0 引言

傳統的電子導游系統一般采用紅外無線通信的方式，容易出現游客接收到錯誤的景點信息而造成游客的不便。

　　RFID(無線射頻識別技術)是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境，尤其是RFID技術與物聯網應用的結合，更是使得它成為目前研究的熱點。因此，與RFID技術相結合的智能語音播放器也成為一種發展趨勢，它可實現用戶在展廳方便的進行參觀、了解展品、收聽各類文物、景點介紹等，實現博物館等的自動化智能數字管理。

　　本文設計的便攜式智能語音播放器可以通過USB接口與PC通信下載景點資料，RFID電子標簽安放在景區內，發射景點的編碼信息，當游客進入景區時，便攜式智能語音播放器接收到對應的景點編碼信息后，進行編碼并進行播放。

　　1 系統總體設計

　　根據RFID技術的特點，設計了基于RFID的便攜式智能語音播放器的總體結構框圖，如圖1所示。

該設計共由三部分構成：RFID模塊；無線信號收發模塊；智能語音播放控制及解碼模塊。主要包括RFID電子標簽與閱讀器，用于主控的STC12LE5410AD單片機，VS1003音頻解碼芯片，大容量存儲器，USB通信接口等。

　　當播放器處于工作狀態時，由RFID閱讀器識別標簽信號后，再通過收發系統將語音信號信息及標簽信息發送對應標簽信息的便攜式語音裝置，讀取存儲在便攜式語音裝置中的語音片段并播放語音。該系統有效工作距離為3～5 m，可存儲至少3～5段(每段時長3～ 5 min)語音文件(內置中文、英文、日文語音文件)，語音文件亦可由用戶通過播放器自主控制播放。

　　2 RFID模塊設計

　　RFID系統工作原理：用戶標簽進入磁場后，如果接收到閱讀器發出的特殊射頻信號，則能通過感應電流所獲得的能量發送出存儲在無源標簽(被動標簽，即Passive Tag)芯片中的產品地址信息，或由有源標簽(主動標簽，即Active Tag)主動發送某一頻率信息，再由閱讀器讀取信息并解碼，再進行有關數據的處理。

　　RFID系統的基本模型如圖2所示，電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現射頻信號的空間(非接觸式)耦合，在耦合通道內，根據時序關系，實現數據交換以及能量傳遞。

基于RFID的便攜式智能語音播放器工作范圍(感應距離)應控制在3～5 m，由于展廳各展臺之間距離較小，若感應距離太遠，容易造成信號間的干擾，出現未到展臺便已經播放語音片段的情況，因此，感應距離最遠不超過10m。

　　電子反向散射耦合方式的作用距離為3～10 m，符合便攜式智能語音播放器的感應距離要求，同時無源電子標簽相對于有源電子標簽更節約成本，且標簽內部無需內置電源供電，易于攜帶且較為環保，因此，基于RFID的便攜式智能語音播放器選擇使用電子反向散射耦合方式的無源電子標簽更為合適。

　　3 無線信號收發模塊設計

　　無線信號收發系統工作原理如下：無線信號收發系統接收到由RFID系統閱讀器識別的信號，由發射部分發射信號；無線信號收發系統接收裝置接收信號，并將信號傳入便攜式語音裝置。

　　無線信號收發系統共由兩部分組成：RFID系統部分的無線信號發射部分，該部分分為編碼模塊與信號發射模塊(含天線)；便攜式語音裝置部分的無線信號接收部分，該部分分為信號接收模塊(含天線)與解碼模塊。

　　無線信號收發信息發送的信息格式應包含兩部分：地址信息用于便攜式智能語音播放器識別接收無線射頻識別系統無線信號的信息來源；語音文件編號信息，用于便攜式智能語音播放器識別語音文件，選擇語音文件播放。發送的信息格式如圖3所示。

發送的信息采用8位地址碼和4位信息碼，地址設定時共有3種狀態(懸空、接正電源、接地)可供選擇，即地址編碼共有38即6 561組不重復的編碼方式，可有效發送無線信號的信息來源地址，避免出現由于地址信息重復造成的發送錯誤或重復的地址信息，使得信息無法識別或識別不正確信息的錯誤。

　　4 智能語音播放控制及解碼模塊設計