CN102637398A

CN102637398A - 基于rfid和数据重定向技术的自助语音系统

Info

Publication number: CN102637398A
Application number: CN2012101031332A
Authority: CN
Inventors: 李敏通; 刘冬; 姚志凤; 唐传高; 张健
Original assignee: Northwest A&F University
Current assignee: Northwest A&F University
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: CN102637398B

Abstract

本发明公开了一种基于RFID和数据重定向技术的自助语音系统，包括主控制器STC12C5A60S2、从控制器STC89C52RC、读卡器芯片RC500、音频解码VS1003；SD卡模块；MifareS50卡；音频输出；天线。本发明具有成本低，便于推广的特点。适用于通信技术领域。

Description

基于RFID和数据重定向技术的自助语音系统

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种自助语音系统，特别涉及一种基于RFID和数据重定向技术的自助语音系统。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification)技术，又称无线射频识别技术，是一种通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

数据重定向技术是一种架构于文件系统之上的数据处理技术。数据重定向的目的在于改变数据流向，使数据流按照需要绕过某些设备，进而直接送入目标设备中的数据处理技术，可以起到提高数据传输效率、节省设备资源的作用。

目前市场上存在的电子讲解器主要有两类：一类是使用于户外大型场所的电子讲解器，所用到的技术主要是GPS，例如品游电子导游，其成本高，且无法在博物馆类密集型景区精确定位；另一类是旅游管理类电子讲解器，其功能主要是协助导游做一些辅助性管理，例如清点人数、队内讲解，不能实现“全自动”的功能。

发明内容

本发明的目的在于弥补普通电子讲解器不适合在室内密集型景区使用的缺憾，提供一种成本低、便于推广的基于RFID和数据重定向技术的自助语音系统。其技术方案为：

一种基于RFID和数据重定向技术的自助语音系统，包括主控制器STC12C5A60S2、从控制器STC89C52RC、读卡器芯片RC500、音频解码VS1003、SD卡模块、MifareS50卡、音频输出模块、天线，主控制器与从控制器之间通过串行接口连接，主控制器的串口发送端与从控制器的串口接收端连接，主控制器的串口接收端和从控制器的串口发送端相连接；

SD卡模块与主控制器采用SD卡的SPI模式连接：4根主控制器I/O接口分别与SD卡的数据输入端、数据输出端、片选、时钟信号端相连接；

音频解码VS1003与主控制器采用VS1003的SPI模式连接：4根主控制器I/O接口与音频解码VS1003的数据输入端、数据输出端、片选、时钟信号端相连接；

音频输出与音频解码VS1003标准的耳机接口连接；

从控制器与RC500读卡芯片的连接；

RC500读卡器芯片与天线连接。

上述MifareS50卡为射频标签卡。MifareS50卡固定放置在景点处。

上述音频输出为耳机。

上述天线为印刷天线。

上述从控制器与RC500读卡芯片的连接包括：中断连接、片选连接、写选通连接、命令/数据复选连接、8条数据总线连接、地址锁存使能连接、复位连接。

进一步优选，所述主控制器中烧录的软件有：FAT文件系统程序；VS1003驱动程序；SD卡驱动程序；串口驱动程序。

进一步，所述从控制器中烧录的软件有：符合ISO14443A所有层通信协议的读卡程序。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明在硬件资源很少的单片机上运行设计复杂的功能，能最大限度的节约成本，增加可行性；

2、本发明的技术方案将新型技术RFID成功应用在了传统的旅游业，用电子科学技术来改善旅游业的发展瓶颈；

3、本发明为室内密集型景点设计并实现了一套可行的、低成本的电子讲解器，弥补电子导游只在户外景区使用的缺憾；

4、本系统语音数据资料以.mp3格式储存于SD卡中，为了有效管理写入SD卡中的数据，将FAT32文件系统移植在51单片机上，单片机可以方便地对SD卡上的文件进行操作。文件系统的植入是一种在低端的处理器上开发出复杂系统的有效措施，也是本系统数据处理的创新之处。本系统采用文件系统的数据重定向功能，所谓重定向功能就是从SD卡中批量取出数据直接送到VS1003中解码，避免在单片机中开辟数据缓存区，将VS1003音频数据入口函数指针作为从SD卡中读出数据的目标函数，数据的流向即发生了改变，使原来需要进入单片机RAM的数据直接输送到VS1003中解码，而SD卡中的数据是按扇区(512byte)读写的，这样就避免了开辟512byte的单片机内部RAM。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明主控制器、从控制器软件流程图；

图3是本发明从控制器软件详细流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

参照图1，一种基于RFID和数据重定向技术的自助语音系统，包括主控制器STC12C5A60S2、从控制器STC89C52RC、读卡器芯片RC500、音频解码VS1003、SD卡模块、MifareS50卡、音频输出、天线，主控制器与从控制器之间通过串行接口连接，通过TTL电平实现数据通信。主控制器的串口发送端与从控制器的串口接收端连接，主控制器的串口接收端和从控制器的串口发送端相连接；

SD卡模块与主控制器采用SPI模式连接：采用4根主控制器I/O接口分别与SD卡的数据输入端、数据输出端、片选、时钟信号端相连接，软件中使用SPI模式进行读写操作；

音频解码VS1003与主控制器采用VS1003的SPI模式连接：采用4根主控制器I/O接口与音频解码VS1003的数据输入端、数据输出端、片选、时钟信号端相连接，软件控制SPI模式进行读写操作。

注：VS1003和SD卡的数据输入端、数据输出端与主控制器的连接使用相同的I/O口，此处采用时分复用技术，也是数据重定向的硬件条件；

音频输出与音频解码VS1003的左右声道引脚、线入输入引脚、公共地缓冲器引脚三个端口连接，即标准的耳机接口；

从控制器与RC500读卡芯片的连接包括：中断连接、片选连接、写选通连接、命令/数据复选连接、8条数据总线连接、地址锁存使能连接、复位连接；

RC500读卡器芯片与天线连接：RC500读卡芯片的发送器、内部参考电压引伸出印刷天线。

整个系统采用5V供电。硬件电路还包括控制器复位电路、控制器晶振电路、RC500读卡芯片晶振电路、VS1003音频解码模块和SD卡模块所需的3.3V和2.5V的系统电源电路。

主控制器中烧录的软件有：FAT文件系统程序；VS1003驱动程序；SD卡驱动程序；串口驱动程序。从控制器中烧录的软件有：符合ISO14443A所有层通信协议的卡操作程序；

除MifareS50卡外，其余模块集成在电路板中，位于手持机中；MifareS50卡固定放置在景点处。

本发明使用时，射频模块探测10cm范围内是否有可用电子标签(MifareS50卡)，当电子标签处于此范围内时，标签卡进入READY状态并向读卡器模块返回数据请求命令，单片机接受到此命令后，读取标签卡内标签信号，即识别出展品代号，单片机根据此代号调用存储在SD卡中的展品相关数据，将数据重定向到VS1003音频解码模块，音频解码模块经过译码输出到放大电路，自助语音系统开始讲解。

参照图2，本发明主控制器软件流程图中，第一步：主控制器(STC12A560S2)对各个子模块实行初始化操作；第二步：主控制器发送命令，控制从控制器调用寻卡命令，间隔5秒重复发送一次，直到有标签卡进入可读区；第三步：主控制器依次发送命令：防冲突、验证卡密码、读取标签卡内寄存器某一块区的值；第四步：主控制器将读取回来的值作为参数调用FAT文件系统打开文件函数；第五步：FAT文件系统将文件数据重新定向到音频数据解码模块(VS1003模块)，数据经VS1003解码、放大、输出，实现系统预定功能。

参照图3，本发明中，从控制器的软件流程图中：

从控制器采用“查询中断”方式等待主控制器发来的命令码。“查询中断”方式是控制器循环检测串口中断标志位，确定是否有数据从串口发送来的一种等待机制；

从控制器接到命令串，先对命令串CRC校验，校验结果返回上位机，校验正确进入第三步，否则返回第一步。命令串格式为：数据包长度L(1Byte)、命令字C(1Byte)、数据包D(L-1Bytes)、校验字X(1Byte)；

从控制器根据命令字C(1Byte)执行相应操作。命令字包括：“寻卡”、“防冲突”、“选卡”、“验证密码”、“读卡数据”、“写卡数据”、“终止”；

执行完成后返回第一步。

上述软件描述符合ISO14443协议各个层；操作的实现是从控制器对读卡器芯片RC500的功能性操作。

“寻卡”、“验证卡密码”、“防冲突”、“读取卡数据”均是通过串行通信向从控制器发送的命令串，具有如图2所示“寻卡”的判断模式。

从控制器在接受到命令后，执行命令的过程就是与读卡器芯片RC500通信的过程，其过程符合ISO14443A的所有层协议。

本系统的工作过程如下：

第一步：打开电源，主控制器开始执行程序：1、串口初始化；2、向从控制器循环发送“寻卡”命令；

第二步：用户手持机靠近MifareS50卡，且距离卡10cm以内时，寻卡成功；

第三步：“寻卡”成功后，主控制器发送“验证卡密码”、“防冲突”、“读取卡数据”命令，且每条命令都需要有正确的返回值后才继续发送下一条命令，最终向主控制器返回MifareS50卡内部寄存器的一个数据，此数据作为区别不同MifareS50卡的标识。“寻卡”、“验证卡密码”、“防冲突”、“读取卡数据”在软件程序中是经过编码后的数据串；

第四步：主控制器得到MifareS50卡的标识数据后，根据此标识调用SD卡中与之相对应的音频文件。步骤如下：1、SD卡初始化；2、程序指针指向SD卡参数集合；3、FAT文件系统初始化、音频解码模块VS1003初始化；4、打开SD卡音频文件并重定向到音频解码模块(VS1003)；5、清空缓冲区。

第五步：主控制器软件返回到第一步中的第二点。如此循环。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，使用不同型号的控制器芯片、读卡器芯片(RC500的升级产品等)、存储模式(U盘式存储等)都能实现系统功能，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于RFID和数据重定向技术的自助语音系统，其特征在于，包括主控制器STC12C5A60S2、从控制器STC89C52RC、读卡器芯片RC500、音频解码VS1003、SD卡模块、MifareS50卡、音频输出模块、天线，主控制器与从控制器之间通过串行接口连接，主控制器的串口发送端与从控制器的串口接收端连接，主控制器的串口接收端和从控制器的串口发送端相连接；

音频输出与音频解码VS1003标准的耳机接口连接；

从控制器与RC500读卡芯片的连接；

RC500读卡器芯片与天线连接。

2.根据权利要求1所述的自助语音系统，其特征在于，所述MifareS50卡为射频标签卡。

3.根据权利要求1所述的自助语音系统，其特征在于，所述MifareS50卡固定放置在景点处。

4.根据权利要求1所述的自助语音系统，其特征在于，所述音频输出为耳机。

5.根据权利要求1所述的自助语音系统，其特征在于，所述天线为印刷天线。

6.根据权利要求1所述的自助语音系统，其特征在于，所述从控制器与RC500读卡芯片的连接包括：中断连接、片选连接、写选通连接、命令/数据复选连接、8条数据总线连接、地址锁存使能连接、复位连接。

7.根据权利要求1所述的自助语音系统，其特征在于，所述主控制器中烧录的软件有：FAT文件系统程序；VS1003驱动程序；SD卡驱动程序；串口驱动程序。

8.根据权利要求1所述的自助语音系统，其特征在于，所述从控制器中烧录的软件有：符合ISO14443A所有层通信协议的读卡程序。