摘 要： 設計了基于AT89C20單片機" title="51單片機" target="_blank">51單片機的景點智能語音導游器,，利用紅外傳感器檢測是否有人來,，采用USB接口MP3語音模塊播放每個景點的導游詞。本設計小巧輕便,，方便安裝在景點入口位置,，只要游客經(jīng)過景點,，就會自動播報導游詞，從而實現(xiàn)景點的智能語音導游,。
關鍵詞： 單片機,；紅外傳感器；MP3語音模塊,；電子導游
隨著人們生活水平的提高,，旅游成為人們節(jié)假日的常規(guī)休閑模式。人們開始策劃自己的旅程,，度假式自助旅游逐漸興起,。而自助導游類服務成為旅游者最為期待的服務。為應對這種需求,，國家旅游局規(guī)定國家4A級以上旅游景點應當具備電子導游服務系統(tǒng)為自助旅游服務,。由此，我國興起了電子導游系統(tǒng)的研制開發(fā),。很多景點因為巨額資金投入等原因尚未安裝電子導游服務系統(tǒng),，部分景點安裝的主要是游客攜帶的數(shù)碼按鍵式電子導游機[1-2]，游客除了購買門票外,，還需再花錢租用電子導游機，一定程度上限制了“電子導游”的使用,。
目前,，在江蘇省，電子導游服務系統(tǒng)只出現(xiàn)在蘇州,、揚州,、無錫、南京等少數(shù)城市的少數(shù)景點,，很多游客對于電子導游還很陌生,，無法體會到電子導游帶來的時尚服務。因此,，開發(fā)低成本,、靈活多樣的電子導游產(chǎn)品勢在必行。在固定景點上使用紅外自動感應式的電子導游系統(tǒng)相對而言成本較低[3-4],，可以作為中小型景點從 “人工導游喇叭式講解系統(tǒng)”向“電子導游時尚服務系統(tǒng)” 轉(zhuǎn)變的一種方式,，本文研究的“景點智能語音導游器”就是基于這個目的而開展的。
本文設計的基于AT89C2051單片機的景點智能語音導游器,，利用紅外傳感器檢測有無人來,，并采用相當于MP3的UM011語音模塊播放每個景點的導游詞。本設計產(chǎn)品小巧輕便,，方便安裝在景點入口位置,，只要游客經(jīng)過景點,，就會自動播報導游詞，從而實現(xiàn)景點的智能語音導游,。
1 總體方案設計
本文設計的景點智能語音導游器包含硬件和軟件兩大部分,。硬件部分包括供電電路、紅外傳感器,、光隔離電路,、MP3語音播放模塊、單片機主控模塊及其時鐘電路,，如圖1所示,。在紅外傳感器模塊與單片機之間加一級光隔離電路，用來遠距離傳輸信號,，如果是近距離檢測有無游客到來,，則可以省略光隔離電路。供電模塊需要提供+8 V和+5 V 2個直流電壓,。其中,，+8 V為紅外傳感器供電，+5 V為單片機,、語音播放模塊和光隔離電路供電,。
2.2 紅外傳感器和光隔離電路
本文采用的是熱釋電紅外傳感器，這是一種能檢測人或動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器,。當人體進入檢測區(qū),，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生溫度差,，傳感器輸出端口相應地有電壓信號輸出,。由于人體感應器模塊屬于高度敏感的器件，它對電源要求很高,，必須經(jīng)過良好的穩(wěn)壓濾波,，例如9 V的層疊電池就可能因為內(nèi)阻較大不能正常工作。因此,，本文采用LM7808穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后再經(jīng)過電容濾波后供電,，如圖3所示。本設計采用BISS0001型號的紅外人體檢測模塊,，該模塊有3個輸出腳：1腳接地,；3腳接直流電壓+4.5～24 V；2腳是輸出腳,，有人在檢測區(qū)時輸出3 V高電平,，無人時輸出0 V低電平。其他技術參數(shù)有：感應角度為110°，感應距離為0.5 m～7 m,，觸發(fā)時間為0.5 s～200 s,，觸發(fā)方式有重復和不重復兩種。
圖4是紅外傳感器與光隔離電路,，圖中晶體管Q1用作開關管,。當有人進入檢測區(qū)時，紅外傳感器的2腳輸出高電平,，Q1導通,，發(fā)射極電流經(jīng)R3流入光隔離器輸入端的發(fā)光二極管，使發(fā)光二極管發(fā)光,，光隔離器輸出端的光敏三極管繼而導通,，輸出為低電平，送給單片機的P1.7端口,。
2.3 單片機和語音播放模塊
本設計采用的語音播放模塊是一個插上U盤即可播放U盤里的MP3文件的音樂模塊,，它可以很方便地嵌入到設備中，同時提供一個主USB HOST接口,，插上U盤即可播音樂,。本設計則是通過單片機串口發(fā)送指令控制該模塊播放導游詞。
將單片機的串口與MP3的串口（JP1）相連接控制音樂的播放,，其波特率為9 600 b/s,，數(shù)據(jù)位為8 bit，停止位為1 bit,。具體的指令功能如表1所示,。
（1）表1中的命令格式分別為：字節(jié)1為起始位,，字節(jié)2為后續(xù)字節(jié)長度，字節(jié)3為命令字,，字節(jié)4為曲目號（只有Index命令有此字段）,。
（2）所有預設命令第一個字節(jié)為02,，接收到正確命令時,，串口返回02 30；接收到不能識別的命令,，則返回02 31,。
（3）接收到第一個字節(jié)不是02的命令時,，不作處理,，也不會有任何反饋信息。
由于本文設計的是固定景點的智能語音導游器,，一般MP3語音播放模塊只存儲一個景點的導游詞即可,，因此只用到表1中的Play及Stop等少數(shù)幾個指令,。
AT89C2051單片機與MP3語音播放模塊的連接電路如圖5所示。MP3模塊的2,、3,、4腳分別與單片機的P3.0（RXD）、P3.1（TXD）,、P3.2（INT0）相連接,。當單片機的P3.0（RXD）輸出高電平時，MP3開始播放音樂,；當單片機的P3.1（TXD）輸出高電平時,，MP3停止播放音樂；MP3的4腳是狀態(tài)信號線,，當單片機的P3.2（INT0）輸出高電平時,，表示MP3正在播放音樂。單片機的P1.7端口用于檢測紅外傳感器有無電壓信號輸出,，低電平有效,，即當P1.7=0時，表示有游客進入檢測區(qū),。
4 調(diào)試結(jié)果
本設計產(chǎn)品的初步調(diào)試在實驗室進行,，由直流穩(wěn)壓電源提供+12 V電壓，先調(diào)試單元電路部分,，最后是軟硬件的聯(lián)合調(diào)試,，具體調(diào)試過程如下。
?。?）紅外傳感器和光隔離電路調(diào)試,。用萬用表分別測量紅外傳感器的2腳輸出電壓U1和光隔離器的輸出端電壓U2。當檢測區(qū)無人時,，萬用表的測量值分別為U1=0 V,，U2=4.96 V；當有人在傳感器前經(jīng)過時,，萬用表的測量值分別為U1=2.86 V,，U2=0 V。
?。?）MP3語音播放模塊與單片機聯(lián)合調(diào)試,。在MP3語音播放模塊中用U盤存放一首音樂，將軟件程序下載到AT89C2051單片機中,，完成與紅外傳感器和光隔離電路的連接,，通電調(diào)試。當有人在紅外傳感器旁出現(xiàn)時，MP3就會自動播放事先存放的音樂,。
圖7為游客稀少情況下景點智能語音導游器工作時序圖,。第一個人出現(xiàn)時，MP3模塊開始播放語音,，播放一曲即停止,，直到第二個人出現(xiàn)時又開始播放下一曲。因此,，若要實現(xiàn)語音導游的定點循環(huán)播放,，需要在U盤里存儲多個相同的語音導游詞，但它們的名稱不同,。
圖8為游客密集情況下景點智能語音導游器工作時序圖,。第一個人出現(xiàn)時，MP3模塊開始播放語音,，在這首音樂還沒有播放完畢之前,，第二人出現(xiàn)，觸發(fā)MP3模塊播放下一曲,。
本設計產(chǎn)品小巧輕便,，方便安裝在景點入口位置，只要游客進入景點,，就會自動循環(huán)播放導游詞,，從而實現(xiàn)景點的智能語音導游。初步試驗證明,，本產(chǎn)品工作性能良好,，可適用于中小型旅游景點、游樂場和博物館等場合的智能語音導游,。本項目采用AT89C2051單片機作為微控制器,，設計了智能語音導游器。由于采用了USB接口的MP3語音模塊可以很方便地從網(wǎng)上下載各種MP3格式的導游詞,，這樣就可以在每個景點聽到有音樂伴奏的該景點的歷史典故傳說,，享用這種時尚的智能語音導游系統(tǒng)的服務，這將使我國傳統(tǒng)旅游業(yè)手持電喇叭的導游講解方式成為歷史,。
把本設計應用到景點時,，必須接220 V的市電進行供電,，那么本文中的供電電路必須修改,，將12 V穩(wěn)壓電源替換為220 V交流電經(jīng)變壓器降壓和橋式整流后再接到三端集成穩(wěn)壓器上。另外還要考慮本產(chǎn)品外殼的包裝設計,。
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