电子导游系统设计

摘要
导游作为旅行社的代表，在旅游服务的传递过程中起着桥梁和纽带的作用。

而随着自助旅游的兴起、旅游需求的变化及信息技术在旅游业中的广泛应用，导游的范畴已不局限于传统的导游人员，一切可以提供“导游服务”的电子系统都可以称之为导游。

在此类系统中，专门面向游客提供服务、应用比较广泛的主要指自助电子导游系统。

目前对自助电子导游系统的研究多局限于一种或几种技术的实现，缺乏系统思考，而任何一项技术的发明创造都会引发一定的社会问题，自助电子导游系统也将会对旅游业的各方面产生一定的影响，这也是以往研究中鲜有涉及的。

本文提出了一种新颖的红外无线智能导游系统的设计方案。

基于当前先进的信标网络技术及手持移动计算技术, 采用信标网络中的不同节点的红外信标信号自动选通游客手中的便携式信息终端设备, 使之成为视听一体化移动的可随机点播的多媒体平台, 同步提供可选的多语种语音讲解、视频播放及帮助信息功能, 实现一种便携的无线智能嵌入式多媒体导游系统。

关键词电子导游系统红外无线智能导游系统红外信标信号
Abstract
As representation of tourist ageney，tourist guide is considered to b the bridge and
ligament in the transformation of tour serviee. And with the developmen of in dependent travel,change of demand for touras well as the abroad applieation of IT，the category of tourist guide is not only limited to a person but also referred to the eleetron system that can provide “tourservice”.Within those kinds of system，those widely used and whose mainuse are providing tour serviees for travelers a are referred to self-help electronic tourist guide system.
But now studies on self-help electronic tourist guides ystem is limited to realization of one or more teehnique，laek of syste matic consideration，moreover，the invention of any technique will bring some socialmatters，so is self-help eleetronic touris tguide system.It will also affect very aspect of tourism，which is lack of researches.
In the paper,the design scheme of a novel infrared design intelligent cicerone system is proposed.This novel system is based on the currently advanced network technique and portable mobile computing technique.Because the infrared beacoming aignals from different nodes in the net work are used to automatically gate the porable informatin terminal units in the hands of tourists,aportble wireless intelligent embedded mutimedia cicerone system with the function of multi-language explannatin,video playing and help information providing can be implemented.the integal design ideas hardware and software of the system are presented.
Keywords :electronic tour guides intelligent wireless infrared system infrared beacon signal system
目录
摘要 (Ⅰ)
Abstract (Ⅱ)
第1章电子导游系统相关问题研究 (1)
1.1研究背景 (1)
1.2自助电子导游系统 (2)
1.3电子导游系统发展 (3)
1.3.1国外发展现状 (3)
1.3.2国内研究进展 (3)
第2章原理及总体设计 (5)
2.1设计思想及总体方案 (5)
2.2信标及其网络化设计 (6)
2.3便携式终端接收设备的设计 (6)
2.4电子导游系统的电路及系统构成 (6)
2.5单片机和语音模块的通讯 (8)
第3章系统硬件设计 (10)
3.1单片机原理简介 (10)
3.2SC2272信号解码设计 (17)
3.3miniC-A101FS语音模块 (20)
3.4 J04P无线接收模块 (21)
第4章软件设计 (24)
4.1系统流程图 (24)
4.2 WAVE汇编仿真软件介绍 (25)
4.3汇编源程序 (29)
文章小结 (30)
参考文献 (30)
电子导游系统设计
第1章电子导游系统相关问题研究
1.1研究背景
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、传播和利用对旅游业的发展起着举足轻重的作用。

每次旅游活动涉及到众多的旅游服务部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。

旅游信息的传播和流通成为沟通旅游者、旅游供给商和旅游代理商的重要方式。

旅游者在决定出游前，必须先了解一些与其目的地有关的旅游信息，比如当地的旅游发展状况、景区景点分布、旅游活动项目、活动时间及旅游目的地的通达性、气候、交通、住宿、消费、风土人情、旅游的最佳路线等，目的地旅游信息是否容易获得成了衡量目的地旅游业是否成功的关键性因素。

传统的旅游信息获取方式主要有旅行社、广播、电视、书籍、报刊、亲朋好友的推荐等，这些方式在大众旅游时代基本能够满足旅游者的需求，而随着信息技术在旅游业中的普遍应用和旅游市场内外环境的变化，传统旅游信息获取方式并不能满足旅游者需求，一些新的信息获取方式，如网络和电子系统以其高效、便捷、信息量大等优势越来越受到人们的青睐。

以电子系统为例，除了近几年来提及较多的旅游目的地营销系统外，面向游客的自助电子导游系统日益受到关注。

而且，近几年来，我国入境旅游迅猛发展，2004年全年我国入境旅游人数10903.82万人次，比上年增长18.96%，比2002年增长11.37%。

2005年l-10月份，入境旅游人数10018.07万人次，比上年同期增长11.57%。

据预测，到2020年，中国将成为世界第一大入境旅游接待国。

而与之不相协调的是我国外语导游人才的相对短缺。

国家旅游局局长邵琪伟在2006年10月召开的全国导游大会上指出我国的外语导游比重下降，2002年我国外语导游占导游总量的16.7%，2005年下降到10%，小语种导游严重不足。

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。

自助电子导游系统在国外己成功应用于多处景观和旅游目的地，如国外博物馆的自动讲解设备，波士顿“自由之路”的各景点出租的一种像无绳电话听筒的电子导游器;加拿大西部几个旅游城市(包括温哥华、卡尔加里和班夫)提供的包括景点信息、餐馆信息和酒店信息的电子导游系统。

而在国内，对自助电子导游系统的应用才刚刚起步，系统多类似于MP3只有音频景点背景资料介绍的移动手持系统，而缺乏全方位的旅游目的地信息。

随着我国旅游消费水平的提高和强劲的旅游发展势头，自助电子导游系统将拥有广阔的发展前景。

1.2自助电子导游系统
自助电子导游系统是相对于传统的人工导游来讲的，是旅游信息系统的一种新型形式，目前尚无权威的定义，国内外学者从各自的角度出发，对自助电子导游系统的概念和范畴给出了不同的理解。

国外一般将自助电子导游系统称为Electronic TouristGuide(ETG)或Audi。

TourGuide(ATG)。

自助电子导游系统是旅游目的地信息系统的一部分，它是指旅游景区或城市的静态文字显示设备，在信息技术广泛应用的背景下，其内涵得到扩展，也包括那些具有动态显示效果的、便携式的语音导游机。

W AP上网手机、车上卫星导航系统、宽频网络、PLAM掌上电脑与PDA个人数位助理都属于自助电子导游系统的范畴，可提供航空定位、租车、线上购票、查询电子地图、线上导游、购买产品等服务。

自助电子导游系统与远程会议系统、酒店智能管理系统等都属于旅游信息化的一部分，是信息时代旅游服务信息化转型的表现。

自助电子导游离不开地理信息系统(GIS)，是一个与地理分布有关的数据采集、存储、管理、分析、描述和应用的计算机软件系统，它把对数据库目标的检索变成在地图上寻找目标，并且能把目标一层层的深入、放大，以满足人们的需求，完成相关的任务。

自助电子导游是地理信息系统的广泛应用中的一个成功领域。

自助电子导游系统是旅游解说系统中自导式解说系统的一部分。

旅游目的地自助电子导游系统是指综合利用计算机、网络、无线电通讯技术、语音控制、多媒体和GPS等多种科技手段，为使游客(特别是自助游客)在整个旅游目的地完成旅游活动，获得较高的旅游体验而设计制作的电子设备或系统。

其主要功能是为游客特别是自助游客提供定位、景区讲解、线路引导、游路建议、地图显示等服务，主要用于整
个旅游目的地的导游服务中。

随着系统深入细化的研究，功能将越来越完善。

景区景点自助电子导游系统是指事先存储好景点语音资料的具有人机交互功能的语音播放器。

其主要功能是为游客提供景点讲解服务，主要用于景区景点的导游服务中。

根据功能差异，产品的开发应用情况，景区景点自助电子导游系统又可分为景区、博物馆多语种导游解说系统、溶洞多语种讲解系统、游船多语种无线收发式导游解说系统等，以其丰富完整的信息含量受到文化内涵丰富的旅游景区的青睐。

1.3 电子导游系统发展
1.3.1国外发展现状
电子导游技术在国外己经相对比较成熟，自1996年第一台试验性的自助电子导游系统研制成功以来(D.A.Abowd，1996)，相继有较多的自助电子导游系统研制成功并投放市场。

Christian进行了综述性的研究，他选取了这一领域功能较为独特的或具有广泛影响的系统，对其进行了市场调查，简要介绍了这一系统的发展状况，比较了其性能、设计、适应性、可靠性，指出了自助电子导游系统将来面对的挑战。

在具体研究方面，国外对自助电子导游系统的研究主要集中于两个方面:一方面是与技术相关的研究，探讨了实现自助电子导游功能的相关技术;另一方面是社会和使用者方面的研究，分析了自助电子导游系统出现的原因和背景、用户需求等。

在这两个方面又贯穿了系统本身的研究和系统提供的电子导游服务的研究，而服务是依赖于系统的，随着系统的发展而发展。

因此，研究者大多没有对电子导游服务做单独的研究，而是将其融合于系统拼于究中。

在技术方面，D.A.Abowd(1996)“oavies(1995)K.Cheverst(2000)、Christian伦ay(2001)等多数学者都分析了自助电子导游系统应具备的基本功能和提供信息服务。

并从功能实现的技术角度进行了评析。

其中，ChristianKray(2001)指出自助电子导游系统基础性的支持技术包括:计算机技术、无线通讯技术(无线上网，GPRS)和定位技术等将语音识别技术引入系统，以增强系统的可用性与便利性。

1.3.2国内研究进展
在国内，一般认为现代导游服务分为实地口语和物化导游两种，实
地口语导游即指人工游，物化导游是通过图文声像材料进行导游的方式，电子导游服务就是物化导游中的一部分。

国内对自助电子导游系统的相关研究更多的是在探讨某一种或几种技术手段的应用途径，而对用户需求方面研究较少。

在自助电子导游系统的技术实现方面，主要集中于对单项技术的研究和对系统整体的研究两方面。

第2章原理及总体设计
2.1设计思想及总体方案
本文主要是一种简易的基于单片机的电子导游系统的设计。

基于当前先进的信标网络技术及手持移动计算技术，采用信标网络中的不同节点的红外信标信号自动选通游客手中的便携式信息终端设备，使之成为移动的可随机点播的视听一体化多媒体平台，同步提供语音讲解、视频定位及帮助信息功能，实现一种便携的无线智能嵌入式多媒体导游系统系统的总体设计方案，如图所示
图2.1-1
可在不同的景点布置不同的红外信标并且按照一定的顺序和规律进行编号，使得不同的信标所发射的控制信号具有唯一性并最终形成一
个信标网络对于每一个信标的发射功率，可以采用遥控器进行灵活调节采用自行研发的智能红外接收机作为便携式信息终端设备，利用该设备端与端的接口完成通信与影音下载传输，将语音讲解资料、不同景点的地理信息图片等视频资料以及帮助信息等存储在系统的存储器中，并提取这些文件在存储器中存储时的特定位置信息标号在终端接收设备的内部电路板上同步加装红外遥控接收电路，当处在不同位置信标节点上的智能红外接收机接收到来自不同红外信标发送的带有存储器中存储文件特定的位置信息标号的控制命令时，就会按要求自动选通并且提取对应的文件，在便携式红外接收机上实现多语种的音频化及视频化，并根据指定的景点提供相应的景点信息，从而实现愉快的智能旅游。

2.2信标及其网络化设计
网络化信标是整个导游系统中最重要的组成部分之一, 即控制信号的发射部分考虑到信标网络长期工作的稳定性, 必须使所设计的单计个信标发射器具有体积小、耗电省、发射功率灵活可调、网络节点上不同信标发射的信号互不干扰以及使用方便等特点。

2.3便携式终端接收设备的设计
便携式智能化终端接收机构成了整个导游系统的核心它既是不同节点信标所发射的遥控信息的终端接收设备，也是游客手中的移动式人机交互多媒体信息实时点播平台。

2.4电子导游系统的电路及系统构成
随着生活水平的提高，越来越多的人把旅游当成了一种时尚的消费方式，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。

电子导游系统发展有个过程，最开始时是一种半自动化系统，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。

本文介绍了这一全自动化导游机的设计, 采用了miniC2A101FS和单片机AT89S52配合使用。

在设计的系统中，射频发射模块被分布在景区的各个景点中，它们工作在不同的编址信号上。

电子导游机采用比较通用的51系列单片机AT89C2051作为系统的控制处理单元，利用P1口循环给解码芯片SC2272发送00H～FFH的数据，作为它们的地址；同时，射频接收头J04P将接收到的信号送至SC2272解码，如果解码的信号与单片机给地址预设的信号一致，将触发中断INT1，进入中断处理子程序，在中断处理子程序中，将进入对应的中断处理程序进行放音。

TXD将用于与语音模块进行串行通信，P3口的INT1用于中断。

系统功能由发射部分和接收部分构成。

图2.4-1系统框图
发射部分采用集成了SC2262和F05P发射头的发射模块，工作距离可通过天线的长短和工作电压的高低来调节。

接收部分就是游客手持的电子导游机，SC2272解码出来的地址码与预设的地址码一致时，VT脚便从低电平跳到高电平，将此信号送反相器取反后，触发中断INT1；中断控制子程序通过RXD、TXD向语音播放模块发送指令“2404010000”，语音播放模块便开始播放景点介绍。

有3个按键，2个是声音大小键，另外1个是复位键。

声音大小键采用“采样不同点电压”的原理，是语音播放模块自带的按键电路；而复位键则采用经典的电路，单片机的复位和语音播放模块的复位连在一起，共同作用。

为了增强抗干扰效果，将J04P垂直于电路板，且在板图上应该离语音播放模块有一定的距离，这样才能有最好的抗干扰效果。

SC2262和SC2272的振荡电阻选择1MΩ和200kΩ为最佳。

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系统还要考虑播放完录音后是否要重复播放。

本设计的功能是播放后不重复播放,除非游客按复位键,这是通过软件来实现的。

在单片机的ROM 中给每个景点留1字节的空间作为其播放标志位。

每当进入景点播放时，判断该标志位是否为1，若是则表明已经播放过，将不再播放；否则，播放景点介绍。

按复位后可以重复播放。

2.5 单片机和语音模块的通讯
单片机通过RXD ，TXD 和语音模块进行通讯。

定时器T1工作于方式2，作为波特率发生器。

波特率的计算公式：
SMOD
2=3212(256)OSC f X ⨯
-波特率
第3章系统硬件设计
3.1单片机原理简介
随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机，直译为单片机。

单片机的特点：
（1）具有优异的性能价格比
（2）集成度高、体积小、可靠性高
（3）控制功能强
（4）低电压、低功耗
单片机的应用
1、在智能仪器仪表中的应用：在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。

2、在机电一体化中的应用：机电一体化产品是指集机械、微电子技术、计算机技术于一本，具有智能化特征的电子产品。

3、在实时过程控制中的应用：用单片机实时进行数据处理和控制，使系统保持最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品的质量。

4、在人类生活中的应用：目前国外各种家用电器已普通采用单片机代替传统的控制电路。

5、在其它方面的应用：单片机除以上各方面的应用，它还广泛应用于办公自动化领域、商业营销领域、汽车及通信、计算机外部设备、模糊控制等各领域中。

单片机的基本组成：
它由CPU、存储器（包括RAM和ROM）、I/O接口、定时/计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片内各功能通过内部总线相互连接起来。

输入/输出引脚P0、P1、P2、P3的功能：
7：P0口是一个8位漏极开路型双向I/O端口。

在访问片外存储器时，它分时作低8位地址和8位双向数据总线用。

在EPROM编程时，
由P0输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。

验证程序时，要求外接上拉电阻。

P0能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。

P1.0 -P1.7（1-8 脚）：P1是一上带内部上拉电阻的8位双向I/O口。

在EPROM 编程和验证程序时，由它输入低8位地址。

P1能驱动4个LSTTL负载。

在8032/8052中，P1.0还相当于专用功能端T2，即定时器的计数触发输入端；P1.1还相当于专用功能端T2EX，即定时器T2的外部控制端。

P2.0-P2.7（21-28脚）P2也是一上带内部上拉电阻的8位双向I/O 口。

在访问外部存储器时，由它输出高8位地址。

在对EPROM编程和程序验证时，由它输入高8位地址。

P2可以驱动4个LSTTL负载。

P3.0-P3.7（10-17脚）：P3也是一上带内部上拉电阻的双向I/O口。

在MCS-51中，这8个引脚还用于专门的第二功能。

P3能驱动4个LSTTL 负载。

P3. 0 RXD （串行口输入）
P3. 1 TXD （串行口输出）
P3. 2 INT0 （外部中断0输入）
P3. 3 INT1 （外部中断1 输入）
P3. 4 T0 （定时器0 的外部输入）
P3. 5 T1 （定时器1的外部输入）
P3. 6 WR （片外数据存储器写选通）
P3. 7 RD （片外数据存储器读选通）
AT89S52单片机结构及性能简介
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

主要性能：
与MCS-51单片机产品兼容
● 8K字节在系统可编程Flash存储器
● 1000次擦写周期
● 全静态操作：0Hz～33Hz
● 三级加密程序存储器
● 32个可编程I/O口线
● 三个16位定时器/计数器
● 全双工UART串行通道
● 低功耗空闲和掉电模式
● 掉电后中断可唤醒
● 看门狗定时器
双数据指针
掉电标识符
图3.1-1引脚结构
P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1 口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

P2 口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR）时，P2口送出高八位地址。

在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。

在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3 口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。

在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

RST: 复位输入。

晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。

看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。

特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。

DISRTO默认状态下，复位高电平有效。

ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。

在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。

在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。

然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。

如果需要，通过将地址为8EH的SFR 的第0位置“1”，ALE操作将无效。

这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。

否则，ALE 将被微弱拉高。

这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。

PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。

当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。

EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。

为使能从0000H到FFFFH 的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。

为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。

在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。

XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。

特殊功能寄存器
特殊功能寄存器(SFR)的地址空间映象所示。

并不是所有的地址都被定义了。

片上没有定义的地址是不能用的。

读这些地址，一般将得到一个随机数据；写入的数据将会无效。

用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”。

由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能，复位后，这些位都为“0”。

定时器2 寄存器
寄存器T2CON和T2MOD包含定时器2的控制位和状态位，寄存器对RCAP2H和RCAP2L是定时器2的捕捉/自动重载寄存器。

中断寄存器
各中断允许位在IE寄存器中，六个中断源的两个优先级也可在IE中。