一種語音導覽系統的設計與實現

摘 要： 給出了一種可用于復雜自然環境下的景點語音自動導覽系統。采用STM32F103RBT6作為MCU通過SPI模塊與語音芯片ISD4004進行通信，來實現景點語音信息的隨機錄放；利用無源RFID實現景點的自動觸發和識別。重點介紹了系統的主要功能設計和實現過程。

關鍵詞： 語音導覽； STM32F103RBT6； 軟件設計； SPI通信

中圖分類號： TN912.3?34； TP223 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）01?0096?05

0 引 言

隨著我國經濟快速發展、城鄉居民收入不斷提高和閑暇時間大量增加，旅游消費進入一個快速發展的新階段。為了解決旅游發展過程中交通的問題，基于固定軌道的旅游列車應景而生。本文研究設計了一種景點旅游列車輔助語音自動導覽系統。

目前，景點語音導覽主要有以下幾種方式：一種是通過全球定位系統（GPS）的用戶終端接收工作衛星的導航信息，從而解算出車輛的經緯度信息，進而計算出實時坐標，將其與景點坐標相比較，當車輛駛入景點一定距離范圍內時，不用人工干預，系統自動播報景點語音信息；另一種是對車輪軸的轉角脈沖進行計數，將計數值和預置值對比，即可確定播放時刻，達到準確播放景點語音信息的目的；第三種方案是利用無線射頻識別技術，在每一個景點范圍內設置一個具有惟一ID的射頻發射器，采用間歇工作方式發射信號，當旅游列車即將到達景點時，車載系統接收到射頻發射器信號并解碼出景點的ID號，由系統控制自動播放對應編號的景點語音信息。由于景點自然環境的復雜性，第一種方式難以滿足系統要求；第二種方式簡單可靠，但旅游軌道車輛運行方向存在不確定性，其相對位置往返變化，系統的自動化程度較低且復雜度較高。本文采用第三種方案實現景點語音自動導覽系統。

本文首先介紹了系統總體結構，然后，給出了系統各主要功能模塊的具體設計，并重點研究了基于ARM3核的STM32F103RBT6芯片與語音芯片ISD4004之間的SPI通信控制和實現技術，給出了系統設計實現結果。最后，給出了有一定工程應用參考價值的結論。

1 系統總體設計

本系統結構原理設計如圖1所示。本設計利用旅游列車軌道固定的特點，在軌道沿線景點預先安裝固定ID的RFID，綜合考慮到作用距離、數據通信方式、可靠性、使用壽命和維護成本，選用產品433 MHz有源標簽GAO C124061[1]。其存儲ID字長32 b。由于在野外自然環境中，出現碰撞的可能性極低，所以，RFID閱讀器只需要正確可靠地獲得RFID的ID值，與固定景點所對應，用以觸發中斷，開始播放該景點的語音信息。

圖1中，MCU采用STM32F103RBT6芯片[2]，該芯片是基于ARM Cortex?M3內核高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用MCU。本設計選擇這款的原因是看重其性價比：128 KB FLASH、20 KB SRAM、2個SPI、3個串口、1個USB、1個CAN、2個12位的ADC、RTC、51個可用I/O腳等一系列性能特征，能完全滿足本系統性能要求。總結下來，STM32具有價格低、功能強、使用簡單、開發方便等幾個很有利的優勢。ISD4004為語音錄放存儲芯片[3]，根據外部控制和外圍電路輔助，可隨機對其進行語音錄入和語音播放。系統MCU通過RFID閱讀器獲得旅游列車沿途RFID的固定ID，根據ID號所對應的預設語音數據存儲位置的起始地址信息，通過對ISD4004內置的SPI端口進行控制，實現景點語音選段自動播放。