校園導游系統的設計及開發

李娟 吳琦 曾維兵 茍燕 劉堯

（四川工商職業技術學院 四川省都江堰市 611830）

1 校園導游系統的設計背景及功能需求

1.1 校園導游系統的設計背景

目前，以高校校園文化為主線的教育休閑旅游市場潛力巨大，為高校校園開發個性化旅游景區帶來良好的發展機遇[1]。對于校園游客來說，一般都是擬報考的考生和家長，大部分應該是第一次到學校，不會非常的熟悉校園環境[2]。因此，開發校園導游系統對校園游客而言，有很大的幫助，有助于提升游覽學校的體驗感。

同時，當前我國在開展高職旅游管理專業教學時仍存在一定的問題。具體而言，實踐教學活動通常集中在中餐廳、酒店、客房、茶藝等場所，而這類場所實訓意義并不大，由于面積較小，設備設施落后，無法引導學生從真正意義上掌握知識和技能[3]。此外，一些學校缺乏必要的教學硬件支持，如必要的實習實訓教室與配套的設備。有的學校根本沒有這些設施，有設施的也多由于管理問題利用率不高[4]。因此，校園導游系統的設計和開發，亦可作為高職院校旅游專業人才培養的實訓載體。

1.2 校園導游系統的功能需求

以我校為例，校園導游系統的設計既需要滿足不同的校園游客能根據自己的喜好，自行選擇游覽路線，又能在旅游專業國際化人才培養過程中作為專業課程的實訓設備載體，還能直接應用于我校留學生作為熟悉校園生活的輔助工具。因此，要求校園導游系統能實現以下多項功能：

（1）能方便進行參觀路線的信息布點，具有低功耗模式，能依靠紐扣電池或微型鋰電池長期待機和運行，也方便更換電池或移動電源充電；

（2）每個信息布點之間的信號相互不干擾，即使布點位置在相鄰的2 個房間之間，也不出現“串臺”；

（3）能播放參觀路線中各個信息的語音，并能方便學生或老師錄制和更新語音信息，甚至方便離線錄制；

（4）能方便校園游客自行選擇游覽路線和游覽地點，例如：一條路線上雖然布置有多個信息點，但在游覽過程中只觸發游客選擇的游覽地點；

（5）能有一定的定位功能，能遠程顯示游客的游覽進程。

2 校園導游系統的架構

校園導游系統一共由“若干無線通信檢測節點、手持式導游系統、校園導游管理平臺”三部分組成；其中，無線通信檢測節點安裝在各樓層或各房間，用于觸發手持式導游系統；手持式導游系統，用于引導校園游覽過程中逐個與無線通信檢測節點交互；校園導游管理平臺則主要用于規劃校園游覽路線。

2.1 手持式校園導游系統的架構設計

手持式校園導游系統主要由STC8A8K64 核心處理模塊、無線通信識別模塊、語音信息存儲模塊、TFTLCD 液晶屏、語音播放模塊以及3.3V 供電電路等多個部分組成，如圖1所示。

其中，系統采用STC 單片機作為核心處理器，采集無線通信信號進行處理，根據處理結果觸發語音播放模塊和TFTLCD 液晶屏的顯示內容；無線通信識別模塊，主要用于采集和識別短距離無線通信節點的信號，語音播放模塊用于存儲和更新節點匹配的導游語音信息，語音播放模塊用于語音的耳機播放和小功率喇叭外放驅動，TFTLCD 屏用于顯示匹配的導游文字和圖片信息；整個手持式校園導游系統，采用鋰電池供電，供電電壓為3.3V。

2.2 無線通信檢測節點的架構設計

無線通信檢測節點，布置于樓層和房間周邊，主要由MSP430處理模塊、無線收發模塊、低功耗供電電路等多個部分組成，如圖2所示。

圖1：手持式校園導游系統架構圖

圖2：無線通信檢測節點的架構圖

其中，無線節點的MSP430 處理器模塊，主要實現與手持校園導游系統的通信數據處理和節點ID 信息的更新，無線收發模塊主要實現與手持校園導游系統信息的短距離無線交互，整個節點均采用低功耗電源供電電路，以便延長節點工作的時間周期。

3 校園導游系統的主要元器件選型分析

3.1 手持校園導游系統核心處理器的選型分析

本系統的核心處理芯片需要快速的響應與無線通信節點的信息交互，同時，由于是手持式系統，還需要運行低功耗模式，以延長系統的待機和運行時間。市場上主流的單片機處理芯片有很多廠家和類型，例如：宏晶科技公司的STC 單片機系列、TI 公司的MSP430 系列、ST 公司的STM32 系列、Microchip 公司的PIC 系列和AVR 系列等；本系統主要考慮價格因素，同時結合處理速度較快、能滿足系統低功耗模塊運行2 個主要因素，因此選用宏晶科技公司的STC 系列的STC8A8K64S4A12 芯片。

STC8A8K64S4A12 芯片，為宏晶科技推出的超高速8051 單片機，該芯片供電范圍較寬，可在2.0V 至5.5V，具備低功耗模式，能滿足手持式低功耗模塊；同時，該芯片內部自帶64K Byte 的Flash ROM、8K Byte 的SRAM，以及24MHz 高精度時鐘源，能滿足本系統的運行速度和運算存儲空間；另外，該芯片還支持4 個獨立的通用串行口，能方便本系統外部擴展模塊。在本系統中選用的芯片封裝為LQFP64，以預留可擴展應用的引腳。

3.2 無線通信節點處理器的選型分析

無線通信節點由于部署數量較多，而且需要長時間獨立待機，只能通過電池供電，因此，該節點處理器的選型上主要考慮能進行超低功耗模式運行和低成本2 大因素。雖然市場上主流的單片機都具有低功耗模式，但各廠家低功耗模式的功耗各不相同，本系統選用TI 公司的MSP430 系列的MSP430G2231 芯片。

MSP430G2231 芯片，為TI 公司的16 位超低功耗單片機，該芯片的供電范圍為1.8V 至3.6V，具有超低功耗模式，正常運行功耗在1MHz 頻率和2.2V 供電條件下只有220μA，待機功耗只有0.5μA，能滿足無線通信節點的超低功耗和超長待機的需求；同時，雖然該芯片的Flash ROM 只有2K Byte、RAM 只有128Byte、串行接口只有1 個、I/O 引腳的數量也只有10Pin，但考慮到無線通信節點只用于無線收發數據的交互，芯片的上述條件也能滿足無線通信節點的正常運行要求。

3.3 無線收發模塊的選型分析

由于校園導游系統中各無線通信節點主要布置在各房間和樓道周邊，房間、樓道之間的距離本身較近，因此，為了防止使用過程中無線信號相互干擾，本系統的無線收發模塊需要滿足近距離的特點；同時，由于各節點依靠電池供電，無線收發模塊還需要滿足低功耗的需求；本系統選用凌承芯公司旗下的蜂鳥無線靈系列—TRL模塊。

蜂鳥無線靈系列—TRL 模塊，采用GFSK 調頻技術，工作頻道為2.4GHz，系收發一體化，采用串口通信進行參數設置和數據通信，傳輸距離短至50 米以內，發射功率6dBm，具備低功耗模式，休眠電流為9.5μA，適合紐扣電池供電工作，該模塊的以上條件能滿足本系統無線通信節點和手持校園導游系統的無線通信要求。

4 校園導游系統的軟件設計

本系統選用Keil C 和IAR Embedded Workbench 分別作為手持式導游系統和無線通信節點的開發環境，軟件主要包括無線通信節點的信息交互、無線通信節點的電源能耗管理、手持式導游系統的游覽路線下載、游覽路線的引導、無線巡檢、語音播報、游覽進程的無線上傳等多個部分，本文僅介紹校園導游系統中手持式導游系統的整體工作設計思路。

手持式導游系統整體工作的主要工作流程為：手持式導游系統啟動后，與上位機建立握手信號，等待上位機下發游覽路線及其他設置指令→接收上位機下發的指令，并進行方向和游覽位置的語音和圖文提示→在游覽過程中，與路線中的各個無線通信節點以無線巡檢方式進行信號交互→若無線節點在所選擇的游覽地點范圍，則觸發手持式導游系統已保存的語音播報和手持系統的圖文顯示；若無線節點不在所選范圍之內，則僅進行1 次巡檢→每觸發一個游覽節點，則向上位機校園導游管理平臺無線上傳一次包括節點ID、時間、手持式導游系統ID 等在內的信息→以語音和圖文方式，引導下一站游覽節點的方位、相對位置、距離等路線信息。

5 校園導游系統在旅游專業國際化人才培養中的應用

校園導游系統作為實訓設備載體，在旅游專業國際化人才培養的應用主要如下：

（1）可直接應用于旅游路線規劃的實訓場景，方便學生利用校園導游管理平臺，根據不同國家、不同學校、不同的具體交流事宜，為來校交流的國際師生設計不同的游覽路線；

（2）能支持學生分小組，分別扮演游客、導游、管理員三種角色，以校園為背景進行旅游體驗、旅游導游、旅游管理的重復演練和實踐，以真實的體驗感和總結來強化旅游專業的相關技能；

（3）方便學生根據不同的國際交流者，進行各無線信息節點語音播放、圖文提示的錄制和更新，能通過反復的演練，以達到綜合訓練學生外語文字表達、語言以及口語表達、溝通交流的能力；

（4）方便學生進行校園特色和旅游亮點的挖掘，以訓練學生對旅游整體規劃和方案策劃的能力；

（5）本系統本身還可作為旅游學生跨專業、跨學科領域學習信息化旅游的載體，拓展旅游專業學生的科技視野和信息化思維，以便適應未來信息化旅游、數字化旅游的發展趨勢；

（6）除此外，本系統還可作為電子信息、網絡技術、軟件技術等其他專業的教學案例，用于其他專業的人才培養。

6 結束語

系統應用結果顯示基本能滿足校園導游的預期功能需求，但還需要進一步消除節點之間的信號干擾，特別是在樓層中同層且距離較近的房間之間，此外還需要進一步拓展系統在旅游專業國際化人才培養中的應用場景。