作者：張金昌 李博 馮小琴 單位：中北大學(xué)電子測(cè)試技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北方自動(dòng)控制技術(shù)研究所

射頻發(fā)射模塊安裝在各個(gè)景點(diǎn)或展臺(tái)處，周期性地向外發(fā)射自身地址碼，不同的景點(diǎn)具有不同的地址碼，同一景點(diǎn)可以布置一個(gè)或多個(gè)相同地址碼的發(fā)射模塊，盡量讓所發(fā)射的信號(hào)覆蓋整個(gè)景點(diǎn)。游客到達(dá)景點(diǎn)后，游客手上的導(dǎo)游機(jī)會(huì)自動(dòng)接收編碼信號(hào)，經(jīng)過(guò)解碼后，由控制中心控制語(yǔ)音和圖像播放即可。

器件選型本系統(tǒng)中微處理器選用ATMLE公司的AT89C51SND1C，該器件是針對(duì)MP3解決方案新生產(chǎn)的一款芯片，具有C51內(nèi)核，64K的閃存程序空間和4K引導(dǎo)閃存以及2304的ROM存儲(chǔ)器，利用微處理器核對(duì)數(shù)據(jù)流并對(duì)MP3解碼器進(jìn)行控制，允許通過(guò)嵌入的4K閃存引導(dǎo)區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)編程［2］。本系統(tǒng)選用NORDIC公司的nRF24L01射頻模塊，該芯片是單片射頻收發(fā)芯片，工作于2.4～2.5GHz的ISM頻段，工作電壓為1.9～3.6V，有多達(dá)125個(gè)頻道可供選擇，可通過(guò)SPI寫(xiě)入數(shù)據(jù)，最高可達(dá)10Mbit/s，數(shù)據(jù)傳輸率最快可達(dá)2Mbit/s，其輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置，芯片能耗非常低，使用nRF24L01芯片特有的EnhancedShockBurstTMMode能提高系統(tǒng)整體的性能和效率［3］。

射頻模塊與單片機(jī)接口設(shè)計(jì)nRF24L01通過(guò)SPI接口與單片機(jī)通信，所有配置字通過(guò)SPI接口送給nRF24L01，SPI接口的工作方式可通過(guò)SPI指令進(jìn)行設(shè)置。在配置模式下單片機(jī)通過(guò)SPI接口配置NRF24L01的工作參數(shù)，在發(fā)送或接收模式下單片機(jī)通過(guò)SPI接口發(fā)送或接收數(shù)據(jù)［4］。本系統(tǒng)將微控制芯片AT89C51SND1C的P4的0～2引腳，分別與nRF24L01的MISO，MOSI，SCK連接，P4.6接CSN，P5.3接CE，用P3.2(INT0)控制nRF24L01的收發(fā)中斷，SPI接口連接圖如圖2所示。圖2給出了AT89C51SND1C與nRF24L01的硬件接口設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1景點(diǎn)射頻設(shè)備軟件設(shè)計(jì)景點(diǎn)射頻設(shè)備上電時(shí)，AT89C51SND1C首先對(duì)nRF24L01進(jìn)行寫(xiě)配置寄存器操作，然后使nRF24L01進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)，每個(gè)設(shè)備都有唯一的ID號(hào)碼以便終端設(shè)備識(shí)別，此ID號(hào)連同語(yǔ)音圖像數(shù)據(jù)一起以一定的數(shù)據(jù)幀格式寫(xiě)入nRF24L01，激活無(wú)線發(fā)射，其程序流程圖如圖3所示。景點(diǎn)射頻設(shè)備中nRF24L01工作在EnhancedShockBurstTM發(fā)射模式，其發(fā)射流程為1)配置寄存器位PRIM—RX為低;2)CSN為低，接收節(jié)點(diǎn)地址和效數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口寫(xiě)入nRF24L01;3)設(shè)置CE為高，持續(xù)時(shí)間≥10μs，激發(fā)nRF24L0進(jìn)行EnhancedShockBurstTM發(fā)射;4)無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù);5)nRF24L01進(jìn)入待機(jī)模式。

2手持終端設(shè)備軟件設(shè)計(jì)手持終端設(shè)備上電時(shí)，AT89C51SND1C配置nRF24L01工作在EnhancedShockBurstTM接收模式，nRF24L01檢測(cè)空中的無(wú)線信號(hào)，一旦有數(shù)據(jù)到來(lái)，nRF24L01的IRQ引腳被置低，觸發(fā)單片機(jī)外部中斷，在中斷中將接收到的ID號(hào)碼讀出并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，每一個(gè)ID號(hào)碼都有相應(yīng)的語(yǔ)音文件對(duì)應(yīng)，從而可以選擇正確的語(yǔ)音文件進(jìn)行播放，圖4為手持終端接收程序流程圖。射頻收發(fā)器的接收地址、收發(fā)頻率、發(fā)射功率、無(wú)線傳輸速率、無(wú)線收發(fā)模式以及CRC校驗(yàn)的長(zhǎng)度和有效數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度等信息都在射頻收發(fā)芯片的寄存器配置字中設(shè)置，完整的射頻收發(fā)數(shù)據(jù)包由5個(gè)部分組成，由高到低分別為前導(dǎo)碼、地址、數(shù)據(jù)包標(biāo)號(hào)、有效數(shù)據(jù)和CRC校驗(yàn)，其中前導(dǎo)碼由硬件添加接收時(shí)由硬件自動(dòng)剝離［5］。

系統(tǒng)測(cè)試

將科研樓的3個(gè)實(shí)驗(yàn)室作為不同游覽區(qū)，3個(gè)代表該實(shí)驗(yàn)室信息的標(biāo)簽分別置于其中。當(dāng)攜帶導(dǎo)游器進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，導(dǎo)游器可自動(dòng)播放該實(shí)驗(yàn)室對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音信息;如果進(jìn)入不同的標(biāo)簽信號(hào)工作的實(shí)驗(yàn)室，導(dǎo)游器無(wú)需人工干預(yù)即自動(dòng)轉(zhuǎn)換播放與新標(biāo)簽信號(hào)對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音信息;當(dāng)同時(shí)有多人攜帶導(dǎo)游器進(jìn)入同一實(shí)驗(yàn)室時(shí)，各導(dǎo)游器正常工作。測(cè)試表明，導(dǎo)游系統(tǒng)定位準(zhǔn)確，語(yǔ)音信息可長(zhǎng)時(shí)間播放且音質(zhì)良好，達(dá)到了智能語(yǔ)音導(dǎo)游的目的。同時(shí)語(yǔ)音信息可通過(guò)系統(tǒng)的USB接口下載更新，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音信息可及時(shí)更新的智能化導(dǎo)游系統(tǒng)。

結(jié)論

電子技術(shù)的大規(guī)模發(fā)展為旅游業(yè)的低成本運(yùn)營(yíng)創(chuàng)造了便利的條件，智能電子講解終端能以較小的投入獲得較大的突破和發(fā)展;低成本投入大大降低了用戶(hù)的費(fèi)用，使大多數(shù)用戶(hù)能接受，消費(fèi)得起。智能景點(diǎn)定位伴游系統(tǒng)也是廣大游客所喜愛(ài)的，可擴(kuò)大用戶(hù)市場(chǎng)。