基于GPS定位技術的老人兒童防丟失報警器的開發(fā)與應用研究

陳孔圳 陳凱 朱文龍 林之

摘要：本文對GPS定位防丟失系統(tǒng)的系統(tǒng)設計和功能結構進行研究。隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經(jīng)普及到我們生活的各個領域。在基于我國特殊人群的安全需求下，小型模塊化、輕便攜帶性、穩(wěn)定抗干擾能力強是本次防丟失報警器的主要研究方向。

關鍵詞：GPS定位;單片機;防丟失報警器

一、GPS定位技術的相關概述

（一）GPS定位技術介紹

GPS是一種以人造地球衛(wèi)星為基礎的高精度無線電導航的定位系統(tǒng)，它在全球任何地方以及近地空間都能夠提供準確的地理位置及精確的時間信息。是具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。

（二）GPS定位系統(tǒng)的基本結構

GPS主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設備三部分構成。

二、基于GPS定位的老人兒童防丟失報警器設計[2]

（一）總體設計

防丟失報警器采用了藍牙模塊、GPS定位系統(tǒng)、SIM800C短信模塊、nRF24L01射頻芯片以及52單片機，研制了基于單片機的無線定位防丟報警器。報警器采用了聲音報警系統(tǒng)和GPS短信定位系統(tǒng)結合的方式來進行報警。整個設計原理是通過AT89C52RC單片機將模塊采集的數(shù)據(jù)進行整理實現(xiàn)定位報警功能。基本組成結構框圖如下圖1所示：

sim800c短信模塊，GPS定位模塊，52單片機開發(fā)板不同要求的工作電壓，采用DC-DC電源升壓模塊獲得9V 3.3V 5V的電壓對不同模塊進行分壓供電，解決定位系統(tǒng)的供電需求，保障了穩(wěn)定性。

（二）具體結構

1.nRF24L01配置

本產品根據(jù)要求，單片機按照發(fā)送的數(shù)據(jù)時序送給nRF24L01芯片和藍牙模塊，配置CONFIG寄存器為發(fā)送模式，選擇發(fā)射功率，當nRF24L01接收到信號時，則視為發(fā)射成功，nRF就會產生TX中斷，若發(fā)送超限了，則產生AX中斷，當?shù)谝淮伟l(fā)射成功以后，每隔250ms，nRF24L01則重復進行數(shù)據(jù)的發(fā)送。

2.sim800c短信模塊配置

sim800c短信模塊使用6-9v電源供電，52單片機使用5v電源供電，在設計過程中我們使用分壓方式對不同模塊進行相應供電。通過單片機的串口控制短信模塊的使用，先發(fā)送指令用于測試信號強度返回值在0-30之間比較強的信號，再發(fā)送指令用于測試sim卡是否插好，最后發(fā)送指令用于判斷聯(lián)網(wǎng)是否正常。GPS模塊定位系統(tǒng)我們

3.GPS定位模塊配置

GPS定位模塊spi與AT89C52單片機連接，首先使用AT指令對定位模塊進行配置和接收GPS數(shù)據(jù)。GPS模塊通過接受衛(wèi)星的廣播星歷計算出自己當前位置的經(jīng)緯度信息，并通過串口協(xié)議發(fā)送給52單片機對sim800c進行數(shù)據(jù)傳輸，通過手機即可實時獲取到定位系統(tǒng)發(fā)送的經(jīng)緯度短信，確認具體位置。

三、基于GPS定位防丟失系統(tǒng)的實現(xiàn)和應用

對于防丟失系統(tǒng)的實現(xiàn)，啟動產品后通過手機短信發(fā)送設置主機手機號碼，然后添加從機手機號碼。

在手機設置成功后，用戶可以通過手機短信中輸入獲取數(shù)據(jù)，手機中的GPS模塊通過串口協(xié)議獲取到定位系統(tǒng)發(fā)送的經(jīng)緯度短信，即從機的具體位置。從機也可以向主機發(fā)送具體位置。

當從機和手機超出設定距離范圍時，通過nRF24L01模塊的自動應答功能，接收機在工作時自動檢測發(fā)射機發(fā)射的信號，未接收到信號后，從機蜂鳴器發(fā)出報警聲并且LED燈閃爍，手機藍牙app軟件提示通知主人物品已經(jīng)丟失或者兒童走丟。

四、結語

這個產品設計了以單片機AT89C52為最小系統(tǒng)，射頻芯片nRF24L01為核心的電子產品，集成了nRF24L01的射頻前端，大大增強了性能，控制了成本。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，本產品在設計的基礎上結合了通信領域中的GPS和GIS技術，創(chuàng)建了一個全新的定位系統(tǒng)領域，該產品實現(xiàn)了低功耗，實用性強，成本低的功能，具有較大的市場潛力。

參考文獻：

[1]鐘嬌嬌，范祥祥，葉永興，陳釗慶.基于GPS和LBS定位的兒童追蹤系統(tǒng)設計[J].物聯(lián)網(wǎng)技術，2020，10（04）：70-72.

[2]王嘯東，尤鳳翔.基于單片機的智能防丟器系統(tǒng)設計[J].河南科技，2011（21）：61.

項目基金：泉州信息工程學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目資助。

作者簡介：陳孔圳，泉州信息工程學院/20微電子科學與工程。