孔政++關(guān)瑞召++符方炫++馬宗毅

[摘 要]景點(diǎn)智能導(dǎo)航系統(tǒng)是引導(dǎo)游客自助在景點(diǎn)游玩，提高旅客游玩質(zhì)量的系統(tǒng)，單片機(jī)通過GPS自動(dòng)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星定位，并將時(shí)間顯示在液晶上。實(shí)現(xiàn)語音講解，實(shí)現(xiàn)對(duì)旅游景點(diǎn)的來源，經(jīng)典文化等的講解。實(shí)現(xiàn)語音的雙向通信，使用者語音輸入景點(diǎn)名稱，智能旅游景點(diǎn)介紹儀輸出相應(yīng)的語音介紹，介紹相應(yīng)景點(diǎn)。同時(shí)，通過單片機(jī)和上位機(jī)之間無線數(shù)據(jù)傳輸，并且用平板作為上位機(jī)，使其可以連接互聯(lián)網(wǎng)，使用者可以從網(wǎng)上自動(dòng)獲取旅游景點(diǎn)的地址以及周圍景點(diǎn)并進(jìn)行相應(yīng)的導(dǎo)航。該系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，便于操作，也可用于野外探險(xiǎn)活動(dòng)等。

[關(guān)鍵詞]旅游導(dǎo)航；單片機(jī)；GPS；非特定語音識(shí)別；無線數(shù)傳；上位機(jī)

中圖分類號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AO 文章編號(hào)：1009-914X（2016）16-0113-01

一、主要研究?jī)?nèi)容

本系統(tǒng)是基于MSP430單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的景點(diǎn)智能導(dǎo)航系統(tǒng)，本控制系統(tǒng)主要完成以下功能：自動(dòng)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星定位，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話、語音講解，使用者可以從網(wǎng)上自動(dòng)獲取旅游景點(diǎn)的地址以及周圍景點(diǎn)并進(jìn)行相應(yīng)的導(dǎo)航等常規(guī)功能。此方案基于MSP430單片機(jī)、GPS模塊、5110液晶顯示屏、藍(lán)牙無線傳輸、非特定語音識(shí)別、語音播放模塊、上位機(jī)顯示模塊等硬件，并應(yīng)用于C語言實(shí)現(xiàn)GPS信號(hào)讀取、顯示、語音識(shí)別及基本的鍵盤操作。

二、方案設(shè)計(jì)及硬件結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)作品使用超低功耗的MSP430f5438為主控芯片，4個(gè)A型通用串行接口UCA0～3，完全能夠勝任該項(xiàng)目[1]。語音非特定識(shí)別采用LD3320，該芯片可以將語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且識(shí)別效果比較好。語音播報(bào)采用了mp380模塊，該模塊可以控制多段語音播報(bào)。利用DS1302模塊進(jìn)行實(shí)際時(shí)間校準(zhǔn)，控制整個(gè)程序運(yùn)行的時(shí)序。顯示采用諾基亞5110，大大減輕了導(dǎo)游儀的重量。再用labview編寫一個(gè)人性化的上位機(jī)，實(shí)時(shí)的顯示本地經(jīng)緯度，并且可以自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)獲取周圍景點(diǎn)并進(jìn)行導(dǎo)航。為了方便觀察和使用，我們用藍(lán)牙模塊對(duì)單片機(jī)和上位機(jī)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸。利用諾基亞5110液晶顯示時(shí)間，完全能夠在沒有上位機(jī)控制的情況下獨(dú)立工作和簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)顯示。

沒有硬件為依托，所有的軟件控制可以說是空談。通過對(duì)該導(dǎo)航系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到硬件部分需要涵蓋單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源管理模塊、語音識(shí)別、輸出模塊、無線數(shù)傳模塊、顯示模塊等基礎(chǔ)功能。

2.1 硬件電路系統(tǒng)

2.2 核心控制模塊

本設(shè)計(jì)作品使用超低功耗的MSP430f5438為主控芯片，使用3.3V供電，超低功耗，性能穩(wěn)定（都是工業(yè)級(jí)的），采用LQFP100封裝，標(biāo)稱運(yùn)行頻率25MHz，256KB片內(nèi)FLASH存儲(chǔ)器、16KB RAM存儲(chǔ)器、87個(gè)通用I/O引腳，而且它有4個(gè)A型通用串行接口，足夠使用，并且集成了USB、模擬比較器、DMA、硬件乘法器、RTC、USCI、12 位 DAC。運(yùn)算速度是STC89C52單片機(jī)的8倍，平均功耗約是STC89C52單片機(jī)的5%[2]。

2.3 GPS數(shù)據(jù)模塊

NEO-6M UBLOX GPS模塊定位，由多系統(tǒng)的相互輔助，能大幅提升導(dǎo)航定位的精度和可靠性，避免誤差隨時(shí)間推移及行程增加而累積。通過NEO-6M UBLOX GPS接收到的衛(wèi)星發(fā)送來的地理信息，將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過處理將信息發(fā)送到液晶顯示，并將用戶的地理信息發(fā)送出去。

2.4 電源管理模塊

直流電機(jī)輸出電壓后經(jīng)過橋式整流電路和濾波電容的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓[3]。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡(jiǎn)捷方便等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。

2.5 語音識(shí)別模塊

非特定語音識(shí)別芯片LD3320，LD3320是一顆基于非特定人語音識(shí)別技術(shù)的語音識(shí)別/聲控芯片。該芯片集成了語音識(shí)別處理器和一些外部電路，括AD、DA轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)接口、聲音輸出接口等。工作時(shí)，首先采用系統(tǒng)自身硬件進(jìn)行語音檢測(cè)，完成對(duì)原是語音流的檢測(cè)聲音的采集工作。通過通用語音識(shí)別接口對(duì)語音特征流的信息的特征提取，在建立的聲學(xué)模型與字典詞典中，完成語音至文本的轉(zhuǎn)換，得到字符序列流。通過文本切割、關(guān)鍵字提取等方式進(jìn)行語義分析，完成對(duì)語音的識(shí)別工作，再執(zhí)行相應(yīng)的操作。

三、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)流程過程

系統(tǒng)運(yùn)行后，GPS通過衛(wèi)星確定自己的位置，并且通過串口將位置信息傳輸給單片機(jī)[4]。單片機(jī)將GPS解析經(jīng)緯度，然后每隔5s向上位機(jī)發(fā)送經(jīng)緯度，上位機(jī)通過聯(lián)網(wǎng)調(diào)用百度地圖API可以顯示當(dāng)前的位置并且進(jìn)行導(dǎo)航，當(dāng)有語音輸入時(shí)就開始語音識(shí)別，單片機(jī)處理后將對(duì)應(yīng)的景點(diǎn)信息用語音播報(bào)出來，旅客可以更加舒心的了解到當(dāng)前景點(diǎn)的信息，游玩的更加愉快。

3.2 GPS定位傳輸過程

串口通信是單片機(jī)通信的通信線路，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與GPS模塊以及無線數(shù)傳之間的雙向通信。首先GPS將定位到的用戶地理信息后將信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)流發(fā)送到單片機(jī)存儲(chǔ)區(qū)，在經(jīng)過單片機(jī)處理后發(fā)送到藍(lán)牙傳輸給上位機(jī)，并在上位機(jī)上顯示。

3.3 上位機(jī)設(shè)計(jì)

在上位機(jī)上顯示相應(yīng)的地點(diǎn)經(jīng)緯度，景點(diǎn)名稱，周圍相近的景點(diǎn)，以及可以進(jìn)行相應(yīng)景點(diǎn)的導(dǎo)航。所以編寫的上位機(jī)軟件需要聯(lián)網(wǎng)，要從網(wǎng)絡(luò)上獲取周圍景點(diǎn)并進(jìn)行導(dǎo)航。我們采用百度地圖URI API，可實(shí)現(xiàn)將百度地圖以網(wǎng)頁形式嵌入到上位機(jī)中[5]。我們只需發(fā)送HTTP請(qǐng)求訪問百度地圖URI API服務(wù)，便可在網(wǎng)頁上以網(wǎng)頁形式顯示上位機(jī)上。URI API較之靜態(tài)圖API載入的靜態(tài)地圖圖片，既能滿足基本的地圖信息瀏覽，又能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)圖不能實(shí)現(xiàn)的地圖導(dǎo)航。

四、主要觀點(diǎn)及應(yīng)用前景

隨著人民生活水平的不斷提高，節(jié)假日外出旅游收到了越來越多的人青睞，同時(shí)，為了方便出行很多人選擇跟著旅行團(tuán)外出旅游，雖然解決了人生地不熟的問題，但是這跟團(tuán)旅游同時(shí)存在很多弊端。游客不能隨心所欲選擇景點(diǎn)，就算知道這個(gè)景點(diǎn)不好玩，你也非去不可，你去哪里，怎么玩都是旅行社規(guī)劃好的了。走馬觀花，難得觀賞到名勝之全貌。旅游者隨團(tuán)旅游，為了節(jié)省時(shí)間，往往一天要走好幾個(gè)景點(diǎn)，只能是走馬觀花，到這個(gè)景點(diǎn)還沒站穩(wěn)腳，就要到下個(gè)景點(diǎn)。跟團(tuán)旅游，喧鬧混亂，難得求一時(shí)心耳之清凈。

但是人們?cè)诠?jié)假日外出旅游時(shí)，有時(shí)候沒有導(dǎo)游就會(huì)帶來很大的不便。故景點(diǎn)智能導(dǎo)航系統(tǒng)使人們?cè)趨⒂^各個(gè)景區(qū)的時(shí)候，盡管沒有導(dǎo)游的引導(dǎo)介紹，旅游者可以借助智能旅游景點(diǎn)介紹儀了解相應(yīng)的景區(qū)的文化內(nèi)涵，景點(diǎn)來源等信息，使人們更好的享受旅途的快樂。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝楷，趙建.MSP430系列單片機(jī)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009.7：20-123.

[2] 朱明.MSP430單片機(jī)C應(yīng)用從入門到精通[R].大連理工大學(xué)，2007.8：48-96.

指導(dǎo)老師：張智杰。