1、第 I 页 共页基于单片机的电子导游系统摘要：本系统是专门针对中小型旅游团体及个人提出的一种廉价实用的无线电子导游讲解系统。它采用了相对简单的芯片，在价格、体积上有着很大的优势，还有很好的灵活性。对于一个无线电子导游系统所需要的基本功能能够很好的完成。另外，它有很好的可扩展性，可以方便、快捷地扩展或者加入新的功能。本设计主要是对电子导游系统电路部分的设计，利用配套的编码与解码芯片，通过相应的发射与接收芯片传输信号，单片机接收到信号控制语音模块播放相关景点的介绍。硬件电路设计包括三部分内容：一是发射部分，安装到景点，利用编码芯片PT2262 对信号进行编码，通过发射芯片 F05P 与天线发射射频
2、信号；二是接收部分，由游客随身携带，通过天线和接收芯片 J04P 接收射频信号，接收到的信号通过解码芯片 PT2272 进行解码；三是控制部分，解码后的信号传输到单片机，由单片机通过串行通信控制语音模块播放相应景点的介绍。关键词：无线传输，单片机，语音模块第 II 页 共页Based on SCMs electronic guide systemAbstract : The system is specifically for small and medium-sized tourist groups and individuals of a cheap and practical guide
3、s on wireless electronic system. It uses a relatively simple chip, in terms of price, volume on a lot of advantages, there are very good flexibility. For a wireless electronic system to guide the basic functions can be completed very good. In addition, it has good scalability, can be easily and quic
4、kly expanding or adding new features. This is mainly designed for electronic circuit part of the tour guide system design, supporting the use of encoding and decoding chips, launched by the corresponding signal transmission and reception chip, the microcontroller received voice signal control module
5、 on the player-related attractions. Hardware circuit design includes three parts: First launch of the installation to attractions, the use of coded signal chips encoder PT2262, through the launch chip and antenna F05P launch RF signals and the other is to receive part, by carrying tourists through t
6、he antenna and receiver Chip J04P receive RF signals, to receive the signal through the decoder chip PT2272 decode the third is controlled part of decoding the signal transmission to SCM, from SCM through serial communication control module voice broadcast on the appropriate spots.Key word: Wireless
7、 transmission；Single-chip Micro-computer；voice module目录1 绪论 .11.1 电子导游系统的概述 11.2 电子导游系统在国内外的发展现状 2第 III 页 共页1.3 电子导游系统的发展趋势 31.4 本设计研究的主要内容 31.5 预期达到的目标 32 电子导游系统的方案设计 .52.1 短距离无线通信方式的比较与选择 52.1.1 蓝牙 52.1.2 红外 62.1.3 射频 RF 传输 62.1.4 电子导游系统中的无线通信技术 72.2 电子导游系统的设计思路 82.3 电子导游系统要实现的功能 82.4 电子导游系统电路设计方案
8、 93 电子导游系统的无线传输方式与电路设计 .103.1 电子导游系统的接收与发射部分系统框图 103.1.1 发射部分系统框图 103.1.2 接收部分系统框图 103.2 本系统无线传输技术的方式介绍 113.2.1 本系统中的编解码方式的介绍 113.2.2 PT2262/2272 芯片的地址编码设定和修改 133.3 发射与接收部分的芯片介绍 143.3.1 发射芯片 F05P 的介绍 143.3.2 编码芯片 PT2262 的介绍 153.3.3 接收芯片 J04P 的介绍 183.3.4 解码芯片 PT2272 的介绍 193.5 系统电路原理设计 213.5.1 发射部分电路原
9、理设计 213.5.2 接收部分电路原理 223.6 天线的设计 244 控制部分电路设计 .26第 IV 页 共页4.1 AT89S51 的介绍 264.2 MINIC-A101FS 语音模块介绍 284.3 控制部分连接电路 334.3.1 复位与时钟电路设计 345 发射与接收机的 PCB 设计 .375.1 PCB 的设计流程 375.2 元器件的布局 385.3 PCB 布线 395.4 印制电路版的过程 405.4.1 电气规则检测 405.4.2 创建网络表 415.4.3 加载网络表 425.4.4 印制板电路 436 软件设计 .446.1 软件总体设计 446.2 功能软件
10、设计 446.2.1 系统程序主流程图设计 446.2.2 系统初始化程序设计 456.2.3 单片机控制程序设计 457 结论 .477.1 论文总结 477.2 成果应用与前景展望 47附录 A .48附录 B .49附录 C .50参考文献 .51致谢 .53第 1 页 共 53 页1 绪论1.1 电子导游系统的概述随着经济的发展与人民生活水平的不断提高，旅游业在我国国民经济发展中起着到了举足轻重的作用，成为第三产业的龙头和国民经济的支柱，被誉为永不落幕的“朝阳产业 ”。据世界旅游组织公布，全球旅游业总产出已占世界 GDP 的10.7%，超过石油、汽车、化工等行业，成为当今世界第一大产业
11、，全球旅游人数和旅游消费年均增长率约为 4.35%和 6.7%，远远高于世界财富年均 3.5%的增幅。我国旅游业的发展非常迅速，潜力更大。在过去的二十多年中，各级政府都将发展旅游业作为拉动当地经济增长的主要手段，将旅游业定位为国民经济的支柱产业。我国旅游业始终超前于国内国民经济总体增长速度和世界旅游业总体增长速度。据世界游组织预测，今后十至二十年、或更长的时间内，中国的旅游经济占GDP 比重及其增长速度在全球位居首位。据国家旅游总局对 2007 年的旅游数据统计 1，我国的旅游业始终处于一个发展的高峰，有着很大的市场潜力。旅游业是一个综合性很强的信息依赖型产业，旅游信息的获取、加工、传播和利用
12、对旅游业的发展起着举足轻重的作用 2。一次旅游活动涉及到众多的旅游服务设施和旅游资源，从旅游活动的实现方式来看， “在旅游市场流通领域活动的不是商品，而是有关旅游产品的信息传递引起的旅游者的流动。 ”而随着社会的发展与时代的进步以及人们生活水平的提高，出现了新的旅游态势 3。首先，随着旅游者经验的日益丰富，旅游需求层次的提高，借助于现代发达的通讯、交通技术，自助旅游者以其本身追求个性和自由特点的自助旅游越来越受到推崇。其次，旅游者需求也发生了一系列变化。主要表现在:旅游需求量明显增大; 需求趋于个性化，个性、自由、展现自我成为时代的新宠;旅游过程更注重知识性和体验性。这些变化使得旅游者不能满足
13、于传统跟随导游的“上车睡觉、下车看庙、走到景点拍拍照”或“走马观花”式的低质量的旅游过程，而是希望通过在旅游过程中全方位的参与或体验，充分理解旅游地的内涵和特色，体会到旅游活动的极大乐趣。最后，随着我国经济实力与综合国力的大幅提升，越来越多的外国人开始了第 2 页 共 53 页解中国，走进中国，来领略中华文明的博大精深与中国各地的名胜古迹，据国家旅游总局的数据统计显示，2007 年进入中国旅游的外国人为 26109668 人 4，同比增长 17.56% 5。中国作为世界文化遗产、国际知名旅游景区众多的旅游大国，以其厚重的历史文化底蕴深得国内外游客的青睐和赞叹。以及 2008 北京奥运会的影响，
14、为中国发展国际型旅游业赢得了新的机遇。但是精通外语、具有丰富专业知识的高素质导游较少也成为中国旅游迈向国际化的一个制约因素。为了进一步提升我国的旅游国际化水平，给国内外游客提供更加人性化、个性化、标准化、专业化的旅游服务，推出电子导游系统是势在必行的。电子导游系统的投入使用不仅可以促进现有导游员自身素质的提高，提升导游队伍的整体水平，让更多的国内外游客全面、客观、准确地了解博大精深的中华文明、名胜古迹，掌握旅游信息。而且可以减轻导游员的负担和旅游服务企业的人力成本，缓解旅游高峰时导游短缺的压力。同时将为进一步扩大和提升我国在世界的的知名度和影响力，塑造我国旅游整体新形象，推动全国旅游文化业的传
15、播和发展起到积极的促进作用 6。能够提供旅游目的地全方位信息、自主操作、功能齐全的多语种自助电子导游系统的应用可以在一定程度上解决上述问题。1.2 电子导游系统在国内外的发展现状在现在科技的发展及无线通信技术的广泛应用以及旅游需求量明显增大且需求趋于个性化，旅游过程更注重知识性和体验性的情况下，传统的导游讲解模式已经不能满足现代旅游者的需求。先进的无线电子导游系统顺应了旅游发展的潮流，它克服了普通旅游讲解的不足，以优异的性能在众多旅游公司中得到广泛应用。目前，生产无线电子导游系统的厂家很多，但绝大多数都是国外的厂家，如美国 LISTEN 公司的无线电子导游系统、德国 SENNHEISER 公司
16、的无线电子导游系统、荷兰 PHILIPS 公司的无线讲解系统等。各个厂家在技术上都有着自己的优势：如美国 LISTEN 公司的无线电子导游系统无论从质量、工程范例都有其优越性，但是其发射单元太过昂贵；PHILIPS 公司的电子导游系统在系统管理控制方面全部采用数字信息化，在信号的传输上采用的比特流技术，易实现大数量的串接，但其音质一般 7。在国内，生产无线电子导游系统比较成熟的品牌有北京的极致维电子科技有第 3 页 共 53 页限公司以及上海趋势电子有限公司出品的无线电子导游系统，他们的产品基本上实现了无线电子导游系统的基本功能，但是在稳定性、可靠性、可操作性和可扩展性方面与国外品牌还存在差异
17、。综上所述，现行的无线电子导游系统大多功能完备，但是价格比较昂贵，对于现在多数中小型旅游团队，尤其是个人旅游者来说，完全没有必要花费巨资购买大批设备，因此无线电子导游系统让许多中小型旅游公司可望而不可及。本系统是专门针对中小型旅游团体及个人提出的一种廉价实用的无线电子导游讲解系统。它采用了相对简单的芯片，裁减了一些复杂但用处不是很大的技术功能，在价格、体积上有着很大的优势，还有很好的灵活性。对于一个无线电子导游系统所需要的基本功能能够很好的完成。另外，它有很好的可扩展性，可以方便、快捷地扩展或者加入新的功能。1.3 电子导游系统的发展趋势随着电子技术的日新月异，将来的电子导游设备将更现代化、人
18、性化。可以预见，将来的每一个景点、景区、博物馆、展览馆等旅游地都将装备上各种各样的无线电子导游设备，使游客到该景点时既能体验到现代化电子技术的方便，同时又能感觉到置身于该景点的情境之中，了解该景点的内涵与历史。今后的无线电子导游产品市场不会只有某种单一产品一统天下，而是存在各种各样适合不同景点不同需求的无线电子导游设备的多元化格局。但是笔者认为其中的主流产品仍是无线讲解系统，因为导游讲解会永远存在而且不可替代，应用无线电子导游系统一方面改善了景点的旅游环境，避免了导游讲解对环境形成的嘈音污染；另一方面减少了导游人员的工作强度，方便导游对随队游客的管理，而且可以预设多国语言，方便外国游客。同时对
19、提高游客兴趣、提升旅游服务水平和档次的效果是十分明显的，具有很大的市场前景。1.4 本设计研究的主要内容本设计研究了无线电子导游系统的国内外的发展状况，及其实现的体系结构和系统方案，分析了现在面临的一些问题。通过对实现无线电子导游系统各项参数的分析与比较，提出了一个自己的系统方案，完成了发射机与接收机电路的设计。第 4 页 共 53 页1.5 预期达到的目标设计出可实现一点对多点的单工无线传输系统（发射部分）与接收并播放语音的接收系统（接收部分）的电路设计。1传输距离不低于 80 米2低功耗，抗干扰能力强3成本低，方便实用第 5 页 共 53 页2 电子导游系统的方案设计2.1 短距离无线通信
20、方式的比较与选择无线导游系统是在无线通信技术的理论上存在和发展的。在本系统的设计中，由于采用短距离无线通信方式进行语音传输，而短距离无线通信技术的应用是多种多样的，所采用的标准也是多种多样的。所以，在本章有必要先对短距离无线通信技术做比较并提出合理的解决方案，然后针对所确定的通信方案，再进一步论证其中所涉及到的关键技术。近几年随着无线通信技术与计算机网络技术的发展，形成了许多无线连接标准与技术。这些技术使用户能够将各种计算机、通信设备简单而快速地连接成网络，同时也具备实现高速数据传输的能力。它们实际上消除了将各独立设备连接组网时需购买或租用传输线的需要，这使得共享不同应用设备中的数据资源成为可
21、能。在这些标准与技术中，最为引人注目的是蓝牙、红外与射频 RF。做为技术前沿，这些技术之间存在着相互竞争，但在某些实际应用领域内它们又相互补充。那么在这么多标准与技术之中，哪一种技术性能最为优越呢？在某个环境中实现某一特殊应用又该选用哪一种技术最合适呢？为此，我们需要清楚每一种技术的应用领域及其优缺点。2.1.1 蓝牙蓝牙的英文名称为“Bluetooth” ，是一种开放性短距离无线通信技术标准。它是面向移动设备间的小范围连接，其本质可以说它是一种代替线缆的技术。蓝牙技术主要面向网络中各类数据及语音设备，通过无线方式将它们连成网络，从而方便、快速地实现各类设备之间的通信。它具有以下特点：1.蓝牙
22、设备工作在 2.4GHz 的频段，无须申请许可证，在大多数国家为 2400-2483.5MHz，使用 79 个频道，间隔均为 1MHz；采用 TDD 时分双工方式；最大发射功率分为三个等级，分别是：100mw(20dBm)2.5mw(4dBm)和 1mw(0dBm)，在4-20dBm 范围内要求采用功率控制。蓝牙的最大通信距离大约为 10-100 米。2.蓝牙系统支持实时的同步定向连接和非实时的异步非定向连接，分别称为SCO 链路和 ACL 链路。前者主要传送话音等实时性强的信息，在规定的时隙传第 6 页 共 53 页输；后者则以数据为主，可在任意时隙传输。3.采用快速调频技术可以保证链路稳定
23、，减少同频干扰和远距离传输时的随机噪声影晌，具有一定的抗干扰潜力。4.蓝牙系统提供点对点和点对多点的无线链接。在任意一个有效通信范围内，所有设备的地位都是平等的。首先提出通信要求的设备称为主设备，被动进行通信的设备称为从设备。利用时分多址，一个主设备最多可同时与 7 个从设备进行通信并和多个从设备(可超过 200 个)保持同步但不通信。5.蓝牙技术在物理层、链路层、业务层 3 个层次上提供安全措施，充分保证通信的保密性 8。2.1.2 红外红外无线通信是一种采用红外线作为通信载体的通信方式，一般通过波长为850nm 的红外线传输数据。有 ASK, QPSK, PPM 等多种调制方式，其最高传输
24、速率可达到 16Mbps，适合于传输容量较大的数据。红外通信方式是电波法规之外的传输方式，在通信速率和调制方式方面有充分的自由空间。红外通信在短距离、室内应用中有较大的优势。红外通信如果采用点对点的方式进行数据传输，其发射角度一般不超过 30 度，通信距离仅为 13m 。红外链路采用即亮度调制/直接探测信道，因为载波的波长短，而且探测器面积相对较大，就能有效地避免多径衰落，所以红外链路组网简单。红外线的波长和可见光的波长很接近，因此它不能穿透不透明的障碍物，这使得红外通信的范围被局限在同一个房间内，但也正是由于这种局限性，使红外通信避免了不同房间的交叉干扰，从而提高了的通信的安全性。如果在多个房间之间进行通信，就得通过有线的方式增加红外接入点。同时，红外通信具有成本低，速度快，带宽几乎不受限制的优势。但是红外通信是一种视距传输，两个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其他物体阻隔，因而一对发射接收装置只能用于两台(非多台)设备之间的连接。另外，红外线易受到环境噪声的影响，如太阳光，电灯等，因此，为了保证红外通信的可靠性，需用厚的窗帘挡光 9。2.1.3 射频 RF 传输射频（Radio Frequency） ，简称 RF。射频就是射频电流，它是一种高频交流
