《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于PTR2000的電子導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
來(lái)源:電子技術(shù)應(yīng)用2011年第11期
施連敏,陳志峰,賈海天
(蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)字化校園管理中心,江蘇 蘇州215009)
摘要: 提出一種基于PTR2000的電子導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),闡述了該系統(tǒng)的體系架構(gòu),詳細(xì)介紹了無(wú)線射頻基站和電子導(dǎo)游機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),重點(diǎn)對(duì)PTR2000模塊收發(fā)原理和BAT系列高保真MP3模塊的工作原理進(jìn)行了分析,并給出了整個(gè)系統(tǒng)的軟件流程。測(cè)試表明,該系統(tǒng)定位準(zhǔn)確,語(yǔ)音播放時(shí)間長(zhǎng),音質(zhì)清晰。
中圖分類號(hào): TN709
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
文章編號(hào): 0258-7998(2011)11-0137-03
Design and implementation of electronic guiding system based on PTR2000
Shi Lianmin, Chen Zhifeng, Jia Haitian
Digital Campus Management Center, Suzhou Institute of Trade & Commence, Suzhou 215009, China
Abstract: Design and implementation of electronic guiding system based on PTR2000 is proposed in this paper, architecture of the system are described, hardware structure of wireless RF base station and electronic guiding machine is introduced in details, receiver/transmitter principle of PTR2000 and operation principle of BAT series high-fidelity MP3 module are focused, at last, the whole main procedure is analysed. The tset shows that the system’s position fixing is accurate,and audio playback time is long, and the sound is clear.
Key words : electronic guiding system; RF base station; electronic guiding machine; PTR2000; MP3 module


    隨著物質(zhì)生活水平的提高,人們?cè)絹?lái)越多地開(kāi)始選擇外出旅游。旅游景區(qū)成為了人們享受高品位文化生活的極好場(chǎng)所,但游客已不滿足于走馬觀花式的游玩,更想對(duì)景點(diǎn)的人文背景、歷史淵源等加以了解。然而問(wèn)題也隨之產(chǎn)生,如導(dǎo)游人員的缺乏及其素質(zhì)不高,大量外國(guó)游客的涌入以及大批喜歡自由的旅游者的出現(xiàn)。這就需要景區(qū)為游客提供更加規(guī)范、詳盡的多語(yǔ)種講解,而電子導(dǎo)游系統(tǒng)無(wú)疑是一位極佳的導(dǎo)游員。通過(guò)電子導(dǎo)游系統(tǒng)對(duì)景區(qū)及陳列的歷史文物等內(nèi)容以圖文并茂的方式展現(xiàn)給游客,使游客在充分欣賞了景區(qū)和展品的外觀表象之后,又獲得了豐富的知識(shí)[1-2]。基于以上原因,本文提出了一種基于PTR2000的電子導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),該導(dǎo)游系統(tǒng)采用了成熟的2.4 G無(wú)線通信技術(shù),利用大容量的SD卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)并配合高壓縮比的MP3格式文件存儲(chǔ),不僅使游客享受到了更多旅游的樂(lè)趣,而且還可以幫助景區(qū)管理部門更好地掌握景區(qū)狀況,合理引導(dǎo)游客,有效地利用景區(qū)設(shè)施。
1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
    基于PTR2000電子導(dǎo)游系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)主要包括由單片無(wú)線收發(fā)數(shù)傳MODEM模塊(PTR2000)組成的無(wú)線射頻基站和游客手中的電子導(dǎo)游機(jī)兩部分。無(wú)線射頻基站被預(yù)先編號(hào),放置在需要進(jìn)行解說(shuō)的景點(diǎn),這樣在各個(gè)景點(diǎn)就有不同的編碼信號(hào),而且各個(gè)基站都有各自的覆蓋范圍,并持續(xù)發(fā)送其編號(hào)信息[3]。游客進(jìn)入無(wú)線射頻基站所覆蓋的區(qū)域內(nèi),游客電子導(dǎo)游機(jī)上的無(wú)線接收模塊就會(huì)接收到無(wú)線射頻基站發(fā)送的編號(hào)信息,電子導(dǎo)游機(jī)的預(yù)置應(yīng)用處理程序會(huì)根據(jù)編號(hào)自動(dòng)從SD卡中尋址并調(diào)出相應(yīng)的語(yǔ)音文件,再由MP3解碼板對(duì)相應(yīng)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼,輸出解說(shuō)語(yǔ)音,并在游客移步換景的同時(shí),自動(dòng)跟蹤、切換到相應(yīng)景點(diǎn)的解說(shuō)。此外,游客還可以根據(jù)自己的喜好,通過(guò)語(yǔ)言選擇功能按鍵,選擇播放的語(yǔ)言,如普通話、英語(yǔ)、方言等[4-5]。
2 無(wú)線射頻基站
    無(wú)線射頻基站的硬件原理如圖2所示,采用無(wú)線收發(fā)一體數(shù)傳MODEM模塊PTR2000為主芯片。該模塊采用抗干擾能力較強(qiáng)的FSK調(diào)制/解調(diào)方式,工作頻率穩(wěn)定可靠、外圍元件少、功耗極低且便于設(shè)計(jì)生產(chǎn),因而設(shè)計(jì)非常方便。而且模塊內(nèi)部集成了高頻接收、參量放大、PLL合成、功率放大、FSK調(diào)制/解調(diào)、頻道切換等功能。

    在軟件編程過(guò)程中,對(duì)PTR2000的工作模式和工作頻道的選擇尤為重要,表1給出了該模塊的工作模式控制及工作頻道的選擇方式。
    (1)發(fā)送
    PTR2000的通信速率最高為20 Kb/s,也可工作在其他速率4 800 b/s、9 600 b/s下。 在發(fā)送數(shù)據(jù)之前,將模塊先置于發(fā)射模式,即TXEN=1,然后在等待至少5 ms后(接收到發(fā)射的轉(zhuǎn)換時(shí)間)才可以發(fā)送任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。發(fā)送結(jié)束后應(yīng)將模塊置于接收狀態(tài),即TXEN=0。
    (2)接收
    接收時(shí)應(yīng)將PTR2000置于接收狀態(tài),即TXEN=0。然后將接收到的數(shù)據(jù)直接送到單片機(jī)串口或經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送到計(jì)算機(jī)。
    (3)待機(jī)模式
    當(dāng)PWR=0時(shí),PTR2000即進(jìn)入節(jié)電待機(jī)模式,此時(shí)的功耗大約為8 μA,在待機(jī)模式下不能接收或發(fā)射數(shù)據(jù)[6]。
    PTR2000 除了應(yīng)注意在發(fā)送、接收和待機(jī)模式下的編程外,為了使系統(tǒng)能夠可靠地通信,在編程時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)通信協(xié)議,并考慮數(shù)據(jù)的糾檢錯(cuò)能力,檢錯(cuò)可采用CRC校驗(yàn)方式。
3 電子導(dǎo)游機(jī)
    電子導(dǎo)游機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3所示,主要包括數(shù)據(jù)處理/控制模塊、控制鍵盤、充電電源模塊、PTR2000無(wú)線接收模塊、液晶顯示模塊、MP3模塊、語(yǔ)音存儲(chǔ)模塊(SD卡存儲(chǔ))和語(yǔ)音播放模塊等功能模塊。

 

 

    數(shù)據(jù)處理/控制模塊由STC89C52單片機(jī)及外圍電路構(gòu)成,主要通過(guò)串口接收PTR2000無(wú)線接收模塊送來(lái)的編號(hào)信息,將編號(hào)信息轉(zhuǎn)換成地址信息,對(duì)語(yǔ)音存儲(chǔ)模塊的主芯片進(jìn)行尋址,并發(fā)送指令給MP3模塊。由MP3模塊將相應(yīng)地址中預(yù)先存儲(chǔ)在SD卡上的壓縮音頻信號(hào)(MP3格式)硬件解碼為數(shù)字音頻信號(hào),并傳送到語(yǔ)音播放模塊進(jìn)行播放。此外數(shù)據(jù)處理/控制模塊還可接收控制鍵盤送來(lái)的控制信息,并將輸出信息發(fā)送到液晶顯示模塊上進(jìn)行顯示輸出等功能。
    MP3模塊采用杭州遠(yuǎn)光科技有限公司的BAT系列高保真MP3模塊,該模塊體積小、使用簡(jiǎn)單靈活,具有如下特點(diǎn):
    (1)模塊內(nèi)集成MCU、MP3解碼、TF/SD卡讀寫、電源支持、參數(shù)存儲(chǔ)等功能;
    (2)模塊的推薦使用電壓為6 V~24 V,最低可低至5 V,最高可高達(dá)30 V,滿足大多數(shù)場(chǎng)合的需要;
    (3)模塊直接使用標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)存卡存儲(chǔ)音樂(lè)。通過(guò)電腦錄音編輯后即可直接通過(guò)非常廉價(jià)的讀寫卡器寫入內(nèi)存卡中,不必使用昂貴且通用性差的專業(yè)編程器,在滿足靈活性的前提下最大限度地為用戶節(jié)省成本;
    (4)模塊支持播放時(shí)掛起功能,這一點(diǎn)特別適用于正在播放背景音時(shí)插播其他音樂(lè)的情況。當(dāng)插播音樂(lè)播放完畢后,可以接著斷點(diǎn)繼續(xù)播放,而插播音樂(lè)的數(shù)量和時(shí)間不受限制。
    此外,該模塊有4種工作模式可供選擇使用:MP3 模式、直放模式、并行模式和串行模式,管腳M1、M0 為模式設(shè)置端。工作模式的設(shè)置如表2所示。

    本設(shè)計(jì)選擇串行模式,即通過(guò)串口發(fā)送命令控制模塊的動(dòng)作,該模式為全功能模式,可以使用模塊的全部功能,串行模式原理如圖4所示。
4 系統(tǒng)軟件流程
    整個(gè)系統(tǒng)的軟件流程如圖5所示,主要包括無(wú)線射頻基站軟件流程和電子導(dǎo)游機(jī)軟件流程兩個(gè)方面。對(duì)于無(wú)線射頻基站主要完成編號(hào)信息的發(fā)射,以供電子導(dǎo)游機(jī)接收進(jìn)行語(yǔ)音尋址。

    電子導(dǎo)游機(jī)在進(jìn)行完串口和PTR2000模塊初始化后,一直處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)游客進(jìn)入到無(wú)線射頻基站覆蓋的景點(diǎn)范圍時(shí),判斷是否接收到無(wú)線射頻基站發(fā)出射的編號(hào)信息,若接收到,則數(shù)據(jù)處理和控制模塊會(huì)將編號(hào)信息轉(zhuǎn)換成地址信息,由MP3模塊將相應(yīng)地址中預(yù)先存儲(chǔ)在SD卡上的壓縮音頻信號(hào)進(jìn)行解壓,傳送到語(yǔ)音播放模塊進(jìn)行播放,并將相關(guān)信息輸出到LCD上顯示。
    本文介紹的基于PTR2000的電子導(dǎo)游系統(tǒng)配合使用無(wú)線收發(fā)一體數(shù)傳MODEM模塊PTR2000和BAT系列高保真MP3模塊,采用低功耗單片機(jī)STC89C52控制PTR2000模塊和MP3模塊的工作,成功地減小了體積,降低了功耗。而且采用的器件都是市場(chǎng)上常見(jiàn)的普通器件,大大降低了成本。利用大容量的SD卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)并配合高壓縮比的MP3格式文件存儲(chǔ),從根本上解決了電子導(dǎo)游機(jī)容量的問(wèn)題。
    測(cè)試表明,該導(dǎo)游系統(tǒng)定位準(zhǔn)確,電子導(dǎo)游器在距離無(wú)線射頻基站50 m范圍內(nèi)有效,語(yǔ)音信息可長(zhǎng)時(shí)間播放且音質(zhì)良好。同時(shí)采用了SD卡存放音頻信息,省去了經(jīng)常取芯片燒錄的麻煩。
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