学位论文-—景区导游系统设计.doc

摘要摘 要经过多年的发展，语音导游已经成为了现代旅游服务业不可或缺的一部分，现如今在国内外很多知名景点都可以看见语音导游的身影，它的出现不仅弥补了传统导游服务的不足，也满足了现代游客的个性化旅游需求,促进了各国旅游业的发展。本文对基于stm32的景点售票、语音导游系统的基本理论知识进行了初步的梳理，从语音导游的背景、发展、国内外研究现状等几个方面来对此系统进行一个整体的概括和介绍，并以此为参照展开后续的研究工作。基于stm32的景点售票、语音导游系统主要分为上位机设计和下位机设计两大部分。在上位机部分主要实现了景区管理员信息的录入、景区管理员对景区景点信息的管理、游客一卡通的注册及使用等，下位机主要进行了硬件电路的设计，主要包括门禁模块电路、语音模块电路及485通信电路的具体设计和实现。最后,从软硬件两方面测试整个系统。测试结果表明,系统在实现游客所需基本功能的基础上，具有智能化、自主化、高音质、实用性强等特点。为用户提供了一种不受解说员语言限制、智能自主的语音电子导游器。关键字：stm32 门禁 旅游 语音导游 C#47Abstract Voice Tourist Guide (VTG)as an integral part of the modern tourist services has developing almost many years，nowadays tourists can see the figure of VTG at many famous sights from home to abroad，it appears not only to make up for the deficiencies of the traditional tour guide services，but also meet the personalized travel needs of the modern traveler. This article will make a generalize of the systematic basic theory，such as the origin of the VTG，background，development and the influential both here and abroad. Based on the stm32 attraction tickets and voice tourist guide mainly includes the upper machine and lower machine. The lower machine mainly realizes the information input, registration and use of the card. This paper introduces the system hardware circuit including automatic identification circuit, main control module circuit, speech storage module circuit, D/A conversion and audio amplifier circuit of the detailed design and implementation.Finally, test the entire system from two aspects of hardware and software. Test results show that the system has intelligent, self-independence, high quality, strong practicability, etc. Provides users with a kind not restricted by commentator and routes, content, objective enrichment, speech content updates convenient, recognition ability, independent intelligent voice guide device.Keywords：STM32 Entrance guard Tourism Voice tourist guide C#目录目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1课题背景11.2研究问题与研究内容21.3研究思路31.4研究目的与意义31.5国内外的研究现状51.6本章小结6第二章 基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统分析72.1设计目标72.1.1总体设计目标72.1.2详细设计目标72.2需求分析92.3系统总体结构设计112.4本章小结11第三章 下位机设计123.1下位机相关技术介绍123.2下位机功能分析143.3下位机电路设计153.3.1门禁模块电路设计153.3.2语音模块电路设计163.3.3降压及稳压模块电路设计173.4本章小结19第四章 上位机设计204.1上位机相关技术介绍204.2基于stm32的景点售票、语音导游的整体设计214.2.1设计原则214.2.2体系结构224.2.3功能划分224.3基于stm32的景点售票、语音导游的详细设计224.3.1功能模块设计224.3.2数据库模块设计364.4本章小结38第五章 系统测试39总 结41参考文献42致 谢43附录1 下位机电路板实物图44附录2 上位机类分装代码45基于STM32的景点售票、语音导游一卡通系统设计第一章 绪论进入21世纪以来，人们对生活的需求不仅仅停留在解决温饱的层次，而今，人们更注重精神追求。伴随着经济社会的发展和人们生活水平的日益提高，居民的旅游消费需求也出现了大幅度的提升。众多研究表明，旅游业已经成为全球经济中规模最大和发展势头最强劲的产业之一。据有关部门统计，去年五一黄金周，北京全市重点监测的23个景区共计接待游客75.3万人次，比去年同期增长了16.2%。其中，故宫接待10.9万人，同比增长29.1%；北京动物园接待8.9万人，同比增长79.5%；天坛公园接待7.2万人，同比增长21.6%等1。从上述数据我们可以知道，外出旅游正在成为人们闲暇时的主要休闲娱乐活动之一。同时我们也应该意识到，城市经济的拉动、社会就业的带动以及对文化与环境的促进等与旅游业密不可分。然而，旅游是以游客需求为中心的，所以更有效地开发旅游资源，提高旅游服务质量，满足人们对旅游服务和设施的要求，是旅游产业进一步发展的关键所在。1.1课题背景进入21世纪之后，旅游业进入了疯狂增长的时代。此时，全国各地政府纷纷加大了对旅游业的投资，因为相比其他产业，旅游业不仅能带动地区经济发展、解决就业问题，而且在能源消耗和环境污染等方面具备更大的优势，旅游业的发展对于各国经济发展都起到了支柱性的作用，如我国2009年出台国务院关于加快发展旅游业的意见明确提出，要“加大政府投入”，要求中央和地方财政以及与旅游相关的各类专项资金加大对旅游业的支持。至此，中央先后出台了国家旅游发展基金、海南国际旅游岛购物免（退）税的系列政策，加大了中央财政对旅游业发展的支持力度2。随着旅游业的深度发展和游客数量的不断增加，我们应该将如何满足游客的旅游需求作为我们发展旅游业的重中之重而不仅仅是旅游资源的开发和建设，为游客提供优质的旅游服务，这对旅游业的发展起到了至关重要的作用。调查发现，市场上的语音电子导游正在逐步的取代人工导游，面对这样的趋势，我们必须要明确相对于传统的人工导游，电子导游具备哪些方优势？通过比较两者我们发现：(1)导游人员在面对外国游客时往往会存在语言交流的障碍，很多导游人员无法准确的将景点意境传递给游客，而语音电子导游则支持多种语言，所以可以很好的避免语言障碍这一问题。(2)传统的导游服务会造成景区的噪音污染，因为一个导游会带一个旅游团，难免需要大声的向游客介绍景点，而电子导游在外形上类似于手机，使得游客之间互不影响。(3)导游人员自身素质决定了人工导游的服务质量，因此经常会出现旅游服务质量参差不齐的情况，然而语音电子导游是由最专业的导游团队制作的，能够更大程度上满足游客的需求。综合上述的比较，可以发现，电子导游不仅具备了传统导游服务的基本功能，还能向游客提供更多的附加服务，尤其是电子导游使得游客具有更大的自主性，这对于现代游客来说是十分重要的。1.2研究问题与研究内容1.研究问题经过上述论述，我们已经看到人们对语音导游的需求，这也是未来旅游业不可避免的趋势。在城市生活中，电子产品、LED显示屏、触摸屏等已经随处可见，就基于stm32的景点售票、语音导游而言，如何做出一个人性化、方便化的人机交互式语音导游，是我们这个课题需要解决的主要问题。（1）基于stm32的景点售票、语音导游是什么？ 基于stm32的景点售票、语音导游就是采用科技化手段，用可携带的随身电子设备模仿人工导游的新型导游方式，具有费用低、语种多样化、解说规范、环保、自主性强等多种优点，已在各国名胜古迹、博物馆、艺术馆、美术馆等被大量使用。有了语音导游，使游客可以自主支配游览过程，身临其境的收听高质量的讲解，达到广泛传播文化的目的。（2）设计基于STM32的基于stm32的景点售票、基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统，需要实现哪些功能？设计一款实用的电子产品，我们首先应在市场调研的基础上满足消费者的需求。因此，设计工作主要包括了软件需求分析、整体设计和功能模块划分等等。软件需求分析会总结软件需要实现哪些功能，通过对功能的整合和划分来进行软件的整体设计和详细设计，而在此过程中软件所需的功能引领了之后所有设计工作。2.研究内容为了能够拿出基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统的设计方案，本文主要做了以下工作：（1）对基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统基本理论进行初步的梳理，并以此为参照展开后续的论文撰写工作。（2）对本系统进行综合分析，从景区管理员需求和系统功能需求两个方面来对系统设计的可行性进行全面合理的分析。（3）对本系统所用到的关键技术进行概括，由于基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统所涉及的技术实在太多，这里只会介绍一些主要的技术，包括：数据库介绍，SQL语言的简介，STM32芯片介绍，C#介绍和其他相关技术。此系统的难点就在于基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统功能的确定，在明确了游客和管理员的功能和联系后， 确定哪些功能是必须的，哪些功能是可有可无的，哪些功能是现阶段实现起来比较困难的，由简到难开始进行构思。1.3研究思路 基于STM32的基于stm32的景点售票、基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统设计不仅仅是一个书面的研究，而是在调研之后可以做出符合实际的系统来，因此我们需要对整体设计有一个完整的构思，具体研究思路如图1-1所示：1.4研究目的与意义1.研究目的对于游客自身而言，基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统功能可以提供更方便、更智能、更全面的旅游相关服务，它不仅仅能提高游客的旅游质量，还满足了游客对时尚生活的追求，使他们在旅游时有了更大的自主选择权。因此，本文的研究目标是在通过对语音导游进行全面的了解和研究之后，能够设计出一款适合用户的基于stm32的景点售票、语音导游软件。2.研究意义现代生活追求时尚、个性、人性，在城市生活中，LED 显示屏、触摸屏等已经不能满足人们的需求。因此，人机交互成为了一个非常热门的研究方向，基于stm32的景点售票、语音导游正是响应了人们的追求，它具有能耗低、体积小、灵活性高、稳定性能优良和易携带等优点，一时间受到人们的热捧。随着各国对旅游业的大力投资，旅游业成了国民经济的支柱产业，各国出台了许多新政策来推动旅游业的发展。然而，旅游业的发展不仅仅需要依靠国家政策来维护，更多的是需要我们从旅游服务处着手，提高旅游服务质量，从而吸引更多的游客。因此，旅游业的发展关键归根结底就在于导游服务质量的提升。由于传统导游服务存在许多自身缺陷，无法满足众多游客的旅游需求，在信息时代，人们希望通过技术手段设计出基于stm32的景点售票、语音导游，使其在旅游服务上给游客以全新的体验。本文通过对基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统的设计和研究，以及对相关文献的梳理，使人们对语音导游能有一个相对系统的了解。基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统设计语音导游相关理论语音导游背景介绍市场调研研究问题与内容国内外现状基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统分析设计目标需求分析总体设计目标详细设计目标用户需求分析功能需求分析可行性需求分析相关技术介绍上位机设计语音导游的整体设计语音导游的详细设计设计原则体系结构功能划分数据库设计功能模块设计下位机设计总结绪论图1-1 论文整体框架和研究思路1.5国内外的研究现状语音导游的研究起源于欧美国家，但很快就蔓延到世界其他地方。从20世纪90年代电子导游思想萌芽至今，对它的研究在某些领域已有所成绩。进入21世纪，随着人们对旅游需求的日益增加，应用而生的语音导游表现出巨大的市场潜力，这吸引了众多的企业和科技研究人员参与到该研究中，这对于语音导游的快速发展起到了决定性的作用。1.国内研究现状 基于stm32的景点售票、语音导游也就是智慧旅游的一部分。智慧旅游，就是利用云计算、物联网等新技术，通过互联网、移动互联网，借助手机、电脑等便携设备主动感知旅游资源、旅游经济、旅游活动等方面的信息，及时安排和调整工作与旅游计划，从而达到对各类旅游信息的智能感知的效果3。 目前，智慧旅游已不再停留在概念和口号的层面上了。旅游目的地和景区运用手机APP客户端、微信、微博、以及微电影等进行营销推广，部分景区的运用成果还包括互动电子LED展示系统、自动售票平台、云服务后台管理系统等。例如，山东的泰山、蓬莱阁、崂山、趵突泉、台儿庄古城等5A级景区已经试水电子门票、电子导览、二维码、GPS定位。其中，泰山、蓬莱阁等景区还开发了手机APP客户端，图1-2就是游客在使用电子导览。在这样的背景下，国内在智能导游的实践层面也有了长足的发展，其中具体代表性的产品主要有：2011年，福建省正式启动“海峡智能旅游”项目的建设，目前“无线智能导览系统”已经在三坊七巷的景区开始试用，今后将在全省范围内推广。当然，在我国这样的例子还有很多，国内也有很多的企业和科学技术人员参与智能导游的研究工作，其中做的比较好的有TouchChina,它对国内的一些主要旅游城市都推出了手机导游软件，不仅有Android版还有ISO版4。2.国外研究现状 在西欧、北美的发达国家，旅游业是随着国家经济社会的发展而发展起来的。在这些国家，随着社会经济的不断发展，居民的收入水平不断提高，消费水平的提高引起居民消费结构的变化，使他们产生了旅游的需求。这些国家居民旅游消费的发展，是沿着本地区内旅游、国内跨地区旅游和国内旅游的顺序递进的。因此，这些国家的旅游经营和管理体制，也是从适应地区内旅游和国内旅游，到适应国际旅游慢慢形成的。进入21世纪，随着人们对旅游需求的日益增加，应用而生的基于stm32的景点售票、语音导游表现出巨大的市场潜力，符合了人们对时尚、个性生活的追求，越来越受到游客的追捧。在国外，企业和政府不仅积极的推进智慧旅游的发展，为其献计献策，在实践方面也是做了很多方面的尝试，其中比较有影响的主要有：韩国首尔市基于智能手机平台开发了“I Tour Seoul”智慧旅游服务系统，此系统是首尔市专门为旅游者提供的智能移动旅游服务平台。通过它，游客可以实时获得其当前位置周边的各种旅游信息，如餐厅、酒店、娱乐、购物等，还提供了从当前位置利用自驾车、公交、步行方式前往目的地的最佳路径，此外，它还提供多种语言服务以满足不同游客的需求5。图1-2 城市电子导游1.6本章小结本章主要介绍了基于STM32的智能导游系统的调研过程以及基于stm32的景点售票、语音导游的课题背景，通过对课题的调研，了解了游客对旅游业的需求，可见，智能导游是旅游业发展的产物，是不可避免的旅游新趋势。通过对本次课题的研究内容与意义的探讨，明确此次系统设计的必要性，总结出此系统应该实现的功能，得出论文的整体框架和写作流图，经过对国内外导游系统研究现状的分析，更加明确了这次毕业设计对于生活实际的需求，希望通过对基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统的设计为人们的生活带来实际的价值。第二章 基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统分析系统分析（Systems Analysis）一词最早是在20世纪30年代提出的，当时是以管理问题为主要应用对象，是管理信息系统的一个主要和关键阶段。到了40年代，由于它的应用获得成功，得到了进一步的发展。以后的几十年，无论是研究大系统的问题，还是建立复杂的系统，都广泛应用了系统分析的方法。系统分析的主要任务是将在系统详细调查中所得到的文档资料集中到一起,对组织内部整体管理状况和信息处理过程进行分析。系统分析所确定的内容是今后系统设计、系统实现的基础。由于本文的主要研究工作是进行基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统的设计，根据软件开发的常规步骤，在设计之前对此设计做一个全面而系统的分析工作是必不可少的。2.1设计目标2.1.1总体设计目标 在此次设计中，将本着“以人为本”的理念，充分考虑游客的需求，此外，景区管理员对游客及景点的管理也是重中之重，如何做出切合实际的基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统是本文需要解决的主要难题。希望通过语音导游系统能改善旅游服务，提高旅游质量，更好的保障旅游安全和旅游品质，提升游客全程的旅游体验，吸引广大消费者外出旅游，带动旅游业的发展。2.1.2详细设计目标基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统的设计，主要考虑景区管理人员和游客的需求，对于管理员而言，可以实现的功能主要有：登录基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统，进行管理员信息的添加、管理员自身密码的修改、景区景点信息的公布、景点的查询、景点信息的打印等，具体的设计框图如图2-1所示：通过对景区旅游信息资源和基础服务信息资源的釆集处理，分析了游客的需求，对于游客而言，进入景区可通过此系统了解景区景点的价位，周边的生活服务以及去目的景点的最佳路径，此外，游客需刷卡进入景点，这是我们本次基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统设计的最主要部分，可进行新卡注册、刷卡进入、语音导游、卡的挂失及刷卡离开等，具体的设计框图如图2-2如下：管理员管理员登录管理员功能景点管理用户名和密码修改管理员信息添加管理员查询管理员编辑景点添加景点删除景点修改景点查询所需景点打印图2-1 管理员功能框图游客刷卡进入新卡注册刷卡语音播报卡数汇总查询卡的挂失卡的解挂卡的注销图2-2 门禁卡服务管理框图综合景区的管理以及游客的需求，设计出切实可行的设计方案，并完成基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统设计，是我们最终的设计目标。以旅游资源为基础实现的语音导游一卡通系统不仅使得游客借助基于stm32的景点售票、语音导游按计划完成自己的旅游行程，而且在旅游过程中游客也体验了一把自助游的乐趣。2.2需求分析所谓需求分析，是指对要解决的问题进行详细的分析，弄清楚问题的要求，包括需要输入什么数据，要得到什么结果，最后应输出什么。需求分析指的是在创建一个新的或改变一个现存的系统或产品时，确定新系统的目的、范围、定义和功能时所要做的所有工作，它是软件工程中的一个关键过程。只有在确定了用户的需求之后才能为解决问题找到好的方法。本节主要围绕基于stm32的景点售票、语音导游系统的需求分析来展开讨论，主要从用户需求、功能需求以及可行性需求等几个方面来进行阐述。1.用户需求分析 俗话说“顾客是上帝”，我们所设计的产品要有市场，就得满足顾客的需求，只有这样，我们的设计才有意义。用户的需求分析是系统整体设计的基础，其基本任务是准确地定义基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统的目标，明确为了满足用户的需求此系统必须做什么。整个系统的规模以及性质完全取决于用户需求分析的结论。由于基于stm32的景点售票、语音导游是面向大众旅游消费者的，所以在设计之前，需要对基于stm32的景点售票、语音导游的目标群体做出全面的分析。通常来说，人们外出旅游时会向旅行社咨询旅游目的地以及一些外出事宜，这必然会选择一个导游进行全程陪同，而随着基于stm32的景点售票、语音导游的兴起，选择用语音导游来帮助旅行的游客越来越多。从温州市旅游局获悉，在2014年的“十一”黄金周，雁荡山景区累积接待游客量突破20万人次。“除了游客数量是历年之最外，与以往不同的是雁荡山推出了微信公众平台，为游客提供智能的导游服务，让游客真实体验到了智慧旅游的成果”。在2013年，国外有研究者做过关于游客在旅行过程中是否愿意使用语音导游的调查。其调查结果如图2-3所示：图2-3 游客使用语音导览图2-3 基于stm32的景点售票、语音导游使用情况调查表通过上面的两个例子，我们很容易看出：大部分的游客是很乐意使用基于stm32的景点售票、语音导游的，主要是因为基于stm32的景点售票、语音导游既能引领游客游览景点，还支持多种语言，满足了游客的需求。而在调查中表示“可能”和“不知道”的游客也许之前是没有接触过基于stm32的景点售票、语音导游，所以他们对于基于stm32的景点售票、语音导游是否能满足自己的旅游需求表示质疑，这部分游客也是基于stm32的景点售票、语音导游的潜在用户。当然，在调查中也有一部分游客表示“不愿意”，究其原因是这些游客之前使用的基于stm32的景点售票、语音导游体验不佳所致。综上所述，我们可以得出的结论是：在景区使用扩音器会使景区环境非常吵杂，不利于人们舒适的旅行，还有就是有些导游的鼻音太重，导致大多游客听不清讲解。其实，大部分的游客是愿意借助基于stm32的景点售票、语音导游来帮助自己完成旅游行程的，如果基于stm32的景点售票、语音导游在功能方面和可用性方面表现得更好的话，那么基于stm32的景点售票、语音导游产品将拥有更加广阔的市场前景，会受到广大游客的青睐。2.功能需求分析随着各国对旅游业的大力投资，旅游业成了国民经济的支柱产业，各国出台了许多新政策来推动旅游业的发展，为了使游客能获得优质的导游服务，市面上出现了智能语音导游一卡通系统。在这部分本文对基于stm32的景点售票、语音导游的功能进行需求分析，其目的是了解究竟哪些功能是游客在旅游时所必需的，这部分的调研是在与游客进行交流时让他们谈谈自己觉得语音导游最应具备的功能。从调研和对现存语音导游进行综合分析后，我们知道基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统不仅需要具备导游服务功能，还应该与游客进行语音交互等功能，如果我们将目前市场上的语音导游进行改进，那么它的市场空间必然是巨大的。3.个性化需求分析随着社会的不断进步和对个性化的认识，尊重个体的个性化选择已经深入到社会生活的各个方面。在进入旅游时代后，为了旅游业的发展，个性化也被融入到其中，旅游市场进入了差异竞争的时代。传统的报团旅游的优点是免去了游客对于交通、住宿的担忧，但其缺点也是很明显的：旅游路线固定化且行程安排紧张。随着社会经济的快速发展及人们生活水平的提高，这种报团出行的旅游方式已经不能满足游客的个性化需求。他们更愿意自己设计出行路线，或完全依靠网络介绍完成自己的旅行，因此，相应的出现了自助游、自驾游等个性化的旅游方式。旅游业想要更好的发展，势必满足游客的个性化需求，只有这样，旅游资源才能更好的推销出去。2.3系统总体结构设计通过对系统的设计目标和需求分析进行论述后，能够得到基于RFID技术的系统总体结构图，如图2-4所示。预先在景区的进出口安装IC卡门禁控制电路（该电路主要控制进出口门开、关状态），在景区的各景点安装导游控制器电路（该电路中的语音芯片存储包含汉语在内的多种语言的景点语音介绍），这些电路模块都通过can总线与售票点PC机的管理系统连接。游客在景区售票点购票，工作人员结合与PC机串口相连的刷卡器，通过PC机上的景区售票、语音导游一卡通管理系统为游客注册一张IC卡。同时，管理系统把注册的卡号通过can总线写入景区进出口的门禁控制电路中的控制芯片Flash和景区各景点语音导游器的控制芯片Flash进行存储。游客持已注册的IC卡，可顺利通过景区进出口，并对各景点安装的语音导游器刷卡区刷卡，就可启动各景点的语音解说功能，通过在规定时间内的刷卡次数，各国游客可方便选择相应的语言播放。游客结束游览出门时，完成IC卡的回收和注销。PC机上的基于stm32的景区售票、语音导游一卡通管理系统，能方便完成IC卡注册、删除、注销、挂失、查询、统计等管理功能。 232232B-语音导游器A+景点1120景点X景点2语音导游器语音导游器232转485模块售票刷卡器门禁控制器景点1图2-4 基于stm32的景区售票、语音导游一卡通系统结构2.4本章小结在本章我们对基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统进行了系统的分析，并在分析的基础上得出整体设计目标和详细设计目标，明确了此系统中管理员和游客的功能需求。在基于stm32的景点售票、语音导游的需求分析部分主要从用户需求分析、功能需求分析和个性化需求三个方面来对系统的可行性进行了分析，我们在设计基于stm32的景点售票、语音导游一卡通系统时要充分考虑各方面的需求，只有如此，我们设计出的产品才有市场，才能更好的为大家服务。第三章 下位机设计3.1下位机相关技术介绍1. RFID技术射频识别（RFID）技术是一种无线自动识别技术，又称为电子标签技术，是自动识别技术的一种创新。RFID技术具有众多优点，广泛应用于交通、物流、安全、防伪等领域作为条形码等识别技术的升级换代产品。从概念上来讲，RFID类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签，利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。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，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。许多行业都运用了射频识别技术。例如将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度；仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别（积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份）。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。作为一种全新的技术，射频识别在国外发展很快，产品种类较多，因此应用也很广泛。像TI、Motorola、Philips等世界著名厂家都生产RFID产品，并且各厂商的产品各具特色。在国外的应用中，已经形成了从低频到高频，从低端到高端的产品系列和比较成熟的RFID产业链。国内在低频RFID技术和应用方面比较成熟，高频RFID技术也在提高，应用也有相当的规模。通常的RFID系统包括前端的射频部分和后台的计算机信息管理系统。射频部分由读写器和标签组成，如图3-1所示。标签中植有IC芯片，标签和读写器通过电磁波进行信息的传输和交换。因此，标签用于存储所标识物品的身份和属性信息。读写器作为信息采集终端，利用射频信号对标签进行识别并与计算机信息系统进行通信。在RFI的实际应用中，电子标签附着在被识别的物体表面或内部。当带有电子标签的物品通过读写器的识读范围时，读写器自动以非接触的方式将电子标签中的约定识别信息读取出来，依据需要有时可以对标签中的信息进行改动，从而实现非接触甚至远距离自动识别物品功能。图3-1 RFID前端系统简图2.IC卡技术介绍IC卡 (Integrated Circuit Card，集成电路卡)，也称智能卡(Smart card)、智慧卡(Intelligent card)、微电路卡(Microcircuit card)或微芯片卡等。IC卡是1974年一名法国新闻记者发明的。它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO 7816标准的卡基中，做成卡片形式。集成电路芯片可以是存储器或向处理器。带有存储器的IC卡又称为记忆卡或存储卡，带有微处理器的IC卡又称为智能卡或智慧卡。IC卡与读写器之间的通讯方式可以是接触式，也可以是非接触式。根据通讯接口把IC卡分成接触式IC卡、非接触式IC卡和双界面卡(同时具备接触式与非接触式通讯接口)。IC卡由于其信息安全、便于携带、比较完善的标准化等优点，在身份认证、银行、电信、公共交通、车场管理等领域正得到越来越多的应用6。图3-2 IC卡结构图3.STM32芯片简介STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列，图3-3就是STM32的芯片示意图。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存处执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz。图3-3 STM32芯片示意图STM32互连型系列产品强化了音频性能，采用一个先进的锁相环机制，实现音频级别的I2S通信。结合USB主机或从机功能，STM32可以从外部存储器（U盘或MP3播放器）读取、解码和输出音频信号。设计人员还可以在新系列微控制器上开发人机界面（HMI）功能，如播放和停止按键，以及显示器界面。这个功能使其可用于各种家庭音响设备，如音响底座系统、闹钟/音乐播放器和家庭影院。新系列微控制器还沿续了STM32产品家族的低电压和节能两大优点。2.0V到3.6V的工作电压范围兼容主流的电池技术，如锂电池和镍氢电池，封装还设有一个电池工作模式专用引脚Vbat。以72MHz频率从闪存执行代码，仅消耗 27mA电流。低功耗模式共有四种，可把电流消耗降至两微安。从低功耗模式快速启动也同样节省电能；启动电路使用STM32内部生成的8MHz信号，把微控制器从停止模式唤醒用时小于6微秒7。3.2下位机功能分析该系统实体部分是由ID卡、导游机、门禁等多部分组成。我们在景区每个不同的景点都放有若干个导游机，门禁只在景区的出入口处进行了安装。每一个IC卡即就是所谓的门票都有唯一的ID卡号，当上位机读取了门票的卡号后，通过串口通信技术将该卡号写入到每一个导游机和门禁的主控芯片中。当游客走到入口或出口的门禁处的时候由于事先已经将卡号存在了主控芯片的Flash存储器中，当卡放在感应区的时候，读取卡号和事先存储的卡号进行对比，如果卡号相同，门禁将自动打开，游客进入景区。同样的道理，导游机也是如果卡号一致，中控芯片将会控制语音芯片，将存储在语音芯片的解说音频通过放大电路连接的扬声器或者耳机播放出来。当成功读取卡号的时候，对应的导游机解说开始，指示灯也将亮起来，播放完或者停止播放时，指示灯将熄灭。3.3下位机电路设计具体到电路板的制作过程，有一个电路板的设计软件在其中起到了重要作用，整个电路板设计中就是以它为基础进行设计的。这款软件就是Altium Designer，该软件为电子工程师和电子设计师提供唯一的一体化应用工具，并且包含了所有在完整的电子产品开发中必需的技术和功能。它将板级和FPGA级系统设计、嵌入式软件开发、PCB板图设计和制造加工等设计工具集成到一个单一的设计环境中。3.3.1门禁模块电路设计游客在景区售票点购票，工作人员结合与PC机串口相连的刷卡器，通过PC机上的景区售票、语音导游一卡通管理系统为游客注册一张IC卡。由于PC机默认的只有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离栅的产品。（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。本次毕设采用的是第一种方案。同时，管理系统把注册的卡号通过485总线写入景区进出口的门禁控制电路中的控制芯片Flash和景区各景点语音导游器的控制芯片Flash进行存储，图3-4、图3-5为部分接口电路图，图3-6为串口通讯电路图。图3-4 485总线的接口电路图图3-5 485总线的接口电路图图3-6 串口通讯电路图3.3.2语音模块电路设计首先简要介绍一下ISD4004 系列工作电压为3V,单片录放时间8 至16 分钟，音质好，适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS 技术，内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。其型号分为以下几种，如表3-7：ISD4004 系列工作电压3V,单片录放时间8 至16 分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS 技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI 或Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值直接存贮在片内FLASH存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和