图 8 T35 的外围接口电路 TC35是SIEMENS公司推出的GSM专用调制解调器 它可在GSM网中完成 语音 数据 短消息以及传真的传送 TC35具有标准的工业接口和完整的SIM 卡阅读器 因此使用非常简单 它提供的命令接口符合GSM0705和GSM0707规 范 并提供RS232数据口 模块和单片机接口通过40针数据电缆相连接 TC35 模块有 40 个引脚 通过一个 ZIF Zero Insertion Force 零阻力插座 连接 器引出 这 40 个引脚可以划分为 5 类 即电源 数据输入 输出 SIM 卡 音 频接口和控制 可以快速 安全 可靠地实现系统方案中的数据 语音传输 短消息服务 Short MessageService 和传真 TC35i 模块的工作电压为 3 3 5 5V 模块有 AT 命令集接口 19 此外 该模块常用工作模式有省电模式 IDLE TALK 等模式 通过独特的 40 引脚的 ZIF 连接器 实现电源连接 指令 数据 语音信号 及控制信号的双向传输 通过 ZIF 连接器及 50 天线连接器 可分别连接 SIM 卡支架和天线 TC35i 模块主要由 GSM 基带处理器 GSM 射 频模块 供电模块 ASIC 闪存 ZIF 连接器 天线接口六部分组成 作为 TC35i 的核心 基带处理器主要处理 GSM 终端内的语音 数据信号 并涵盖了 蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能 在不需要额外硬件电路的前提下 可支持 FR HR 和 EFR 语音信道编码 TC35 模块的第 1 5 引脚是正电源输入脚通常推荐值 4 2V 第 6 10 引脚 是电源接地 11 12 为充电引脚 可以外接锂电池 13 为对外输出电压 共外 电路使用 14 为 ACCU TEMP 接负温度系数的热敏电阻 用于锂电池充电保 护控制 15 脚是启动脚 IGT 系统加电后为使 TC35 进入工作状态 必须给 10 IGT 加一个大于 100ms 的低脉冲 电平下降持续时间不可超过 1ms 20 16 23 为数据输入 输出 分别为 DSR0 RING0 RXD0 TXD0 CTS0 RTS0 DTR0 和 DCD0 TC35 模块的 数据输入 输出接口实际上是一个串行异步收发器 符合 ITU T RS232 接口标准 它有固定的参数 8 位数据位和 1 位停止位 无校验位 波特率在 300bps 115kbps 之间可选 默认 9600 硬件握手信号用 RTS0 CTS0 软件流量 控制用 XON XOFF CMOS 电平 支持标准的 AT 命令集 其中 18 脚 RxD0 19 脚 TXD0 为 TTL 的串口通讯脚 需要和单片机或者 PC 通讯 TC35 使用外接式 SIM 卡 24 29 为 SIM 卡引脚 TC35 的第 32 脚 SYNC 引脚有两 种工作模式 一种是指示发射状态时的功率增长情况 另一种是指示 TC35 的 工作状态 可用 AT 命令 AT SYNC 进行切换 本模块使用的是后一种 30 31 32 脚为控制脚 其中 30 为 RTC backup 31 为 Power down 32 为 SYNC 35 38 为语音接口 35 36 接扬声器放音 37 38 可以直接接驻极体 话筒来采集声音 37 是话筒正端 39 是话筒负端 由于电源电压要求为 5 0V 5 即 4 75V 5 25V 因此模块引脚 1 引脚 2 引脚 3 均接系统的 5V 电源 由于该模块无需初始化 上电后模块即可自动接收和发送定位数据 故不需要对其进行控制操作 即系统不必向 GPS 模块发出控制指令 89C51 单 片机的 P1 0 和 P1 1 口分别模拟串行通信的发送和接收 通信速率 1200bit s 帧 格式为 N 8 1 发送时 先发送一个起始位 低电平 接着按低位在先的顺序 发送 8 位数据 最后发送停止位 接收时 先判断 P1 1 接收端口是否有起始低 电平出现 如有则按低位在先的顺序接收 8 位数 最后判断 P1 1 口是否有停止 高电平出现 如有则完成一个数据接收 否则继续等待 TC35 模块输入输出的 TTL 正电平逻辑不是 5V 而是 2 9V 因此 必须对该 输入电平进行逻辑转换 系统需要在与单片机之间加一个 MAX232 电平转换电路 22 T35 与单片机的外围接口如上图 8 所示 3 4 2 GSM AT 指令指令 AT 指令功能 AT CMOS Send an SMS command 发出一条短消息指令 AT CMGD Delete SMS message 删除 SIM 卡内存的短消息 AT CMGF Select SMS message formate 选择短消息信息格式 0 PDU 1 文本 AT CMGL List SMS message from preferredstore 列出 SIM 卡中的短消息 PDU text RECUNREAD 未读 1 RECREAD 已读出 2 STOUNSENT 待发 3 STOSENT 已发 4 ALL 全部的 AT CMGR Read SMS message 读短消息 AT CMGS Send SMS message 发送短消息 AT CMGW Write SMS message to memory 向 SIM 内存中写入待发的短消息 AT CMSS Send SMS message from storage 从 SIM 内存中发送短消息 AT CPMS Preferred SMS message storage 选择短消息内存 AT CSCA SMS service center address 短消息中心地址 AT CSCB Select cell broadcast message 选择蜂窝广播消息 AT CSMP Set SMS text mode parameters 设置 短消息文本模式参数 11 4 软件设计软件设计 自动导游机软件使用 C 语言编程 具有很高的编程效率 通过外部中断服 务程序实现检测的功能 为实现编程结构清晰 采用各个模块单独编程 最后 实现各个模块的综合连接 软件主程序主要包括 GSM 紧急拨号系统程序和控 制语音播放程序 语音播放程序主要通过串口连接 单片机控制是否播放语音 信息 播放哪段语音信息 然后直接调用语音播放模块预设的语音程序进行相 关的语音播放 GSM 模块程序的设计是在 AT 指令的基础上通过单片机控制 GSM 模块进行紧急拨号 4 1 主程序流程图主程序流程图 主程序流程图的初始化包括 GSM 模块的初始化以及语音播放模块和单片 机的初始化 在初始化完成后 通过检测 GSM 的紧急拨号信号 进行控制是 否进行紧急拨号 然后检测 P1 口的数据是否与收到的无线信号一致 通过单片 机控制语音播放模块播放景点音乐 本系统设计的 GSM 模块的紧急拨号为最 高级的检测级别 有单片机的 P1 2 口接按键开关进行控制 GSM 模块的紧急拨 号程序 由于本系统需要双串口 这种情况下 语音播放需要一个串口通信 GSM 模 块也需要一个串口通信 这就要求单片机具有双串口的功能 但我们知道 AT89C51 只提供一个串口 那么另一个串口只能靠程序模拟 模拟串口 就是利 用单片机的两个输入输出引脚 P1 0 和 P1 1 置 1 或 0 分别代表高低电平 也就是 串口通信中所说的位 如起始位用低电平 则将其置 0 停止位为高电平 则将其置 1 各 种数据位和校验位则根据情况置 1 或置 0 至于串口通信的波特率 只是每位电 平持续的时间 波特率越高 持续的时间越短 如波特率为 9600BPS 即每一位传 送时间为 1000ms 9600 0 104ms 即位与位之间的延时为为 0 104 毫秒 单片机 的延时是通过执行若干条指令来达到目的的 因为每条指令为 1 3 个指令周期 可 即是通过若干个指令周期来进行延时 23 主程序流程图如下图 9 所示 开始 数据码与语音播放模块存储 数据是否一致 程序初始化 化 播放景点介绍 是否紧急拨号 紧急拨号 Y N Y N 12 图 9 主程序流程图 4 2 语音播放程序流程图语音播放程序流程图 图 10 语音播放流程图 4 3 GSM 模块流程图模块流程图 开始 语音播放模块初始化 查询 P0 0 到 P0 3 的地 址 播放 0 地 址的音乐 返回 播放 1 地 址的音乐 播放 2 地 址的音乐 播放 3 地 址的音乐 播放 16 地 址的音乐 为 0 为 1 为 2为 3 为 16 开始 发送 AT 指令 建立通信连接 TC35i 模块初始化 设置消息模式 向指定号码发送短信 是否接收到短信 结束 N Y 按键是否按下 N Y 13 图 11 GSM 模块流程图 14 5 结束语结束语 经过几个月的努力 我终于完成了本次设计 本系统通过 AT89C51 单片机 为控制芯片来进行控制语音播放和 GSM 的紧急拨号 通过查阅大量资料和向 指导教师的请教 终于在徐老师的帮助下实现了本系统要求的各种功能 在本次设计中 芯片的选择以及外围电路的设计花费本次设计大量的时间 经过查阅大量资料和请教徐教师 我确定了本次设计所使用的各种元件 也确 定本次设计的思路 通过本次设计也让我知道了大量的以前不知道的各种芯片 的原理以及功能 而且在设计中也发现了一些小问题 通过对这些问题的克服 也让我学习了更多知识 也掌握了方法和技巧 在旅游业高速发展的今天 自动导游机将完全取代传统的人工导游 普遍 应用于各个景点 让人们的旅行更加方便 致谢致谢 这次毕业设计是在指导老师的精心指导和耐心鼓励下完成的 从课题选定 到方案确定 从理论指导到实际操作指导老师为我作出了认真的分析和耐心的 讲解 给我们提供了极大的帮助 让我们在学习知识和解决问题时感到无比的 轻松和愉快 才使我的毕业设计能够顺利的进行下去 至此论文定稿之际 我 向老师表示我最衷心的感谢 是他为我的学习阶段进行了启蒙指导 使我在设 计中奠定了一定的理论基础 同时 我也衷心感谢在我的五年的学习中教育和培养我的老师们 是他们 给予了我很大的关怀和帮助 在此表示深深的感谢 也感谢我的师弟 师妹们 在我的学习 生活中给了我帮助 感谢他们的鼓励和支持 15 参考文献参考文献 1 余永权 ATMEL89 系列单片机应用技术 M 北京 北京航空航天大学出版社 2002 4 2 SIEMENS TC35i Terminal EB OL 3 李朝青 单片机原理及接口技术 M 北京 北京航空航天大学出版社 2005 4 AT89C51中文资料手册 EB 5 PT2262 2272编解码集成电路介绍 EB 6 朱定华 黄松 蔡苗 Protel 99 SE原理图与印制板设计 M 北京 清华大学出版社 2007 7 韦宏利 语音芯片在报站器中的应用 J 现代电子技术 2003 13 30 31 8 窦振中 单片机外围器件实用手册 M 北京 北京航空航天大学出版社 2003 9 苏文平 新型电子电路应用实例精选 M 北京 北京航空航天大学出版社 2004 10 张伟 孙颖 赵晶 Protel 99 SE 高级应用 M 北京 人民邮电出版社 2007 11 安捷伦科技在 2009 年美国无线通信展 CTIA 上展出最新的移动通信测试与测量解决 方案 J 国外电子测量技术 2009 05 12 于艳 顾桓 MCS 51 单片机和 PC 机问的串口通信 A 西安理工大学工程学院 2007 13 王圆妹 许劲 李涛 基于 VB 实现 PC 机与单片机的串行通信 J 中国科技信息 2006 22 14 刘艳玲 高云 单片机在工业控制上的应用 J 佳木斯大学学报 2006 02 15 孟开元 王琦珑 曹庆年 基于 Zigbee 的无线传感器网络的研究 J 中国科技信息 2009 07 16 柴争义 徐红 朱思峰 无线个域网实现技术研究 J 通信技术 2009 04 17 夏礼智 应立军 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15 OSC1 16 VT 17 Vcc 18 SC2272 A1 1 Y1 2 A2 3 Y2 4 A3 5 Y3 6 GND 7 A4 9 Y4 8 A5 11 Vcc 14 A6 13 Y6 12 Y5 10 74LS04 D1 R6 10K C9 22uF K1 VCC RESET 23 KEY 10 KEY3V3 9 DGND 8 TXD 7 RXD 6 ACK 5 Vcc 30 miniC A101FSVCC卡USB卡 1 2 3 VCC Vss 9 A7 8 A6 7 A5 6 A4 5 A3 4 A2 3 A1 2 A0 1 A8 10 A9 11 A10 12 A11 13 Din 14 OSC2 15 OSC1 16 VT 17 Vcc 18 SC2262 R11 47K R11 1 2M R2 10K R3 10K R4 10K R1 10K 1 2 3 4 5V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 ZIF VCC IN Vcc RST CLK I O GND SIM卡 C3 100N LED R9 10K V1 R10 10K VCC P1 0 P1 1 TXD RXD AT89C51 RST RST 10u 4 5V K4 K3 K2 K5 D1D2D4D3 P3 3 P0 0 P0 1 P0 2 P0 3 K6 R1 10K R2 10K R3 10K R4 10K VCC C12 100uP R810 1 2 3 4 8 7 6 5 LM386 ALE R7 5K C10 0 1uF C11 220uF VCC A11 A10 A9 A8 17 define uchar unsigned char 模拟串口 sbit P1 0 0 x90 sbit P1 1 0 x91 sbit P1 2 0 x92 sbit P31 P3 1 串口输入 sbit re P3 0 串口输出 sbit reset P3 3 单片机 语音芯片复位 define RXD P1 0 define TXD P1 1 define WRDYN 44 写延时 define RDDYN 43 读延时 char i uchar code dis1 jingdian1 语音内