傳統(tǒng)的旅游景區(qū)、展覽館、博物館中的解說工作主要由解說員擔(dān)任，相同的內(nèi)容每天要重復(fù)講解多次，且絕大多數(shù)解說員只能用單一語種解說。其工作不但乏味，而且不能保證解說質(zhì)量。特別是人數(shù)較多、多個(gè)解說員同時(shí)講解時(shí)，觀眾或游客大多聽不到或聽不清楚解說內(nèi)容。本文介紹一種智能無線" title="智能無線">智能無線電子解說系統(tǒng)，具有智能化、個(gè)性化、高音質(zhì)、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。無論觀眾到達(dá)的時(shí)間先后，也無論觀眾的語言是否相同，該系統(tǒng)都能根據(jù)觀眾的位置和需要自動(dòng)確定解說的語言和內(nèi)容，使每個(gè)觀眾不但得到每個(gè)展位、景點(diǎn)的完整信息，而且感受到高清晰、低噪聲的音響效果。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　一種能夠自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前所處區(qū)域并自動(dòng)切換和播放與該區(qū)域?qū)?yīng)的解說文件的智能無線電子解說系統(tǒng)如圖1所示，系統(tǒng)由地址碼無線發(fā)射機(jī)和手持智能無線接收終端組成。

　　地址碼無線發(fā)射機(jī)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)/展臺(tái)具有不同的地址碼，同一景點(diǎn)/展臺(tái)可以布置一個(gè)或多個(gè)相同地址碼的發(fā)射機(jī)，盡量讓所發(fā)射的信號(hào)覆蓋整個(gè)景點(diǎn)/展臺(tái)。隨著用戶的移動(dòng)，所攜帶的手持智能無線接收終端在走近某景點(diǎn)/展臺(tái)時(shí)會(huì)自動(dòng)接收到對(duì)應(yīng)該景點(diǎn)/展臺(tái)的地址碼，通過對(duì)該地址碼的解析，接收終端調(diào)用并切換到該地址碼對(duì)應(yīng)的解說文件進(jìn)行播放。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)
　　·各景點(diǎn)/展臺(tái)的覆蓋范圍為5~25米可調(diào)；
　　·各景點(diǎn)/展臺(tái)之間互不干擾；
　　·景點(diǎn)識(shí)別編碼發(fā)射采用ISM頻段；
　　·可由用戶選擇語音播放語種，USB接口快速下載；
　　·信號(hào)發(fā)射功率" title="發(fā)射功率">發(fā)射功率在允許范圍之內(nèi)可調(diào)；
　　·能在溫度濕度相對(duì)惡劣的環(huán)境下工作；
　　·自動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同景點(diǎn)/展臺(tái)的解說內(nèi)容切換；
　　·能存儲(chǔ)30個(gè)景點(diǎn)/展臺(tái)、每個(gè)景點(diǎn)/展臺(tái)5分鐘左右的解說詞；
　　·發(fā)射主機(jī)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
　　為了滿足設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的要求，對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的主要器件做如下選擇：(1)發(fā)射機(jī)的低功耗單片機(jī)采用TI公司的MSP430F133；(2)接收終端的MCU采用ATMEL公司的AT89C51SND1C，該芯片集成了MP3解碼核和USB接口模塊；(3)無線模塊采用CYWUSB6934；(4)Flash存儲(chǔ)器采用三星公司的K9F1208UOB；(5)顯示電路由多個(gè)LED構(gòu)成，顯示當(dāng)前所處的景點(diǎn)/展臺(tái)位置。
2.2 CYWUSB6934無線收發(fā)器件
　　CYWUSB6934是CYPRESS公司推出的低成本高集成2.4GHz直序擴(kuò)頻射頻片上系統(tǒng)。該器件工作于ISM頻段，共78個(gè)頻道可選，具有低功耗、低輻射等特點(diǎn)。發(fā)射功率最大為0dBm(1mW)，且具有7個(gè)等級(jí)可調(diào)；無線接收靈敏度高，可達(dá)-90dBm(10-12瓦)；最大發(fā)射功率下的傳輸半徑超過10m，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)62.5kbps；與單片機(jī)之間的接口為SPI口，最高數(shù)據(jù)速率為2Mbps；處于Power Down模式下的待機(jī)電流小于1μA；內(nèi)部集成了無線收發(fā)模塊、高斯頻移鍵控調(diào)制解調(diào)模塊、一對(duì)直序擴(kuò)頻基帶處理模塊以及一對(duì)串并/并串轉(zhuǎn)換模塊；外圍電路僅需要少量電容和電感，體積小、穩(wěn)定性高，主要用于鍵盤、鼠標(biāo)等無線USB連接。由于其短距離、功耗低等特點(diǎn)，非常適用于景點(diǎn)/展臺(tái)的無線電子解說系統(tǒng)。
2.3 地址碼無線發(fā)射機(jī)
　　MSP430F133具有超低功耗結(jié)構(gòu)體系，工作電壓1.8～3.6V；VCC為3V且在1MHz時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，耗電電流僅為420μA，最高不超過560μA。該芯片共有6種工作模式，包括5種省電模式(LPM0~LPM4)和一種正常模式(AM)。LPM3和LPM4兩種模式下，耗電電流不到2μA；用中斷喚醒CPU的時(shí)間僅6μs，因此可以在正常模式與低功耗模式之間靈活快速地轉(zhuǎn)換，從而降低功耗。
　　因?yàn)槌鼳M模式外的5種省電模式CPU都不再執(zhí)行指令，所以，必須讓芯片在AM模式和省電模式之間來回轉(zhuǎn)換。本文制定的工作流程如下：
　　芯片上電之后處于正常模式(AM)，完成端口初始化、外設(shè)初始化和定時(shí)器A初始化等各類初始化工作后，讓無線模塊進(jìn)入Power Down模式，同時(shí)打開定時(shí)器A，開中斷，然后進(jìn)入LPM3模式(由于定時(shí)器A所選用時(shí)鐘是ACLK，因此LPM3是保證ACLK前提下的最省電模式)。定時(shí)器A定時(shí)時(shí)間到后將產(chǎn)生中斷，單片機(jī)從LPM3模式回到正常工作模式，喚醒無線模塊，并發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送完畢后，繼續(xù)讓無線模塊進(jìn)入Power Down模式，然后開定時(shí)器，開中斷，再次進(jìn)入LPM3模式，等待下一次定時(shí)中斷到來。發(fā)射端狀態(tài)機(jī)如圖2所示。

2.4 手持智能無線接收終端
　　每個(gè)景點(diǎn)/展臺(tái)的解說內(nèi)容都以特定的文件格式存儲(chǔ)在手持智能無線接收終端的Flash中，每個(gè)文件都唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)地址碼。本系統(tǒng)解說文件采用48kbps的比特率，64MB Flash可存儲(chǔ)180分鐘的解說內(nèi)容，既保證了音質(zhì)，也基本滿足播放時(shí)間要求。若采用更低的比特率，可獲得更長(zhǎng)的播放時(shí)間。
　　接收終端開機(jī)完成各模塊的初始化后，打開無線模塊，開始監(jiān)聽信道，同時(shí)播放歡迎詞，等待中斷產(chǎn)生。CYWUSB6934的IRQ引腳連接到MCU的INT_0引腳上，當(dāng)收到1字節(jié)數(shù)據(jù)后，會(huì)在其IRQ引腳上產(chǎn)生一次中斷，通知MCU已收到數(shù)據(jù)。MCU響應(yīng)外部中斷0，通過SPI口總線讀取CYWUSB6934接收數(shù)據(jù)寄存器中收到的地址碼，與當(dāng)前播放文件所對(duì)應(yīng)的地址碼進(jìn)行比較。若相同則繼續(xù)播放，若不同則切換到接收地址碼對(duì)應(yīng)文件播放。
　　為了提高切換的可靠性，避免頻繁切換，規(guī)定連續(xù)若干次收到同一地址碼時(shí)才進(jìn)行切換。同時(shí)，每次收到地址碼后還要讀取RSSI寄存器中的值，若小于規(guī)定閾值，則此次接收判作無效。
2.5 SPI口編程
　　對(duì)CYWUSB6934的操作就是對(duì)各個(gè)功能寄存器寫入正確的值或讀出需要的值。一共有32個(gè)寄存器，包括發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器在內(nèi)需要寫入的數(shù)據(jù)有22個(gè)。圖3和圖4分別是CYWUSB6934 SPI傳輸格式和單字節(jié)寫入時(shí)序。由此可知：
　　·要對(duì)某個(gè)寄存器進(jìn)行寫入，必須連續(xù)傳輸兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)為寄存器地址等信息，第二個(gè)才是真正的數(shù)據(jù)。
　　·SS信號(hào)在每次寫入或讀出操作時(shí)都持續(xù)有效，但在這之前與之后均保持無效。
　　·時(shí)鐘信號(hào)SCK在空閑時(shí)保持低電平，在每個(gè)上升沿時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，數(shù)據(jù)的變化發(fā)生在下降沿處。
　　基于上述幾點(diǎn)，對(duì)接收端" title="接收端">接收端MCU的設(shè)置為：CPOL=0，CPHA=0；對(duì)發(fā)射端單片機(jī)的設(shè)置為：CKPH=1，CKPL=0。
　　接收端SPI口單個(gè)寄存器寫操作代碼如下(軟件開發(fā)環(huán)境為Keil C51)：
void SPI_reg_write(unsigned char address，unsigned char content)
{address　　&=0x3f；
address　　|=0x80；　　　　　　//傳輸方向?yàn)镮nput
　　　SS_=0；　　　　　　　　　//ss有效(為低)
SPDAT=address；　　　　　　　　　//送寄存器地址
while(!(SPSTA & SPIF))；　　　//若SPIF沒有置位，等待
serial_data=SPDAT；　　　　　　//接收數(shù)據(jù)
SPDAT=content；　　　　　　　　　//送入該寄存器的值
while(!(SPSTA & SPIF))； //若SPIF沒有置位，等待
serial_data=SPDAT；　　　　　　　//接收數(shù)據(jù)
　　　SS_=1；　　　　　　　　　//ss無效(為高)
}

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