基于單片機(jī)的老人小孩防丟控制器

黃德欽+羅鴻+阮正鑫

【摘 要】本文介紹一種老人小孩定位防丟控制器，它以單片機(jī)為基礎(chǔ)，添加GPS模塊和GSM模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)防丟及定位尋找功能。能夠遠(yuǎn)距離定位通訊，在獲得目標(biāo)（老人和小孩）的位置信息后，能判斷并選擇最佳線路尋找目標(biāo)。主要采用型號(hào)為STCl2C5A60S2芯片，結(jié)合GPS、GSM實(shí)現(xiàn)雙串口同時(shí)工作。工作穩(wěn)定性高，制作成本較低。

【關(guān)鍵詞】防丟裝置；單片機(jī)；GPS模塊；GSM模塊；雙串口；AT指令

【Abstract】This article introduces an anti-lost controller for senior citizens and children， which is based on a single-chip system，includes a GPS module and a GSM module to address anti-lost and positioning search function. The device can achieve long-distance communications positioning， remote user obtains location information via GSM module.After determining the lost people location，the controller immediately selects the best route to find them.Circuit mainly uses model STCl2C5A6OS2 chips，combined with GPS，GSM dual serial ports simultaneously.The controller has a high stability and low production costs.

【Key words】Anti-lost；Microcontroller；GPS module；GSM module；dual serial ports；AT commands

0 前言

現(xiàn)在社會(huì)中，時(shí)常會(huì)有小孩、年長(zhǎng)者和智力殘障人士走丟。全國(guó)每年會(huì)有20萬(wàn)的小孩走丟，其中只有不到0.l%的人能夠回到自己的家庭。目前已經(jīng)批量生產(chǎn)的防丟裝置主要用于物品，針對(duì)人員的還鮮少可見(jiàn)。本文的防丟裝置的主要受眾是人類，實(shí)現(xiàn)人員的遠(yuǎn)距離快速定位，便于進(jìn)行快速搜索。

老人小孩防丟器又稱“個(gè)人定位終端”，該項(xiàng)目結(jié)合了通信領(lǐng)域及智能監(jiān)控領(lǐng)域中GPS技術(shù)、GSM技術(shù)、GIS技術(shù)。對(duì)目標(biāo)物或人實(shí)時(shí)準(zhǔn)確定位。可廣泛運(yùn)用于安防系統(tǒng)及醫(yī)療可廣泛應(yīng)用到車(chē)輛出租行業(yè)/機(jī)械設(shè)備等防盜追蹤、兒童及老人安全防范、人員管理、刑事跟蹤等場(chǎng)合。目前市場(chǎng)上流行的大部分防丟器市場(chǎng)價(jià)格偏高，均都能起到較好的防丟警報(bào)功能，但是大部分防丟設(shè)備沒(méi)有較為精準(zhǔn)的定位功能，或者存在工作范圍受到限制的問(wèn)題，給日常生活使用帶來(lái)不便。本防丟器功能完善，能較好的協(xié)調(diào)解決這些問(wèn)題，真正做到全天候，全方位，全過(guò)程防丟失。并具有生產(chǎn)成本低，電路簡(jiǎn)單抗干擾強(qiáng)功耗低，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。

1 總體方案工作原理及設(shè)計(jì)方案

GPS的接收模塊收到來(lái)自衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，運(yùn)算得出當(dāng)前所處方位的坐標(biāo)。人們可以根據(jù)單片機(jī)上設(shè)定的安全號(hào)碼并以該號(hào)碼向防丟器上的GSM模塊進(jìn)行撥號(hào)、發(fā)送AT指令信息。持有者手中的防丟器設(shè)備將根據(jù)指令信息將其所接收到定位信息解析后，經(jīng)過(guò)GSM模塊在發(fā)送至安全號(hào)碼上，至此家人可以根據(jù)接收到的定位信息更加方便地找到走丟人員。具體流程圖如下圖1所示：

伴隨GSM技術(shù)的成熟，GPS的信號(hào)傳送已經(jīng)由電臺(tái)、專網(wǎng)傳送轉(zhuǎn)向利用GSM公網(wǎng)進(jìn)行傳送， 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的監(jiān)控、防丟功能，運(yùn)用GSM的短信作用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送，響應(yīng)速度快。

系統(tǒng)將接收到的GPS信息進(jìn)行計(jì)算處理后，得出移動(dòng)目標(biāo)的經(jīng)度、緯度、速度、方向，并利用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)作為通信工具進(jìn)行定位數(shù)據(jù)的傳送。

在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)模塊：位置信息獲取與發(fā)射（GPS模塊）、信息相互傳遞（移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM）、信息分析與處理（單片機(jī)運(yùn)算處理）。[6]

2 硬件電路設(shè)計(jì)

定位系統(tǒng)由控制單元單片機(jī)（STCl2C5A60S2）、GPS定位模塊（Ublox NEO 6M）、GSM模塊（SIM900A）、LCD顯示模塊（LCDl2864）和電源模塊組成。如圖2所示當(dāng)使用者通過(guò)短信向終端傳達(dá)定位命令，終端經(jīng)GPS模塊及GSM模塊得到位置坐標(biāo)，然后將坐標(biāo)通過(guò)短信發(fā)給使用者。GPS模塊完成接收GPS消息的功能。GSM承擔(dān)定位和短信收發(fā)任務(wù)。[2]

3 GSM模塊的AT指令

單片機(jī)發(fā)送AT指令至模塊，再解析模塊返回的數(shù)值，從而判斷所需的功能是否成功啟用，進(jìn)而再進(jìn)行下一條指令。[1]

使用GSM模塊時(shí)，串行端口傳送數(shù)組命令A(yù)T到系統(tǒng)，若回復(fù)“OK”，即表示連接成功；

接著需設(shè)置短信格式：串行端口傳送命令到模塊，指令為AT+CMGF=m（m=l：text模式；m=0：PDU模式），返回“OK”，則表示設(shè)置成功；

設(shè)置短信中心：串口發(fā)送數(shù)組命令到TC35， AT+CSCA=“+86l380xxxx500”回車(chē)（xxxx為地方號(hào)碼區(qū)號(hào)），回復(fù)“OK”，則為正常工作；

設(shè)置接收人號(hào)碼及發(fā)送短信：串口發(fā)送數(shù)組命令到模塊，AT+CMGS=“+86XXXXXXXXXXX”回車(chē)，將所需發(fā)送的信息編輯程包，在text（或是PDU信息）格式下，發(fā)送信息至對(duì)方收信人，若模塊返回值為“OK”，則表示信息發(fā)送成功。[2]

4 GPS數(shù)據(jù)包解析

目前GPS發(fā)展較為先進(jìn)，民用GPS能達(dá)到3m的精度。本裝置使用的GPS模塊為Ublox NEO 6M，外形小巧；[6]采用KickStar技術(shù)，首次定位時(shí)長(zhǎng)（TTFF）不大于l秒，熱啟動(dòng)及輔助啟動(dòng)時(shí)間均不大于3s，冷啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)小于29s；能夠支持GPS、GALILEO、SBAS（WAAS、EGNOS、MSAS、GAGAN）混合引擎，支持AssistNow Online和AssistNow Offline等A-GPS服務(wù)；并且以5Hz的定位更新速率實(shí)時(shí)更新所在位置的地理信息，精確度定位狀態(tài)下可達(dá)到2.5MCEP，SBAS狀態(tài)下可達(dá)到2.0MCEP。[3]

5 終端軟件設(shè)計(jì)方案

軟件流程如下圖3。

軟件運(yùn)行過(guò)程中，5l單片機(jī)從串口l上一直收到定位數(shù)據(jù)，串口2采用最高優(yōu)先級(jí)，當(dāng)串口2所連接的GSM模塊有指定電話打入時(shí)，則調(diào)用GSM子程序，將定位信息裝載至S2BUF存儲(chǔ)區(qū)中，GSM模塊經(jīng)串口2向指定手機(jī)傳送 。

軟件使用模塊化編程，分為主程序（main.c）、GPS模塊（GPS.c）、GSM模塊（GSM.c）、LCD模塊（LCD.c）、顯示程序（display.c）。在主程序運(yùn)行的時(shí)候，通過(guò)調(diào)用頭文件中所申明的變量以及函數(shù)名，調(diào)用所定義的變量和函數(shù)段。

程序分別設(shè)置了串口l和串口2的初始化程序，將兩個(gè)串口都設(shè)置成波特率960，其中串口2使用獨(dú)立波特率發(fā)生器。并且串口2的優(yōu)先級(jí)高于串口l。

6 結(jié)束語(yǔ)

基于單片機(jī)的老人小孩防丟系統(tǒng)結(jié)合衛(wèi)星定位技術(shù)、無(wú)線電移動(dòng)通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，通過(guò)軟硬件的設(shè)計(jì)制作來(lái)實(shí)現(xiàn)。該項(xiàng)設(shè)計(jì)符合時(shí)代需求，并且在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，可與多個(gè)行業(yè)進(jìn)行配合使用。

本裝置能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的定位?？煽啃愿?，穩(wěn)定性更高，且制作成本低，性價(jià)比較高對(duì)該產(chǎn)品再進(jìn)行加工處理，外形設(shè)計(jì)，增加用戶體驗(yàn)度，符合時(shí)代潮流，將增加其市場(chǎng)流通性。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：湯靜]