校园导游系统的设计及开发

李娟 吴琦 曾维兵 苟燕 刘尧

（四川工商职业技术学院 四川省都江堰市 611830）

1 校园导游系统的设计背景及功能需求

1.1 校园导游系统的设计背景

目前，以高校校园文化为主线的教育休闲旅游市场潜力巨大，为高校校园开发个性化旅游景区带来良好的发展机遇[1]。对于校园游客来说，一般都是拟报考的考生和家长，大部分应该是第一次到学校，不会非常的熟悉校园环境[2]。因此，开发校园导游系统对校园游客而言，有很大的帮助，有助于提升游览学校的体验感。

同时，当前我国在开展高职旅游管理专业教学时仍存在一定的问题。具体而言，实践教学活动通常集中在中餐厅、酒店、客房、茶艺等场所，而这类场所实训意义并不大，由于面积较小，设备设施落后，无法引导学生从真正意义上掌握知识和技能[3]。此外，一些学校缺乏必要的教学硬件支持，如必要的实习实训教室与配套的设备。有的学校根本没有这些设施，有设施的也多由于管理问题利用率不高[4]。因此，校园导游系统的设计和开发，亦可作为高职院校旅游专业人才培养的实训载体。

1.2 校园导游系统的功能需求

以我校为例，校园导游系统的设计既需要满足不同的校园游客能根据自己的喜好，自行选择游览路线，又能在旅游专业国际化人才培养过程中作为专业课程的实训设备载体，还能直接应用于我校留学生作为熟悉校园生活的辅助工具。因此，要求校园导游系统能实现以下多项功能：

（1）能方便进行参观路线的信息布点，具有低功耗模式，能依靠纽扣电池或微型锂电池长期待机和运行，也方便更换电池或移动电源充电；

（2）每个信息布点之间的信号相互不干扰，即使布点位置在相邻的2 个房间之间，也不出现“串台”；

（3）能播放参观路线中各个信息的语音，并能方便学生或老师录制和更新语音信息，甚至方便离线录制；

（4）能方便校园游客自行选择游览路线和游览地点，例如：一条路线上虽然布置有多个信息点，但在游览过程中只触发游客选择的游览地点；

（5）能有一定的定位功能，能远程显示游客的游览进程。

2 校园导游系统的架构

校园导游系统一共由“若干无线通信检测节点、手持式导游系统、校园导游管理平台”三部分组成；其中，无线通信检测节点安装在各楼层或各房间，用于触发手持式导游系统；手持式导游系统，用于引导校园游览过程中逐个与无线通信检测节点交互；校园导游管理平台则主要用于规划校园游览路线。

2.1 手持式校园导游系统的架构设计

手持式校园导游系统主要由STC8A8K64 核心处理模块、无线通信识别模块、语音信息存储模块、TFTLCD 液晶屏、语音播放模块以及3.3V 供电电路等多个部分组成，如图1所示。

其中，系统采用STC 单片机作为核心处理器，采集无线通信信号进行处理，根据处理结果触发语音播放模块和TFTLCD 液晶屏的显示内容；无线通信识别模块，主要用于采集和识别短距离无线通信节点的信号，语音播放模块用于存储和更新节点匹配的导游语音信息，语音播放模块用于语音的耳机播放和小功率喇叭外放驱动，TFTLCD 屏用于显示匹配的导游文字和图片信息；整个手持式校园导游系统，采用锂电池供电，供电电压为3.3V。

2.2 无线通信检测节点的架构设计

无线通信检测节点，布置于楼层和房间周边，主要由MSP430处理模块、无线收发模块、低功耗供电电路等多个部分组成，如图2所示。

图1：手持式校园导游系统架构图

图2：无线通信检测节点的架构图

其中，无线节点的MSP430 处理器模块，主要实现与手持校园导游系统的通信数据处理和节点ID 信息的更新，无线收发模块主要实现与手持校园导游系统信息的短距离无线交互，整个节点均采用低功耗电源供电电路，以便延长节点工作的时间周期。

3 校园导游系统的主要元器件选型分析

3.1 手持校园导游系统核心处理器的选型分析

本系统的核心处理芯片需要快速的响应与无线通信节点的信息交互，同时，由于是手持式系统，还需要运行低功耗模式，以延长系统的待机和运行时间。市场上主流的单片机处理芯片有很多厂家和类型，例如：宏晶科技公司的STC 单片机系列、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；本系统主要考虑价格因素，同时结合处理速度较快、能满足系统低功耗模块运行2 个主要因素，因此选用宏晶科技公司的STC 系列的STC8A8K64S4A12 芯片。

STC8A8K64S4A12 芯片，为宏晶科技推出的超高速8051 单片机，该芯片供电范围较宽，可在2.0V 至5.5V，具备低功耗模式，能满足手持式低功耗模块；同时，该芯片内部自带64K Byte 的Flash ROM、8K Byte 的SRAM，以及24MHz 高精度时钟源，能满足本系统的运行速度和运算存储空间；另外，该芯片还支持4 个独立的通用串行口，能方便本系统外部扩展模块。在本系统中选用的芯片封装为LQFP64，以预留可扩展应用的引脚。

3.2 无线通信节点处理器的选型分析

无线通信节点由于部署数量较多，而且需要长时间独立待机，只能通过电池供电，因此，该节点处理器的选型上主要考虑能进行超低功耗模式运行和低成本2 大因素。虽然市场上主流的单片机都具有低功耗模式，但各厂家低功耗模式的功耗各不相同，本系统选用TI 公司的MSP430 系列的MSP430G2231 芯片。

MSP430G2231 芯片，为TI 公司的16 位超低功耗单片机，该芯片的供电范围为1.8V 至3.6V，具有超低功耗模式，正常运行功耗在1MHz 频率和2.2V 供电条件下只有220μA，待机功耗只有0.5μA，能满足无线通信节点的超低功耗和超长待机的需求；同时，虽然该芯片的Flash ROM 只有2K Byte、RAM 只有128Byte、串行接口只有1 个、I/O 引脚的数量也只有10Pin，但考虑到无线通信节点只用于无线收发数据的交互，芯片的上述条件也能满足无线通信节点的正常运行要求。

3.3 无线收发模块的选型分析

由于校园导游系统中各无线通信节点主要布置在各房间和楼道周边，房间、楼道之间的距离本身较近，因此，为了防止使用过程中无线信号相互干扰，本系统的无线收发模块需要满足近距离的特点；同时，由于各节点依靠电池供电，无线收发模块还需要满足低功耗的需求；本系统选用凌承芯公司旗下的蜂鸟无线灵系列—TRL模块。

蜂鸟无线灵系列—TRL 模块，采用GFSK 调频技术，工作频道为2.4GHz，系收发一体化，采用串口通信进行参数设置和数据通信，传输距离短至50 米以内，发射功率6dBm，具备低功耗模式，休眠电流为9.5μA，适合纽扣电池供电工作，该模块的以上条件能满足本系统无线通信节点和手持校园导游系统的无线通信要求。

4 校园导游系统的软件设计

本系统选用Keil C 和IAR Embedded Workbench 分别作为手持式导游系统和无线通信节点的开发环境，软件主要包括无线通信节点的信息交互、无线通信节点的电源能耗管理、手持式导游系统的游览路线下载、游览路线的引导、无线巡检、语音播报、游览进程的无线上传等多个部分，本文仅介绍校园导游系统中手持式导游系统的整体工作设计思路。

手持式导游系统整体工作的主要工作流程为：手持式导游系统启动后，与上位机建立握手信号，等待上位机下发游览路线及其他设置指令→接收上位机下发的指令，并进行方向和游览位置的语音和图文提示→在游览过程中，与路线中的各个无线通信节点以无线巡检方式进行信号交互→若无线节点在所选择的游览地点范围，则触发手持式导游系统已保存的语音播报和手持系统的图文显示；若无线节点不在所选范围之内，则仅进行1 次巡检→每触发一个游览节点，则向上位机校园导游管理平台无线上传一次包括节点ID、时间、手持式导游系统ID 等在内的信息→以语音和图文方式，引导下一站游览节点的方位、相对位置、距离等路线信息。

5 校园导游系统在旅游专业国际化人才培养中的应用

校园导游系统作为实训设备载体，在旅游专业国际化人才培养的应用主要如下：

（1）可直接应用于旅游路线规划的实训场景，方便学生利用校园导游管理平台，根据不同国家、不同学校、不同的具体交流事宜，为来校交流的国际师生设计不同的游览路线；

（2）能支持学生分小组，分别扮演游客、导游、管理员三种角色，以校园为背景进行旅游体验、旅游导游、旅游管理的重复演练和实践，以真实的体验感和总结来强化旅游专业的相关技能；

（3）方便学生根据不同的国际交流者，进行各无线信息节点语音播放、图文提示的录制和更新，能通过反复的演练，以达到综合训练学生外语文字表达、语言以及口语表达、沟通交流的能力；

（4）方便学生进行校园特色和旅游亮点的挖掘，以训练学生对旅游整体规划和方案策划的能力；

（5）本系统本身还可作为旅游学生跨专业、跨学科领域学习信息化旅游的载体，拓展旅游专业学生的科技视野和信息化思维，以便适应未来信息化旅游、数字化旅游的发展趋势；

（6）除此外，本系统还可作为电子信息、网络技术、软件技术等其他专业的教学案例，用于其他专业的人才培养。

6 结束语

系统应用结果显示基本能满足校园导游的预期功能需求，但还需要进一步消除节点之间的信号干扰，特别是在楼层中同层且距离较近的房间之间，此外还需要进一步拓展系统在旅游专业国际化人才培养中的应用场景。