基于单片机的老人小孩防丢控制器_黄德钦.docx

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1、基于单片机的老人小孩防丢控制器 黄德钦罗鸿阮正鑫 (福建农林大学机电工程学院，福建福州 350002) 【摘要】本文介绍一种老人小孩定位防丢控制器，它以单片机为基础，添加 GPS模块和 GSM模块来实现防丢及定位寻找功能。能够远距 离定位通讯，在获得目标（老人和小孩 ） 的位置信息后，能判断并选择最佳线路寻找目标。主要采用型号为 STC12C5A60S2芯片，结合 GPS、 GSM 实现双串口同时工作。工作稳定性高，制作成本较低。 【关键词 1防丢装置；单片机； GPS模块； GSM模块；双串口； AT指令 An Anti-lost Controller for Senior Citizens

2、 and Children Based on a Single-chip System HUANG De-qin LUO Hong RUAN Zheng-xin (Fujian Agriculture and Forestry university Mechanical and Electrical Engineering Institute , Fuzhou Fujian 350002, China) 【 Abstract】 This article introduces an anti lost controller for senior citizens and children, wh

3、ich is based on a single chip system,in 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 imm

4、ediately selects the best route to find them.Circuit mainly uses model STC12C5A60S2 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

5、言 现在社会中，时常会有小孩、年长者和智力残障人士走丢。全国每 年会有 20万的小孩走丢，其中只有不到 0.1%的人能够回到自己的家 庭。目前己经批量生产的防丢装置主要用于物品，针对人员的还鲜少 可见。本文的防丢装置的主要受众是人类，实现人员的远距离快速定 位，便于进行快速搜索。 老人小孩防丢器又称 “ 个人定位终端 ” ，该项目结合了通信领域及 智能监控领域中 GPS技术、 GSM技术、 GIS技术。对目标物或人实时 准确定位。可广泛运用于安防系统及医疗可广泛应用到车辆出租行 业 /机械设备等防盗追踪、儿童及老人安全防范、人员管理、刑事跟踪 等场合。目前市场上流行的大部分防丢器市场价格偏高，

6、均都能起到 较好的防丢警报功能，但是大部分防丢设备没有较为精准 的定位功 能，或者存在工作范围受到限制的问题，给日常生活使用带来不便。本 防丢器功能完善，能较好的协调解决这些问题，真正做到全天候，全方 位，全过程防丢失。并具有生产成本低，电路简单抗干扰强功耗低，实 用性强的特点。 1总体方案工作原理及设计方案 GPS的接收模块收到来自卫星的数据，运算得出当前所处方位的 坐标。人们可以根据单片机上设定的安全号码并以该号码向防丢器上 的 GSM模块进行拨号、发送 AT指令信息。持有者手中的防丢器设备 将根据指令信息将其所接收到定位信息解析后，经过 GSM模块在发 送至安全号码上，至此家人可以根据接

7、收到的定位信息更加方便地找 到走丢人员。具体流程图如下图 1所示： 图 1老人小孩防丢器工作流程图 伴随 GSM技术的成熟， GPS的信号传送己经由电台、专网传送转 向利用 GSM公网 进行传送，该系统实现了对移动目标的监控、防丢 功能，运用 GSM的短信作用来实现信号传送，响应速度快。 系统将接收到的 GPS信息进行计算处理后，得出移动目标的经 度、纬度、速度、方向，并利用现有的 GSM网络作为通信工具进行定位 数据的传送。 在系统结构上可分为三个模块：位置信息获取与发射 (GPS模块）、 信息相互传递 （ 移动通信系统 GSM)、 信息分析与处理 （ 单片机运算处 理 ）。 6 2硬件电路

8、设计 定位系统由控制单元单片机 （ STC12C5A60S2)、 GPS定位模块 (Ublox NEO 6M)、 GSM 模块 (SIM900A)、 LCD 显示模块 (LCD12864)和 电源模块组成。如图 2所示当使用者通过短信向终端传达定位命令， 终端经 GPS模块及 GSM模块得到位置坐标，然后将坐标通过短信发 给使用者。 GPS模块完成接收 GPS消息的功能。 GSM承担定位和短信 收发任务。 2 图 2老人小孩防丢器硬件构成图 3 GSM模块的 AT指令 单片机发送 AT指令至模块，再解析模块返回的数值，从而判断 所需的功能是否成功启用，进而再进行下一条指令。 1 使用 GSM模

9、块时，串行端口传送数组命令 AT到系统，若回复 “ OK”, 即表示连接成功； 接着需设置短信格式：串行端口传送命令到模块，指令为 AT+ CMGF=m(m=l:text模式 ;m=0:PDU模式 ） ，返回 “0 K”, 则表示设置成功； 设置短信中心：串口发送数组命令到 TC35, AT+CSCA=“+ 861380xxxx500” 回车 （ xxxx为地方号码区号），回复 “ OK”, 则为正常工 作； 设置接收人号码及发送短信：串口发送数组命令到模块， AT+ CMGS=“+86 XXXXXXXXXXX” 回车，将所需发送的信息编辑程包，在 text(或是 PDU信息）格式下，发送信息

10、至对方收信 人，若模块返回值 为 “0 K” ，则表示信息发送成功。 4 GPS数据包解析 目前 GPS发展较为先进，民用 GPS能达到 3m的精度。本装置使用 的GPS模块为 Ublox NEO 6M，外形小巧 采用 KickStai 技术，首次定 位时长 (TTFF)不大于 1秒，热启动及辅助启动时间均不大于 3s， 冷启动 时长小于 29s; 能够支持 GPS、 GALILEO、 SBAS(WAAS、 EGNOS、 MSAS、 GAGAN) 混 合 引 擎 ， 支 持 AssistNowOnline 和 AssistNowOffline 等 A GPS服务 ;并且以 5Hz的定位更新速率

11、实时更新所在位置的地理信息， 精确度定位状态下可达到 2.5MCEP， SBAS状态下可达到 2.0MCEP。 31 5终端软件设计方案 软件流程如下图 3 图 3 串 口 通 讯 流 程 图 软件运行过程中， 51单片机从串口 1上一直收到定位数据，串口 2 采用最高优先级，当串口 2所连接的 GSM模块有指定电话打入时，则 调用 GSM子程序，将定位信息装载至 S2BUF存储区中， GSM模块经 串口 2向指定手机传送。 软件使用模块化编程，分为主程序 （ main.c)、 GPS模块 （ GPS.c)、 GSM模块 （ GSM.c)、 LCD模块 （ LCD.c)、 显示程序 （ dis

12、play.c)。在主程序 运行的时候，通过调用头文件中所申明的变量以及函数名，调用所定 义的变量和函数段。 程序分别设置了串口 1 和串口 2的初始化程序，将两个串口都设 置成波特率 960,其中串口 2使用独立波特率发生器。并且串口 2的 优先级高于串口 1。 6结束语 基于单片机的老人小孩防丢系统结合卫星定位技术、无线电移动 通信技术和信号处理技术，通过软硬件的设计制作来实现。该项设计 符合时代需求，并且在多个领域有着广泛的应用前景，可与多个行业 进行配合使用。 本装置能实现远距离的定位。可靠性更好，稳定性更高，且制作成 本低，性价比较高对该产品再进行加工处理，外形设计，增加用户体验 度，

13、符合时代潮流，将增加其市场流通性。 # 【参考文献】 1 郭亮，余祖龙，赵广山 .一 种新型防丢器的设计科技资讯 ,2011:34:1. 2 何社民 .移动通信网中 GPS定位信息的传输 tJ.北京 :全国 2004年导航学术 年会 ,2004. 3 王闯，崔雯博 .基于 STC89C52的无线电子防丢器的设计 U.无线互联科技， 2015. 4 陈文强 .基于 AT89C52单片机的 (3-/智能岩心编录仪的设计 ID .西安石油 大学， 2008:94. 5 谭振兴 .基于 BLE技术的智能防丢器设计与实现山东大学硕士学位论 文， 2016:02. 6 王兴，黄虎，基于 MCU和 CPLD

14、的二次雷达应答机在航空体育中的应用 tJ.中 国集成电路， 2013:5:81-84. 责任编辑：汤静 (上接第 10页）师不仅要有丰富的知识结构，还要掌握先进的教学方 法，即可增加互动式案例教学方式。具体做法如在讲完第二章人体的 人机学参数后，给学生布置设计教室桌椅高度的课后作业，让学生利 用安全人机学知识分析桌椅设计因素，最后根据学生提交作业情况展 开讨论，指出其不足，并提出改进措施。 任课老师通过在教学实践中的不断积累，丰富了案例素材，对于 作业前、讨论中的教学内容安排有了一定的体会案例教学不仅培养 了学生的自主学习能力、创新能力和团队协作能力，还培养了学生运 用安全人家工程学知识解决实

15、际问题的能力。同时在 讨论中锻炼了语 言表达能力，学生积极参与，课堂气氛活跃，教学效果较好。 2.3多媒体网络资源配合教学 由于安全人机工程学课程比较抽象，在教学过程中如果老师仅按 照 PPT讲课，那么学生只能被动地接受这个过程，教学效果不理想。而 如果利用多媒体计算机，在教学过程中增加动画、录像、图片等内容， 展现现场实际场景，让学生增加感性认识，变枯燥无味知识为动态清 晰知识，那么教学效果将得到大大提升 此外，要利用网络平台加强与学生沟通，包括课程 PPT、 电子教案 共享、网上布置作业、网上答疑、在线讨论等，给学生提供与老师自 由 交流的机会。老师将课程所有学习资料全部放在网上，学生可以

16、随时 查阅。老师与学生在网上互动，如学生对老师讲课提建议、讨论国内外 研究发展动态以及分析事故案例调查报告等，学生可以提出问题，老 师可对学生的评论进行点评或解答，大大提高学生参与的积极性，并 且增强与学生的感情。 3结束语 “ 安全人机工程学 ” 课程在安全工程专业教育中占有重要的地位， 为满足社会对安全工程高级应用型人才的需求， “ 安全人机工程学 ” 课 程教学方法需不断改进和优化。本文针对安全人机工程课程建设情 况，提出该课程教学方法改革和优化思路，即增加实践教学、案例教学 和多媒体网络资源配合教学相结合的多元教学方法。结果表明，采取 多元化教学方式使得 “ 安全人机工程学 ” 课程教

17、学效果有了很大提升， 同时提高学生学习的积极性和实践应用能力，有助于培养创新型和复 合型人才 。 g - 【参考文献】 1 欧阳文昭，廖可兵 .安全人机工程学 M.北京：煤炭工业出版社， 2002. 2 王淑云，蒋复量，刘迎云，等 .基于核特色的 “ 安全人机工程学 ” 教学内容和方 法的优化与创新探讨 fj丨中国地质教育， 2014,26(2):76-79. 3 朱方，刘宏，解清杰安全人机工程 ” 课程建设与教学方法实践 tJl.中国电力 教育， 2013 CI2): 136-137. 4 吴建松，杨小彬，秦跃平安全人机工程学 ” 教学方法优化与实践 tn.安全， 2015(5)： 64-6

18、7. 5 郭红光，王飞 .安全人机工程学教学改革的探索与研宄 CJ1.山西经济管理千部 学院学报， 2014,22(4):93-95. 6 王淑云，蒋复量，刘迎云，等 .基于核特色的 “ 安全人机工程学 ” 教学内容和方 法的优化与创新探讨 tJj.中国地质教育， 2014,26(2):76-79. 7； !刘辉，袁昌明，王信群，等 .安全人机工程教学内容设置与教学方法研究 JJ. 科学咨询（科技 .管理）， 2011,22(8):94-95. 8冯艳春 .基于实践思想的安全人机工程学教学方法研究 tn.黑龙江科技信 息， 2013(4):162. 责任编辑：许丽 34 科技视界 Science & Technology Vision