基于RFID 的电子导游系统设计

姜 莉

（四川信息职业技术学院，628000）

0 引言

伴随着微电子、集成技术的快速发展，使得现代科技给人们的日常生活带来了翻天覆地的变化。尤其在旅游行业，电子导游系统的推广和普及让游客真正能够自主享受到专业的旅游服务。再加上单片机的强大功能及其集成化的优势，使之成为了现阶段电子设计中应用最为广泛的电子设备，而射频识别技术可以方便的实现室内定位和语音导航，这些先进技术无疑解决了电子导游设备不能自动播放语音信息的问题。鉴于此，本文提出了一种基于RFID的电子导游系统设计，实现了全自动的智能语音导游的目的。

1 电子导游系统的工作原理

经济的快速增长使得人们的生活水平不断提高，越来越多的人开始关注物质生活和文化生活的档次。尤其在旅游行业，信息化的建设加快了该行业的发展步伐。电子导游系统便是旅游信息化的产物，它的应用彻底改变了旅游观光业的发展，人们旅游观光不仅仅是为了休闲娱乐，更重要的是可以享受高品质的文化生活。电子导游系统相对于人工导游而言，主要是指利用电子技术、信号处理技术制造出的用于旅游景区导游讲解的设备。该项技术集成了计算机、移动通信互联网以及定位等多种现代化技术，通过电子导游系统可以对旅游景区及名胜古迹等内容以图文并茂的形式展现给游客，使游客在观赏景物和古迹的过程中了解其内在的价值和意义，这样一来，游客在充分欣赏旅游景区和名胜古迹的外观表象后，又获得了丰富的理论知识。

在我国，电子导游系统还是一个新事物，2000 年广西桂林漓江首次使用电子导游系统，近年来国内各个著名景区和名胜古迹开始纷纷采用电子导游系统，这对于电子导游系统的研究和发展无疑起到了积极的推动作用。本文研究的基于RFID 的电子导游系统设计，主要有自动识别模块、主控制模块、语音信息存储模块以及D/A 转换和音频放大模块四个部分组成。系统结构如下图1 所示：

图1 电子导游系统结构设计图

自动识别模块在电子导游系统中，由电子标签和语音导航中的射频读写部分所构成的自动识别模块的主要作用是对旅游景区进行识别定位，然后再将这些定位信息通过串口发送到主控制模块进行分析，从语音信息存储模块的相应地址中读取对应的信息，在解码后再将该信息发送到D/A 音频转换和放大模块转换成音频信号并通过影音播放器输出，从而完成整个语音智能导航。

2 电子导游系统的硬件设计

基于RFID 的电子导游系统的主控制模块采用的是ATMEL 公司的AT89C51SND1C 芯片和MP3 解码器，语音信息存储模块则主要采用三星半导体公司生产的NAND FLASH 芯片K9F5608U0C 进行语音数据存储，使用NPX 公司生产的音频芯片UDA1334 进行D/A 音频转换和放大，以下就对基于RFID 的电子导游系统的硬件设计进行详细分析：

2.1 主控制模块与各模块间的接口电路

由AT89C51SND1C 芯片及其外围电路组成的主控制模块主要用来接收自动识别模块发送的各种信息。这些信息主要通过串口（RS232）进行传输，并且将标签信息转化成地址信息，语音信息存储模块中的K9F5608U0C 芯片可以通过RD、CE、CLE 以及ALE 进行寻址，找出压缩的音频信号将其解码成数字音频信号，通过管教P3.2 和P3.3 传输至D/A 语音转换和放大模块的UDA1334 芯片。在D/A 语音转换和放大模块中，UDA1334 芯片主要集成了串行D/A 转换器和信号放大器，以此来完成对音频信号的转换和控制。除此以外，D/A 语音转换和放大模块还采用了3.3V 的低电压设计技术，在降低能源消耗的同时还能有效地提高音频转换和播放的效果。

2.2 自动识别模块电路设计

自动识别模块是基于RFID 的电子导游系统的关键部分，从上文分析中我们了解到了自动识别模块主要由电子标签和语音导航中的射频读写所构成。其中射频技术（Radio Frequency Identification，RFID）是现阶段应用最为广泛的一种自动识别技术，它是通过射频信号通过交变磁场或者电磁场，在不接触的情况下进行信息传递。该系统蛀牙有阅读器、天线、标签三大部分构成，其中阅读器主要用来读取标签信息；天线则是在标签和阅读器间进行信息传递；标签是由耦合元件及芯片组成，每个标签都具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，每一个标签都有一个全球唯一的ID 号码UID，UID 是在制作芯片时放在ROM 中的，无法进行修改。

最初在技术领域，应答器是指能够传输信息回复信息的电子模块，近些年来，由于射频技术发展迅猛，应答器有了新的说法和含义，又被叫做智能标签或标签。RFID 电子标签的阅读器通过天线与RFID 电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。自动识别模块的工作流程首先是将射频振荡器产生的载波信号经过射频放大器放大后借助天线等变换器进行发射。当游客携带电子导游设备时，载波信号激活电子导游设备中的电子标签，将自身携带的信息代码通过天线发射出去，读写模块天线接收到电子标签通过发射散射调制发射回来的载波信号，并对这些信号进行解调解码，再经由串口（RS232）传送给主控制模块，给电子导游设备提供必要的定位信息。

3 电子导游系统的软件设计

基于RFID 的电子导游系统的软件是组织协调工作的基础，以下就对电子导游系统的软件设计进行详细分析：

3.1 软件总体设计

基于RFID 的电子导游系统的程序结构如下图2 所示：

图2 基于RFID 的电子导游系统程序框图

从图中可以看出，该系统在启动电源时，各模块首先进行初始化，然后进入到选择模式的状态，判断系统是否与计算机的USB 接口正常连接。如果系统检测没有与计算机的USB 接口连接，则直接进入到自动识别、语音控制解码以及人机交互的电子语音导航状态；如果系统检测到与计算机的USB 接口连接，则会进入到语音信息的更新状态。

当基于RFID 的电子导游系统进入到语音导航状态时，系统会最先对射频识别和人机交互模块进行初始化，游客进入到旅游景区时，射频识别模块会自动接收预先设置在电子标签内的载波信号并且处理得到内置的ID 账号；在得到ID 账号后，系统可以根据预先设置的列表查找出与该ID 账号所对应的语音信息，通过语音数据存储模块对这一信息进行解码输出。如果游客没有通过电子导游设备的人机交互界面进行任何操作，系统则会对解码后的语音数据进行自动播放；如果游客激活了人机交互界面，系统则可以根据游客的选择对该语音数据进行播放或者暂停。

3.2 串口控制部分软件设计

基于RFID 的电子导游系统播放的语音信息内容都是由串口发送来的数据信息所决定的。系统首先根据视频标签的信号格式对给定数据信息的格式进行判断，如果结果满足就判断为标签号，如果接收到新的信号，系统则会从当前的状态拽到对应的状态；如果结果不满足，系统则保持初始状态不变，从而确定标签对应播放的语音信息。

3.3 语音信息播放部分软件设计

电子导游系统的语音播放模块接收到语音数据存储位置的地址后，将该地址所存储的数据按照不同区域进行读取。一个区域内的数据读取完毕后自动产生一个数据请求中断，程序根据数据请求中断是否存在来判断是否进入到下一个区域读取其中的数据信息。如果产生了数据请求中断，程序则会将地址自动定位到下一个存储区域的地址并进行读取。这些数据按照区域不同从存储空间读取出来，送到解码器中，通过硬件解码后输出，并最终完成语音信息的播放。

4 结束语

文章首先阐述了基于RFID 的电子导游系统的设计原理，然后从硬件和软件两个方面分析了电子导游系统的结构设计。在硬件设计方面，首先对电子导游系统进行模块化分析，在自动识别模块、主控制模块、语音信息存储模块以及D/A 转换和音频放大模块中，重点研究了主控制模块与各模块间的接口电路和自动识别模块的电路设计；在电子导游系统的软件设计方面，则主要从软件总体设计、串口控制部分软件设计以及语音信息播放部分软件设计三个方面分析了电子导游系统各部分的工作流程。在系统测试过程中，对电子导游设备的准确性和抗干扰能力进行测试，实现了多个设备在同一区域内对电子标签信息的准确接收和播放。通过本文研究可以表明RFID 在电子导游系统中的应用已经日趋成熟，它的出现真正意义上实现了景区旅游导游的智能化和电子化升级。

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