宠物定位项圈-硬件部分终稿

宠物定位电子项圈——硬件部分摘要随着经济的快速发展，移动物联网技术迅速飞跃，宠物市场的蓬勃兴起，人们对于移动宠物设备的需求也越来越多。移动可穿戴设备目前只保证了对于人的需求满足，很少有对于宠物的针对性产品。市面上设备大多数使用的是GPS或者北斗卫星导航系统，本设计以GPS模块为主WIFI模块为辅进行定位，既满足了室内外定位的需求，也满足用户使用的便捷性。本论文设计了一款宠物定位项圈。在室内通过宠物定位项圈与家庭WIFI的连接，如果宠物脱离了家庭WIFI的连接，则会通过GSM系统自动发送报警信息和宠物当前经纬度信息到用户手机。在室外定位方面是用来GPS定位模块，保证了定位精度，在报警机制生效的同时，定时发送宠物定位信息给用户，用户可以通过经纬度app查询宠物所在地点。在室内或者卫星定位较弱地区，可通过开启手机热点与宠物定位项圈的WIFI模块进行连接，开启蜂鸣器和LED灯闪烁，保证了在信号较弱或者室内多楼层信号复杂地区的宠物寻找。关键词：ARM、GPS、北斗、GSMPetlocatorelectroniccollar-thehardwarepartAbstractWiththerapiddevelopmentofeconomy,therapidleapofmobileInternetofthingstechnology,theboomingofthepetmarket,people'sdemandformobilepetdevicesisalsoincreasing.Atpresent,mobilewearabledevicesonlyguaranteetomeettheneedsofpeople,andtherearefewtargetedproductsforpets.MostofthedevicesonthemarketuseGPSorbeidounavigationsatellitesystem.ThisdesignUSESGPSmoduleasthemainWIFImoduleforpositioning,whichnotonlymeetstheneedsofindoorandoutdoorpositioning,butalsomeetstheconvenienceofusers.Thispaperdesignsapetpositioningcollar.Inthehouse,thepetlocatestheconnectionbetweenthecollarandthefamilyWIFI.IfthepetisdisconnectedfromtheconnectionofthefamilyWIFI,thealarminformationandthecurrentlongitudeandlatitudeinformationofthepetwillbeautomaticallysenttotheuser'smobilephonethroughtheGSMsystem.Intermsofoutdoorpositioning,itisusedasaGPSpositioningmoduletoensurethepositioningaccuracy.Whenthealarmmechanismiseffective,thepetpositioninginformationissenttotheuseronaregularbasis.Theusercanquerythelocationofthepetthroughthelongitudeandlatitudeapp.Inindoorareasorareaswithweaksatellitepositioning,theWIFImoduleofthepetpositioningcollarcanbeconnectedbyturningonthemobilephonehotspot,turningonthebuzzerandtheLEDlightflashing,toensurethatpetsarefoundinareaswithweaksignalorcomplexindoormulti-floorsignal.Keywords:ARM，GPS，GSMBeiDou

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System，GSM目 录TOC\o"1-7"\h\u1绪论 绪论1.1宠物定位项圈的背景及意义在当前的物联网环境下，通过将定位器制作成适合家庭宠物的项圈，既保证了实用性，又不影响猫狗的日常活动。随着经济的快速发展，大部分人的白天时间基本都在外上班，没有人在家中照顾宠物，稍有不慎，宠物就有可能丢失，特别是在密集居住区，环境较为复杂，宠物自身走丢后处于对于环境的不适应，容易躲藏在黑暗偏僻的角落中，人们在这类环境中不方便寻找宠物。再加上宠物天性好动，即使人在家中，也容易通过门窗走失。此外，现在部分人遛狗不牵绳，喜欢养一些好动的中型犬或者大型犬，这些犬类相对较难控制，有时候刚过一个拐角就找不到踪迹，这些原因导致了养宠家庭对于宠物定位项圈的需求。近年来，学校里发现越来越多的流浪宠物，流浪宠物产生的原因大概可归为两点：一是主人的遗弃；二是由于看管不利造成的宠物遗失。主人遗弃方面可通过宠物救济站解决，因此本次论文主要针对由于看管不利造成宠物遗失进行讨论解决。宠物定位项圈可以有效监控宠物位置，可以将宠物运动轨迹通过APP展示出来，防止宠物丢失，在宠物丢失在视野内的时候也可以较为方便的进行寻找。同时，此项圈也适用于动物园内的大型动物，通过项圈对动物进行编号，监测动物的运动轨迹，了解其运动状态。对于放生于野外的动物，佩戴宠物项圈可方便管理人员进行野生动物的定位及数据统计调查。1.2国内外可穿戴设备的发展历史及现状一般将可以像眼镜，手环，手表这种穿戴在人身上的便携式智能可联网设备称为可穿戴设备，这些设备都具备了最基础的计算与连接终端功能。随着技术发展，可穿戴设备不是早期的电子表那种纯硬件设备，而是具备了联网功能，具备联网功能意味着可以通过程序与其他终端进行数据交换，从而实现很多以前没有的功能。在2012年，谷歌眼镜第一次亮相在大众面前，给人们对于未来生活带来了无限想象空间，从此可穿戴设备进入了一个快速增长期，在谷歌眼镜面世后的第二年，其他厂商也开始跟进谷歌眼镜，陆续推出了各种类型的智能穿戴设备，试水智能穿戴设备市场，在这些各式各样的智能穿戴设备中，智能手环作为一个比较适合人们携带相对谷歌眼镜来说技术含量没有那么大的一种类型在整个智能穿戴设备中占比较大。到了2014年，经过一年多的产品设计生产试水期，整个智能手环市场销量开始暴涨，像华为的TalkBandB1,微软手环，索尼SWR30，小米手环，三星ActivityTracker等均表现良好，虽然智能手环品牌众多，呈百花齐放局势，但是其本身并没有取得突破性进展，仅仅是在原有功能上进行升级改良。不过智能手环在此局势下开始逐渐细分市场，力图在不同年龄段，不同需求之间达到细分，再加上智能手环的价格从上千元一路下降到几十元，人们对于其的接收程度也在提高。宠物定位项圈，作为一个智能可穿戴设备，将目标人群从大众转移到养宠人群中，满足养宠人物对于宠物丢失的担忧。1.3宠物定位项圈市场分析伴随着中国经济的发展，中国宠物市场在一九九零年开始正式起步，在此之前都是零星的宠物交易，购买宠物的用途一般都是用来解决问题的。比如购买狗进行看家护院，购买猫用来捕捉老鼠，这时候的人们购买宠物也不看品种，能用就行。到了改革开放后十年的一九九零年，人们的生活水平较之前稳步提升，一小部分人先富了起来，根据马洛斯需求层次理论，人在满足了物质需求后就需要满足精神需求，养宠物就是一个能很好满足精神需求的办法。对于富裕的人来说，普通的宠物猫狗满足不了他们的需求，得品种猫狗才行。有需求就有市场，中国宠物市场就在此基础上开始起步。进入二十一世界的前十年，中国宠物市场缓慢起步，根源在于对当时的经济发展水平还不够，中国宠物市场到达真正的高速发展期，二零一零年开始。从图中可以看出，中国宠物市场规模从二零一零年起，有了爆炸式的发展，从一百四十亿元以平均每年百分之二十九的速度增长，到二零一九年，市场规模达到了两千亿，由此可见如今的养宠人群之大，极为广泛。图1.1宠物行业市场分析图由下图可见，在如此广阔的市场中，宠物交易仅仅只占百分之二，占大头的则是各项宠物增值服务，其中宠物用品占百分之十八，证明了人们对于购买宠物用品的接受度，购买力较高，宠物定位项圈这种产品也应该在宠物用品购买需求当中。单从宠物市场活体交易最大头的宠物猫和宠物犬来看，这两种宠物都属于比较好动的宠物，对于运动量的需求高，也是走失数量做多的宠物。在二零一九年，国内城镇地区宠物犬数量已经达到了5503万只，宠物猫数量为4412万只，正是这么庞大的城镇家庭宠物保有量，又是居住在高楼林立复杂环境，宠物一旦丢失就难以寻找。图SEQ表\*ARABIC1.2资本投资宠物行业分析图1.4本设计要解决的问题定位的精度，定位的距离、宠物项圈的便携性、超过设定范围自动报警。2宠物定位项圈设计2.1基于GPS的宠物定位项圈设计本设计介绍了基于单片机的宠物定位项圈的设计与实现，控制系统以STM32为核心芯片，外围电路含有液晶显示器LCD1602，GPS，GSM电路，按键和LED灯电路组成，通过LCD模块能够将实时时间以及定位经纬度显示出来。系统可以通过GSM模块直接发送定位信息到指定的手机用户上。2.2宠物定位项圈设计方案分析宠物定位项圈的设计首先应该满足的就是定位的精度，如果定位精度太差，这个产品的意义就没有了。当今世界，定位技术从最早的子午仪卫星定位系统到现在美国的GPS也就是全球定位系统，国内自主研发建设的北斗卫星导航系统，根据三点定位法和通信发展引申出的基站定位，蓝牙定位，WIFI定位等等室内外定位方法，再加上现在流行的UWB超宽带定位，RFID射频识别定位，通过其他理论引申出的超声波定位，红外定位，和因为移动互联网大发展所推出的手机惯性传感器定位，LED灯光定位等等，这些定位方式有各自的优势，也有各自的缺点，各自适合的场景。本设计方案要做的就是将这些比较流行的定位技术进行分析，寻找出适合宠物定位项圈使用场景的技术。2.3宠物定位项圈可应用技术分析定位技术一般分为室内定位和室外定位，应用的原理也不一样，一般来说室外定位表现较好的技术在室内定位时表现都不太好，反之亦然。2.3.1.室外定位室外定位相关的技术不太多，一般都是使用GPS定位或者基站定位，以前的集成电路技术较差，人们常用的通讯终端比如手机都不怎么集成有GPS定位模块，因为当时手机还没有开始智能化，一般用途就是用来打电话发短信，人们对于手机定位的需求也不高，即使有定位使用基站定位即可，即使误差较大，人们对此的耐受度也高。如今因为智能手机的发展，移动互联网的兴起，手机的集成度高，可以使用的功能程序也多，导航定位成为了人们使用手机的一个不大不小的需求，没有定位功能不行，定位精度误差太大也不行，也不需要定位精度太高，够用即可。所以现在智能手机都集成有GPS模块，相应的定位技术也从基站定位转变为以GPS定位为主，基站定位为辅的定位模式。卫星定位.1卫星定位概念GPS定位系统，也就是全球定位系统，因为其是第一个全球范围的定位系统，所以以后的全球卫星导航定位也都称为GPS定位。最早的卫星定位系统是子午仪导航系统，GPS定位系统是在此基础之上发展而来的。这个系统建设缘由是因为1957年前苏联发射了第一个人造卫星后美国跟踪其运动轨迹无意中人造卫星发射的信号在接收时会出现多普勒转移效应。（多普勒转移效应：卫星离地面信号站距离越近，卫星，地面信号站所收到的信号频率就越高，卫星离地面信号站距离越远，相应的信号频率也就越低），正是通过这个现象，美国科学家认识到如果在知道卫星运行轨迹的前提下，可以利用这个现象，定位地面信号站的位置。从此美国开启了子午仪卫星导航系统的建设。子午仪卫星导航系统一共由3颗卫星组网运行，但是子午仪系统的缺陷却十分明显，只能定位远离大陆的孤岛和大型地面设施，对两个区域之间进行测距，误差也比较大。在这之后，有了子午仪卫星定位系统的经验，美国政府决定进行升级改造推出了GPS全球定位系统的建设计划。GPS全球定位系统共发射21颗卫星升空组成导航星座，采用了600轨道模式，保证可以在全球范围内任意一点全天候24小时保证有6颗卫星能够被观测到。卫星定位系统的结构都大同小异，主要分为三个部分。第一个部分就是空间部分，也就是由多个卫星在轨道上组成星座。第二个部分就是由检测站、控制站组成的地面信号检测站点。第三个部分就是用户部分，用户部分即继承了卫星定位模块的终端，比如手机等。.2卫星定位原理卫星定位的原理就是利用三颗已知的卫星运行轨道，观测地面的信号接收终端获得卫星与地面接收终端的距离，通过三点定位原理，得出三个卫星与接收终端的方程组，解出接收终端的三维坐标（X,Y,Z），但是卫星在太空中由于受到的地球引力相对于接收终端小了四分之三，所以卫星的时钟与地面的时钟之间不同步，会有误差，而且随着卫星在轨道上移动，有时离地球近，有时离地球远，误差时间也不相同，所以需要将第四颗卫星引入方程组，此时对四个方程组进行求解可以得到接收终端的经纬度与高程。随着技术发展，现在增加了差分GPS技术，在地面增加了差分台，利用已知的差分台的精准坐标与接收终端的观测值进行比对，消去了比如卫星钟差，对流层，大气层对信号的影响等误差，通过这样技术GPS定位的精度也从100米提高到5米。基站定位.1基站的概念基站就是日常所见的铁塔上有移动标志设备，4G基站比较小，安装在住宅小区顶层看着像灯罩其实就是4G基站的天线。基站就是无线电台，有一定的信号覆盖范围，通过通信交换中心与信号覆盖范围的移动终端之间互相信息收取，信息发送。.2基站定位原理在通讯终端插入sim卡并且开机后，GSM模块会自动搜索区域内可用的基站并连接，且自动在多个可连接基站中选取信号强度最大的基站建立连接。当终端位置发生异动时，相应的基站信号强度也会发生改变，根据三点确定一个圆心的定理，当终端附近能搜索到至少3个基站时，将搜索到的基站作为基点，各个基点间的距离作为半径，用此半径互相画圆，画出的各个圆的交点即是通讯终端位置、2.3.2室内定位室内定位技术发展态势猛烈，国家经济的发展导致城市化进程的加快，人们生活工作娱乐所处环境从以前较为空旷的地点转变现在复杂室内环境的高楼大厦中。GPS定位在这种室内环境中表现不佳，但是人们又有在室内定位导航的需求，相应的比如蓝牙定位，WIFI定位等定位技术随着经济发展的浪潮出现了，这些技术的优缺点也很明显。WIFI定位每一个WIFI路由器都有其唯一的MAC地址，也就是硬件标识号。常理来说，路由器安装并使用后其位置长时间是不会变动的。当通讯终端开启WIFI时自动搜索附近可用的WIFI，而且可用获取这些WIFI的mac信息，此时通讯终端将这些WIFI路由器的MAC地址上传到专门的位置服务器中，这些服务器记录这些WIFI路由器的具体位置。位置服务器将收到的WIFI的路由器的MAC地址通过服务器内的数据库进行检索比对，再通过WIFI信号的强度，通过位置算法计算出位置后将位置数据发送到通讯终端。蓝牙定位蓝牙定位即通过信号场强值（RSSI）再利用三点定位原理进行定位，蓝牙定位分为两种方式，第一种终端侧定位，第二种则是网络侧定位。终端侧定位是由带有蓝牙模块的终端和蓝牙信标也就是iBeacon组成。先在区域内铺设好蓝牙网关和蓝牙信标，蓝牙道标不断向外界发送数据包和广播信号，当蓝牙设备进入了信号覆盖区域中，设备自动搜索并接受蓝牙信标的信号，并开始测量蓝牙设备接收到的各个蓝牙信标的RSSI值，计算后的值经过设备的定位算法即可测出蓝牙设备的位置。网络侧定位同样需要蓝牙设备进入到铺设蓝牙道标的信号区域，当设备进去信号区域后，蓝牙设备自动搜索并感应到蓝牙道标的广播信号，然后将蓝牙道标的信号场强值通过WIFI传输到后台服务器中，在通过服务器定位算法计算出蓝牙设备的位置。RFID定位RFID定位也就是射频识别定位技术，现在空间内铺设标签，当读写器进入空间时检测读写器与标签的信号大小，通过定位算法确定位置。红外定位红外定位就是通过红外传感器来观测带有自动发射红外线的装置的物体，通过多个红外传感器感应到的信号强度进行定位。超声波定位超声波的定位方式一共有三种。第一种定位方式是，先在室内铺设电子信标，然后将带有主测距器的机器人放置在室内进行移动，机器人身上的主测距器会自动发射信号，当电子信标接收到主测距器发出的信号后进行处理后传输给主测距器，主测距器再将接收到的信号进行处理，这时就可以得到机器人与各个电子信标的距离，经过位置算法得到主测距器的位置，这叫做反射式测距法。一般这些电子标签放置在室内的各个位置，主测距器可以是各种通讯终端，也可以是机器人，也可以佩戴在人身上。第二种就是将射频与超声波技术结合的定位技术，首先使用装置发射射频信号，利用射频信号接近于光速的速度，激活电子信标，被激活的电子信标开始接受超声波信号。第三种就是多超声波定位技术，即在主测距器四周安装4个超声波传感器，这些传感器可以将附近的空间分成四个，这样就方便超声波传感器探测信号，根据信号强度，定位算法形成位置的空间坐标，方便计算位置。超宽带(UWB)定位超宽带定位技术跟上面的定位技术一样，需要事先铺设好的信标，通过高频率的电磁波信号计算位置。2.4宠物定位项圈方案选择2.4.1卫星定位的优缺点1、技术的优点①适应性强，对环境的要求非常小。比如沙漠、山顶、孤岛等等。②全球全天候定位，现在的卫星定位系统至少都有21颗卫星在太空组网，可以在地球上的任何一个位置，确保实现全球全天候连续的导航定位服务，由于雷雨天气大气层延迟易产生误差不宜使用外，都可以使用卫星定位来确认位置。③提供了全球统一的三维地心坐标。④抗干扰能力强，保密性好，用户使用卫星定位系统仅需要接收卫星发出的信号，不需要向卫星发射信号，保证了用户的信号不容易被外界干扰。 2、GPS技术的不足

  ①GPS定位系统误差出现的最根本原因就是卫星与接收终端之间距离计算因为各种情况而不够精确。首先根据公式距离=时间×速度，卫星向地面发射的是电磁波，尽管电磁波在真空中速度快，但是信号从太空进入地球时，就是从真空进入到不是真空的大气层，电磁波的速度也不是像在真空中如数学定理那样绝对的，而是会变化的。面对这种情况，GPS定位系统只能经过多次测量后将各种大气层情况下的数据平均计算，这样得出来的电磁波大气层速度便容易出现误差。不仅是信号传输方面会出现误差，卫星与地面信号接收机之间的分差也会出现误差，这就不是距离公式中的速度参数出现误差，而是时间参数出现误差。②在没有连接互联网的情况下，首次定位时间相当漫长，长达几分钟到十几分钟，这就是GPS的冷启动，首先要从GPS卫星上下载星历信息，下载的速率仅仅只有50Bits/s，然后要搜索到足够的卫星信号且连续收据一段时间的数据才能够准备的向终端提供位置信息，这就是传统GPS设备的通病，在经过冷启动确认过位置后，就可以每秒连续跟踪位置数据。③GPS定位在室内表现很差，因为GPS是接收卫星直射下来的信号，在大楼，复杂室内环境中使用GPS，因为接收机的位置误差，定位很不准。所以一般在室内都是使用蓝牙定位，或者WIFI定位等方式辅助GPS定位。④耗电量大，需要通讯终端为GPS模块提供高压供电。2.4.2为什么选择GPS定位在室外，GPS定位由于其特性和现代科技发展成果，GPS的定位精度可以达到10m，用户在室外使用GPS定位一般都有基站定位辅助GPS定位，必要时，比如在高架桥，高楼建筑群中，由于GPS信号接收不良，用户手机端定位还可以使用WIFI定位辅助其提高定位精度。GPS本身发展历史久，相关配套设施完善，软硬件资源丰富，而且技术都比较成熟。如今的GPS定位芯片集成度高，体积小，便于集成在可穿戴设备中，不会由于体积太大而影响力可穿戴设备的整体性。相比于主体使用GPS，其他定位技术辅助GPS定位而言，各个定位技术都有各自的不适应推广的缺点。基站定位的优点在于因为国家经济大发展，通讯行业也随之进展快速，从原来的每个地区只有几个基站满足正常的电话，短信需求，在信号复杂，干扰源多，人流密度大或者基站覆盖的边缘区域，通信质量很差，到现在通讯基站覆盖全国，从繁华都市圈到深山老林都有基站覆盖。但是基站定位的缺点也很明显，当通讯终端附近的基站也就是通讯电塔越多，定位精度也就越好，基站越少，定位精度也就越差。比如在繁华城市区，这些地方人流量大，经济发达，相应的通讯基站多，在这种地区基站定位的精度可以达到从20米到200米左右，而在偏远山区，这里一般仅有几个基站覆盖，各个基站距离较远，所以定位误差因为基站间的距离，可以从几百米甚至数公里。不过基站定位速度快，不受环境影响，仅仅需要一个有插入SIM的终端设备即可，而且周围需要至少3个基站，所以基站定位相对于GPS定位，GPS定位仅在室内或不良天气中表现不佳，而基站定位则因为基站之间距离都是500米起步导致的一般情况下定位精度不如GPS，所以基站定位只能用来辅助GPS定位，如果5G技术在国内大量铺开的话，因为5G技术的特性，所以5G基站相对于4G,3G,2G基站间隔距离更短，从500米到200米至300米的间隔范围，基站定位的精度相应的也会提高很多，基站定位的原理或者定位技术最简单的原理就是多点确定一个圆心，只要通讯终端附近的基站够多，各个基站的覆盖距离也就是圆心越小，基站定位的精度也就越高。蓝牙定位就是通过连接多个蓝牙信标进行定位的技术，归根结底蓝牙定位，RFID定位，WIFI定位这几种定位只是数据传输的方式不同而已。这几种定就是先铺设信标，其次就是终端接收信标的信标通过信号强度测位置。蓝牙定位技术的优点在于实现蓝牙定位简单，仅需要铺设蓝牙信标并进行连接即可，蓝牙定位和基站定位一样不受空间影响，蓝牙模块现在的制作工艺也有了很大提升，可以非常容易的集成在可穿戴设备中，而且蓝牙定位信标本身因为有深度睡眠，功率低，免连接，协议简单所以非常省电。虽然蓝牙定位的优点太多，价格也不贵，最高定位精度可以达到0.5米，但是对于一般人来说蓝牙的缺点也很明显，因为普通人对于定位的需求不高，而且蓝牙信标在国内也不够普及，如果用户需要在室内蓝牙定位，需要用户自己自费在室内铺设蓝牙道标。其次，蓝牙定位对于复杂的空间环境，尤其是在室内环境中，因为现在智能设备的发展，人们手上的智能设备增多，在家庭中发出信号的设备也多，这对蓝牙定位的影响很大，再加上蓝牙模块本身稳定性就不太行，抗干扰能力差。所以本论文所设计的宠物定位项圈对于蓝牙定位的需求不大。WIFI定位是当前比较流行的定位方式，因为现在网络大发展，基本上每家每户都有WIFI，而各个高楼，商业区则每一栋楼都有WIFI，WIFI已经成为人们生活的一部分。WIFI定位技术也是一项相对应比较成熟的技术，而且已经在许多方面开始应用。比如人们常用的高德地图，在导航时，如果用户手机网络较差，就会建议开启WIFI功能以提高定位精度，一般可以提高百分之20到百分之30的定位精度。WIFI定位的优点就在于已经在各大中小城市普及开，相对于蓝牙定位来说，不需要专门的铺设设备用来定位。用户使用通讯终端开启WIFI，移动数据网络，就可以成为数据源。WIFI定位技术，可以在空旷环境下覆盖范围达到200米，自动更新数据，便于扩展，因为已经普及的WIFI，成本也非常低，但是WIFI定位技术也是一个非常吃环境的技术，受到环境影响非常大，所以精度低，像APPLE公司为了提高WIFI定位的精度，专门收购了一家做WIFI定位及WIFI指纹收集的公司，并且用过IPHONE用户的WIFI芯片，自动收集手机附近的WIFIAP（AP即WIFI热点的硬件标识码），IPHONE后台系统将信息上传给APPLE的服务器，APPLE公司再估算各个WIFIAP的物理位置，所以在室内环境中，即使接收不到基站信号，GPS信号，也可以通过开启WIFI功能获得定位，但如果不是APPLE公司的通讯终端就得去寻找另一家通过记录海量WIFIAP地址的公司提供的WIFI定位服务才能比较好的享受到这个功能。WIFI定位的缺点还有它本身存在严重的同频段干扰问题，同样2.4G频段WIFI系统会影响范围内也是2.4G频段的WIFI系统。RFID定位技术现在更多的是应用在物流等行业，这项技术作用的距离比较短，最长也就几十米，但是可以在毫秒内得到厘米级的定位精度信息，而且传输范围大，标志物的体积小，成本低。但是RFID也就是射频识别技术现在的难点在于理论传播模型的建立，国际标准的缺失，用户的安全隐私无法保证，再加上表示无本身没有通信能力，也不方便整合到其他系统中，做到精准定位，铺设相关定位设备难度也大，需要比较多的工程实践经验。红外定位技术优势在对于定位对象身上携带有如果RFID定位的标签，蓝牙定位的蓝牙模块，WIFI定位的WIFI模块，仅仅需要铺设大量的红外发射器和接收器即可达到高精度的定位，这是红外定位的优势也是红外定位的劣势。所以红外定位一般用于高等级的安保中，比如银行金库等。超宽带定位技术由于其技术特点，它的信号带宽在纳秒级，通过信号传输时间进行定位产生的误差也就在厘米级而已，又因为带宽宽，发射功率低，不容易受到其他信号的，也不会对其他通讯信号产生干扰，带宽宽决定了信号在复杂环境的距离分辨能力。所以定位精度特别高，在复杂室内环境甚至可以比蓝牙定位，WIFI定位等定位精度高百倍。发射功率低，带宽宽，在同样供电两种它的工作时间相对其他的定位装置低很多，而且信号范围广。超声波定位的优势在于其定位的精度特别高，甚至可以达到厘米级程度的定位，但是缺点更为明显，其定位范围因为超声波在发射过程中衰减特别明显所以特别小。综合以上技术的优缺点，本论文所设计的宠物定位项圈在室外即采用GPS定位为主，基站定位为辅助，在室内则通过连接WIFI来避免GPS在室内定位误差大的问题，而且在室内还可以通过定位是否连接WIFI确认宠物有没有离开房间跑到室外，在室内外复杂环境中，又可以利用用户的手机WIFI热点与定位项圈的连接，控制定位项圈的蜂鸣器和LED灯，使得寻找丢失宠物的效率提高。3硬件设计3.1系统组成结构图3.1系统结构图该定位系统组成由微控制器（STM32F103C8T6）,卫星信号接收模块（NEO-6M），移动通讯模块GSM（SIM800A），LCD显示模块组成。卫星信号接收模块将接收到的NEMA1083数据包发送到控制芯片，控制芯片接收到数据包后通过解码程序将数据包解码后的数据传递给移动通信模块GSM，GSM模块将位置信息通过短信发送给用户。用户通过经纬度定位器app查询宠物位置。当宠物离开家庭WIFI区域时，通过程序判宠物当前位置是否在常用位置，若不在，自动报警发短信到用户手机。用户在寻找宠物位置时，开启WIFI，若定位项圈搜索到用户手机热点进行连接，可通过手机程序启动蜂鸣器和led灯，显示屏闪烁，方便寻找宠物，当他人见到走失的宠物时，可以通过显示屏上显示的宠物主人电话来送还宠物。3.2单片机模块电路设计意法半导体公司生产的STM32系列是基于ARM7架构的32位微控制器。这个系列的控制器具备丰富的接口与功能进行扩展，使用ARM最新的、先进架构的Cortex-M3内核，具备优良的实时性能、功耗控制，集成整合度高，便于开发。这个产品采用的是STM32F103C8T6，这款微控制器有512KFLASH，64KRAM，板载WIFI，工作电压5v,100pin，有EEPROM，型号AT24C02,容量256字节。从仅需少量的存储空间和管脚应用到需要更多的存储空间和管脚的应用。是一款比较全面的微控制器，可扩展选项多。图3.2STM32单片机核心板接口原理图图3.3STM32单片机核心板实物图3.3GPS模块简介电路设计NEO-6MGPS模块采用了的是U-BLOX的模组方案，可以通过串口或者USB通过单片机和PC输出GPS定位信息。本模块的功耗低，灵敏度高，比较小便于集成，集成有五十个个的U-BLOX引擎，一百多万个有效相关器，首次定位在热启动或者辅助启动的条件下时间不大于一秒。一、模块参数基本功能：三维位置定位，测速，授时水平位置定位精度：仅使用GPS信号时：2.5米附加差分增强系统：2米测速精度：0.1m/s航向角精度：0.5°接收器类型：50通道并行接收，GPSL1波段，C/A码使用的广域差分增强系统：WAAS、EGNOS、MSAS第一次定位时间：冷启动：29s温启动：27s热启动：1s辅助启动：<3s串口：预留有TTL电平标准串口，支持与使用3.3/5v电平标准的系统通讯USB接口：MiniUSB接口支持智能化多径检测与抑制支持AssisNowOnline与AssistNowOffline图3.4GPS模块接口电路原理图图3.5GPS模块实物图二、NEMA-0183协议帧说明：该协议采用ASCII码。帧格式形如：$aaccc,ddd,ddd,…,ddd*hh<CR><LF><1>“$”——帧命令起始位<2>aaccc——地址域，前两位为识别符，后三位为语句名<3>ddd…ddd——数据<4>“*”——校验和前缀<5>hh——校验和（checksum），$与*之间所有字符ASCII码的校验和（各字节做异或运算，得到校验和后，再转换16进制格式的ASCII字符。）<6><CR><LF>——CR（CarriageReturn）+LF（LineFeed）帧结束，回车和换行1、GGAGPS固定数据输出语句(Globalpositioningsystemfixdata)。格式：$GNGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>*<15><CR><LF>例子：$GNGGA,012842.000,2253.7220,N,11350.7025,E,1,11,1.5,44.8,M,0.0,M,,*44<1>UTC时间，格式为hhmmss.sss<2>纬度，格式为ddmm.mmmm（前导位数不足则补0）<3>纬度半球，N或S（北纬或南纬）<4>经度，格式为dddmm.mmmm（前导位数不足则补0）<5>经度半球，E或W（东经或西经）<6>定位质量指示，0=定位无效，1=标准定位，2=差分定位，6=估算<7>使用卫星数量，从00到12（前导位数不足则补0）<8>水平精确度，0.5到99.9<9>天线离海平面的高度，-9999.9到9999.9米<10>高度单位，M表示单位米<11>大地椭球面相对海平面的高度（-999.9到9999.9）<12>高度单位，M表示单位米<13>差分GPS数据期限（RTCMSC-104），最后设立RTCM传送的秒数量<14>差分参考基站标号，从0000到1023（前导位数不足则补0）<15>校验和2、RMC推荐最小数据量的GPS信息(RecommendedMinimumSpecificGPS/TRANSITData)。格式：$GNRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>*<14><CR><LF>例子：$GNRMC,012841.000,A,2253.7220,N,11350.7025,E,0.00,0.00,140117,,,A*7B<1>UTC（CoordinatedUniversalTime）时间，hhmmss（时分秒）格式<2>定位状态，A=有效定位，V=无效定位<3>Latitude，纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前导位数不足则补0）<4>纬度半球N（北半球）或S（南半球）<5>Longitude，经度dddmm.mmmm（度分）格式（前导位数不足则补0）<6>经度半球E（东经）或W（西经）<7>地面速率（000.0~999.9节，Knot，前导位数不足则补0）<8>地面航向（000.0~359.9度，以真北为参考基准，前导位数不足则补0）<9>UTC日期，ddmmyy（日月年）格式<10>MagneticVariation，磁偏角（000.0~180.0度，前导位数不足则补0）<11>Declination，磁偏角方向，E（东）或W（西）<12>ModeIndicator，模式指示（仅NMEA01833.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）<13>NavStatus，导航状态标示符（V表示系统不输出导航状态信息）<14>校验和3、VTG地面速度信息(CourseovergroundandGroundspeed)。格式：$GNVTG,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>*<10><CR><LF>例子：$GNVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*23<1>以真北为参考基准的地面航向<2>T，表示“真”<3>以磁北为参考基准的地面航向<4>M，表示“磁场”<5>地面速率<6>N，表示“节”<7>地面速率<8>K，表示“千米/小时”<9>模式指示（A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）<10>校验和4、GLL定位地理信息(Latitudeandlongitude,withtimeofpositionfixandstatus)格式：$GNGLL,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>*<8><CR><LF>例子：$GNGLL,2253.7220,N,11350.7025,E,012842.000,A,A*4D<1>纬度ddmm.mmmmm（度分）<2>纬度半球N（北半球）或S（南半球）<3>经度dddmm.mmmmm（度分）<4>经度半球E（东经）或W（西经）<5>UTC时间：hhmmss（时分秒）<6>定位状态，A=有效定位，V=无效定位<7>模式指示（A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）<8>校验和5、ZDA当前时间信息：(TimeandDate)格式：$GNZDA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>*<7><CR><LF>例子：$GNZDA,012841.000,14,01,2017,00,00*46<1>UTC时间：hhmmss（时分秒，格林威治时间）<2>日<3>月<4>年<5>本地区域小时（NEO-6M不支持，为00）<6>本地区域分钟（NEO-6M不支持，为00）<7>校验和6、GSAGPS精度指针及使用卫星(GNSSDOPandActiveSatellites)。格式：$XXGSA,Smode,FS{,SVID},PDOP,HDOP,VDOP*CS<CR><LF>例子：$GPGSA,A,3,05,13,02,30,15,24,,,,,,,2.2,1.5,1.6*35$BDGSA,A,3,01,03,04,08,12,,,,,,,,2.2,1.5,1.6*2D<1>模式1：定位型式1=未定位，2=二维定位，3=三维定位<2>FS：定位状态标志<3>{,SVID}：用于定位的卫星编号，该字段共显示12颗可用卫星编号，多于12颗时只输出前12颗，不足12颗时不足的区域补空<4>PDOP综合位置精度因子（0.5-99.9）<5>HDOP水平精度因子（0.5-99.9）<6>VDOP垂直精度因子（0.5-99.9）<7>systemId：NMEA所定义的GNSS系统ID号<8>校验和7、GSV可视卫星状态输出语句(GNSSSatellitesinView)。格式：$XXGSV,NumMsg,MsgNo,NumSv{,SVID,ele,az,cn0}*CS<CR><LF>例子：$GPGSV,3,1,09,02,42,118,49,05,38,041,47,06,05,128,39,13,74,039,41*77$GPGSV,3,2,09,15,68,244,28,20,45,325,21,24,15,180,28,29,47,278,23*72<1>总的GSV语句电文数<2>当前GSV语句号<3>可视卫星总数，00至12<4>卫星编号{,SVID,ele,az,cn0}，01至32<5>信噪比（C/No），00至99dB；无表示未接收到讯号<6>校验和注：每条语句最多包括四颗卫星的信息，每颗卫星的信息有四个数据项，即：卫星编号、卫星仰角、卫星方位角、信噪比。3.4GSM模块电路设计本模块使用的是SIMCOM公司的SIM-800A模块，本模块的工作频率在9800/1800MHz，采用SMT封装，可以通过TTL的AT命令控制模块以提供语音、短信、GPRS数据通信。模块特性两频900/1800MHzGPRSmulti-slotclass12/10GPRSmobilstationclassB基本功能：语音通话、短信广播、GPRS上网、硬件TCP/UDP协议、支持FTP/HTTP/SSL、DTMF检测通讯网络：支持移动、联通、电信的2G网络串口：预留TTL电平标准的串口，支持与使用5V电平标准的系统通讯使用MAX3232转换芯片，支持RS-232标准串口通信待机平均功耗：0.6mA/4A图3.6GSM模块接口电路原理图图3.7GSM模块实物图3.5LCD1602液晶显示模块电路设计本设计采用的是LCD1602液晶显示模块，显示屏每行行显示八个字符，一共可以显示两行。LCD1602模块体积小，功耗低，显示内容丰富，相比一般的LED数码管来说，优势明显。序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRA或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容表3.1控制命令表图3.8LCD1602液晶显示电路原理图图3.9LCD1602液晶实物图3.6按键电路（含上拉电阻）设计在本系统中，按键作为系统的输入，起到了人机交互的枢纽作用。按键的单片机控制引脚默认为高电平，当按键按下后，单片机的相关引脚则变成低电平。进而实现对系统的手动输入。其电路原理图如下图所示。电路中电阻作用为上拉电阻，保证按键信号的稳定输出。图3.10按键电路原理图3.7WIFI模块电路设计WIFI模块使用的是ESP8266芯片，这一款芯片的片上处理能力强，存储空间大，集成度高，可以使用GPIO口集成各种设备，在开发和运行中占用最低的系统资源。AT指令集简介：1、AT+RST

功能：重启模块2、AT+CWMODE=<mode>

功能：mode=1:Station模式（接收模式）mode=2：AP模式（发送模式）mode=3：AP+Station模式4结论图4.1实物测试效果图图4.2测试效果图测试过程中发现定位存在一定的偏差，但属于预期范围内，其余功能（发送短信、手电筒、屏幕显示）皆正常运行。在实际生产中，该系统在进行改进后可实现功能并进行较为准确的定位。同时其价格合理、操作简单、占用空间小，因此符合市场需求。在系统设计过程中，运用了以下技术：STM32F103系列单片机系统的设计与开发。AD原理图及PCB板设计。数字、模拟电路设计。GPS定位系统使用及设计。GSM系统使用及设计。焊接技术。参考文献[1]中国宠物行业市场前瞻与投资战略规划分析报告[D].前瞻产业研究院，2019[2]GPS卫星导航定位原理与方法[M]刘基余.北京：科学出版社，2003[4]全球定位系统原理及其应用[M].刘基余，李征航.北京：测绘出版社，1993[5]GPS导航原理与应用[M].王惠南.北京：科学出版社，2003[6]新编单片机原理与应用[M].潘永雄.西安：西安电子科技大学出版社，2003[7]单片机原理及应用[M].张鹏.成都：电子科技大学出版社，2004.8[8]微型计算机原理与接口技术课程设计指导[M].贾金玲.重庆：重庆大学出版社，2001.12.06[9]物联网终端宠物定位器的解决方案及实践研究[D].杨锋.南京邮电大学，2018[10]基于嵌入式操作系统的物联网节点技术研究[D].李石峰.西安电子科技大学，2018[11]传感器及其应用手册[D].孙宝元，杨宝清.北京[12]基于GPRS和嵌入式计算机的远程监控系统研究[J].蔚承英,陈勇刚,杨利平等.安防科技,2016,2(12):18-20.[13]新型集成电路使用指南与典型应用[M].杨振江，蔡德芳.西安：西安电子科技大学出版社1998.10谢辞这篇论文是在黄相杰老师的悉心指导下完成的，非常感谢黄老师从论文选题时对于我们这个题目提出的深刻见解让我们收获良多，也帮助我们确定的本论文的研究方向，少走了很多的弯路，在最后论文的撰写过程和修改中提出了许多有用的建议，使得我最终完成毕业设计。 本论文的目标是设计一个宠物定位项圈的硬件部分，在硬件设计阶段，我先去网上搜索了有关定位技术的相关信息，发现定位技术知识真是门类颇多浩如烟海，在刚开始寻找资料的时候感觉找不到方向，像一个无头苍蝇一样到处乱撞，后来经过与导师的交流并且指导后，我慢慢找到了研究的方向。在对资料分析后，我了解了各种定位技术之间的不同，各自的优缺点，通过总结最终定下了设计方案。在进入硬件设计阶段时，因为对于设计电路的不够熟悉，仿真时总是出问题，在经过的深入学习后，找出了错误的原因，最终解决了问题，设计了整个硬件系统并测试使用成功。虽然这个宠物定位项圈还存在很多不足的地方，但是在设计过程中，我学习到了很多知识，也增强了我的动手的能力，提高了解决问题的能力，更明白了学习与实践相结合的道理。向老师，专家们在繁忙工作之余评审这篇论文表示由衷的感谢。也向各位在毕业设计中给我帮助的同学们表示感谢。最后向本论文的指导老师黄老师表示感谢。附录图1STM32单片机核心板内部原理图图2GPS模块电路原理图图图3GSM模块电路原理图图4WIFI模块原理图图5实物图正面图6实物图反面图7宠物定位项圈原理图

ExcelXP的八则快速输入技巧如果我们在用ExcelXP处理庞大的数据信息时，不注意讲究技巧和方法的话，很可能会花费很大的精力。因此如何巧用ExcelXP，来快速输入信息就成为各个ExcelXP用户非常关心的话题，笔者向大家介绍几则这方面的小技巧。1、快速输入大量含小数点的数字如果我们需要在ExcelXP工作表中输入大量的带有小数位的数字时，按照普通的输入方法，我们可能按照数字原样大小直接输入，例如现在要在单元格中输入0.05这个数字时，我们会把“0.05”原样输入到表格中。不过如果需要输入若干个带有小数点的数字时，我们再按照上面的方法输入的话，每次输入数字时都需要重复输入小数点，这样工作量会变大，输入效率会降低。其实，我们可以使用ExcelXP中的小数点自动定位功能，让所有数字的小数点自动定位，从而快速提高输入速度。在使用小数点自动定位功能时，我们可以先在ExcelXP的编辑界面中，用鼠标依次单击“工具”/“选项”/“编辑”标签，在弹出的对话框中选中“自动设置小数点”复选框，然后在“位数”微调编辑框中键入需要显示在小数点右面的位数就可以了。以后我们再输入带有小数点的数字时，直接输入数字，而小数点将在回车键后自动进行定位。例如，我们要在某单元格中键入0.06的话，可以在上面的设置中，让“位数”选项为2，然后直接在指定单元格中输入6，回车以后，该单元格的数字自动变为“0.06”，怎么样简单吧？2、快速录入文本文件中的内容现在您手边假如有一些以纯文本格式储存的文件，如果此时您需要将这些数据制作成ExcelXP的工作表，那该怎么办呢？重新输入一遍，大概只有头脑有毛病的人才会这样做；将菜单上的数据一个个复制/粘贴到工作表中，也需花很多时间。没关系！您只要在ExcelXP中巧妙使用其中的文本文件导入功能，就可以大大减轻需要重新输入或者需要不断复制、粘贴的巨大工作量了。使用该功能时，您只要在ExcelXP编辑区中，依次用鼠标单击菜单栏中的“数据/获取外部数据/导入文本文件”命令，然后在导入文本会话窗口选择要导入的文本文件，再按下“导入”钮以后，程序会弹出一个文本导入向导对话框，您只要按照向导的提示进行操作，就可以把以文本格式的数据转换成工作表的格式了。3、快速输入大量相同数据如果你希望在不同的单元格中输入大量相同的数据信息，那么你不必逐个单元格一个一个地输入，那样需要花费好长时间，而且还比较容易出错。你可以通过下面的操作方法在多个相邻或不相邻的单元格中快速填充同一个数据，具体方法为：首先同时选中需要填充数据的单元格。若某些单元格不相邻，可在按住Ctrl键的同时，点击鼠标左键，逐个选中；其次输入要填充的某个数据。按住Ctrl键的同时，按回车键，则刚才选中的所有单元格同时填入该数据。4、快速进行中英文输入法切换一张工作表常常会既包含有数字信息，又包含有文字信息，要录入这样一种工作表就需要我们不断地在中英文之间反复切换输入法，非常麻烦，为了方便操作，我们可以用以下方法实现自动切换：首先用鼠标选中需要输入中文的单元格区域，然后在输入法菜单中选择一个合适的中文输入法；接着打开“有效数据”对话框，选中“IME模式”标签，在“模式”框中选择打开，单击“确定”按钮；然后再选中输入数字的单元格区域，在“有效数据”对话框中，单击“IME模式”选项卡，在“模式”框中选择关闭（英文模式）；最后单击“确定”按钮，这样用鼠标分别在刚才设定的两列中选中单元格，五笔和英文输入方式就可以相互切换了。5、快速删除工作表中空行删除ExcelXP工作表中的空行，一般的方法是需要将空行都找出来，然后逐行删除，但这样做操作量非常大，很不方便。那么如何才能减轻删除工作表中空行的工作量呢？您可以使用下面的操作方法来进行删除：首先打开要删除空行的工作表，在打开的工作表中用鼠标单击菜单栏中的“插入”菜单项，并从下拉菜单中选择“列”，从而插入一新的列Ｘ，在Ｘ列中顺序填入整数；然后根据其他任何一列将表中的行排序，使所有空行都集中到表的底部。删去所有空行中Ｘ列的数据，以Ｘ列重新排序，然后删去Ｘ列。按照这样的删除方法，无论工作表中包含多少空行，您就可以很快地删除了。6、快速对不同单元格中字号进行调整在使用ExcelXP编辑文件时，常常需要将某一列的宽度固定，但由于该列各单元格中的字符数目不等，致使有的单元格中的内容不能完全显示在屏幕上，为了让这些单元格中的数据都显示在屏幕上，就不得不对这些单元格重新定义较小的字号。如果依次对这些单元格中的字号调整的话，工作量将会变得很大。其实，您可以采用下面的方法来减轻字号调整的工作量：首先新建或打开一个工作簿，并选中需要ExcelXP根据单元格的宽度调整字号的单元格区域；其次单击用鼠标依次单击菜单栏中的“格式”/“单元格”/“对齐”标签，在“文本控制”下选中“缩小字体填充”复选框，并单击“确定”按钮；此后，当你在这些单元格中输入数据时，如果输入的数据长度超过了单元格的宽度，ExcelXP能够自动缩小字符的大小把数据调整到与列宽一致，以使数据全部显示在单元格中。如果你对这些单元格的列宽进行了更改，则字符可自动增大或缩小字号，以适应新的单元格列宽，但是对这些单元格原设置的字体字号大小则保持不变。7、快速输入多个重复数据在使用ExcelXP工作表的过程中，我们经常要输入大量重复的数据,如果依次输入，无疑工作量是巨大的。现在我们可以借助ExcelXP的“宏”功能,来记录首次输入需要重复输入的数据的命令和过程,然后将这些命令和过程赋值到一个组合键或工具栏的按钮上,当按下组合键时,计算机就会重复所记录的操作。使用宏功能时，我们可以按照以下步骤进行操作:首先打开工作表，在工作表中选中要进行操作的单元格；接着再用鼠标单击菜单栏中的“工具”菜单项，并从弹出的下拉菜单中选择“宏”子菜单项，并从随后弹出的下级菜单中选择“录制新宏”命令；设定好宏后，我们就可以对指定的单元格，进行各种操作，程序将自动对所进行的各方面操作记录复制。8、快速处理多个工作表有时我们需要在ExcelXP中打开多个工作表来进行编辑，但无论打开多少工作表，在某一时刻我们只能对一个工作表进行编辑，编辑好了以后再依次编辑下一个工作表，如果真是这样操作的话，我们倒没有这个必要同时打开多个工作表了，因为我们同时打开多个工作表的目的就是要减轻处理多个工作表的工作量的，那么我们该如何实现这样的操作呢？您可采用以下方法：首先按住“Shift"键或“Ctrl"键并配以鼠标操作，在工作簿底部选择多个彼此相邻或不相邻的工作表标签，然后就可以对其实行多方面的批量处理；接着在选中的工作表标签上按右键弹出快捷菜单，进行插入和删除多个工作表的操作；然后在“文件”菜单中选择“页面设置……”，将选中的多个工作表设成相同的页面模式；再通过“编辑”菜单中的有关选项，在多个工作表范围内进行查找、替换、定位操作；通过“格式”菜单中的有关选项，将选中的多个工作表的行、列、单元格设成相同的样式以及进行一次性全部隐藏操作；接着在“工具”菜单中选择“选项……”，在弹出的菜单中选择“视窗”和“编辑”按钮，将选中的工作表设成相同的视窗样式和单元格编辑属性；最后选中上述工作表集合中任何一个工作表，并在其上完成我们所需要的表格，则其它工作表在相同的位置也同时生成了格式完全相同的表格。高效办公Excel排序方法"集中营"排序是数据处理中的经常性工作，Excel排序有序数计算（类似成绩统计中的名次）和数据重排两类。本文以几个车间的产值和名称为例，介绍Excel2000/XP的数据排序方法。一、数值排序1.RANK函数RANK函数是Excel计算序数的主要工具，它的语法为:RANK（number，ref，order），其中number为参与计算的数字或含有数字的单元格，ref是对参与计算的数字单元格区域的绝对引用，order是用来说明排序方式的数字（如果order为零或省略，则以降序方式给出结果，反之按升序方式）。例如图1中E2、E3、E4单元格存放一季度的总产值，计算各车间产值排名的方法是:在F2单元格内输入公式“=RANK（E2，$E$2:$E$4）”，敲回车即可计算出铸造车间的产值排名是2。再将F2中的公式复制到剪贴板，选中F3、F4单元格按Ctrl+V，就能计算出其余两个车间的产值排名为3和1。如果B1单元格中输入的公式为“=RANK（E2，$E$2:$E$4，1）”，则计算出的序数按升序方式排列，即2、1和3。需要注意的是:相同数值用RANK函数计算得到的序数（名次）相同，但会导致后续数字的序数空缺。假如上例中F2单元格存放的数值与F3相同，则按本法计算出的排名分别是3、3和1（降序时）。2.COUNTIF函数COUNTIF函数可以统计某一区域中符合条件的单元格数目，它的语法为COUNTIF（range，criteria）。其中range为参与统计的单元格区域，criteria是以数字、表达式或文本形式定义的条件。其中数字可以直接写入，表达式和文本必须加引号。仍以图1为例，F2单元格内输入的公式为“=COUNTIF（$E$2:$E$4，">"&E2）+1”。计算各车间产值排名的方法同上，结果也完全相同，2、1和3。此公式的计算过程是这样的:首先根据E2单元格内的数值，在连接符&的作用下产生一个逻辑表达式，即“>176.7”、“>167.3”等。COUNTIF函数计算出引用区域内符合条件的单元格数量，该结果加一即可得到该数值的名次。很显然，利用上述方法得到的是降序排列的名次，对重复数据计算得到的结果与RANK3.IF函数Excel自身带有排序功能，可使数据以降序或升序方式重新排列。如果将它与IF函数结合，可以计算出没有空缺的排名。以图1中E2、E3、E4单元格的产值排序为例，具体做法是:选中E2单元格，根据排序需要，单击Excel工具栏中的“降序排序”或“升序排序”按钮，即可使工作表中的所有数据按要求重新排列。假如数据是按产值由大到小（降序）排列的，而您又想赋予每个车间从1到n（n为自然数）的排名。可以在G2单元格中输入1，然后在G3单元格中输入公式“=IF（E3=E2，G3,G3+1）”，只要将公式复制到G4等单元格，就可以计算出其他车间的产值排名。二、文本排序选举等场合需要按姓氏笔划为文本排序，Excel提供了比较好的解决办法。如果您要将图1数据表按车间名称的笔划排序，可以使用以下方法:选中排序关键字所在列（或行）的首个单元格（如图1中的A1），单击Excel“数据”菜单下的“排序”命令，再单击其中的“选项”按钮。选中“排序选项”对话框“方法”下的“笔画排序”，再根据数据排列方向选择“按行排序”或“按列排序”，“确定”后回到“排序”对话框（图2）。如果您的数据带有标题行（如图1中的“单位”之类），则应选中“有标题行”（反之不选），然后打开“主要关键字”下拉列表，选择其中的“单位”，选中排序方式（“升序”或“降序”）后“确定”，表中的所有数据就会据此重新排列。此法稍加变通即可用于“第一名”、“第二名”等文本排序，请读者自行摸索。三、自定义排序如果您要求Excel按照“金工车间”、“铸造车间”和“维修车间”的特定顺序重排工作表数据，前面介绍的几种方法就无能为力了。这类问题可以用定义排序规则的方法解决:首先单击Excel“工具”菜单下的“选项”命令，打开“选项”对话框中的“自定义序列”选项卡（图3）。选中左边“自定义序列”下的“新序列”，光标就会在右边的“输入序列”框内闪动，您就可以输入“金工车间”、“铸造车间”等自定义序列了，输入的每个序列之间要用英文逗号分隔，或者每输入一个序列就敲回车。如果序列已经存在于工作表中，可以选中序列所在的单元格区域单击“导入”，这些序列就会被自动加入“输入序列”框。无论采用以上哪种方法，单击“添加”按钮即可将序列放入“自定义序列”中备用（图3）。使用排序规则排序的具体方法与笔划排序很相似，只是您要打开“排序选项”对话框中的“自定义排序次序”下拉列表，选中前面定义的排序规则，其他选项保持不动。回到“排序”对话框后根据需要选择“升序”或“降序”，“确定”后即可完成数据的自定义排序。需要说明的是:显示在“自定义序列”选项卡中的序列（如一、二、三等），均可按以上方法参与排序，请读者注意Excel提供的自定义序列类型。谈谈Excel输入的技巧在Excel工作表的单元格中，可以使用两种最基本的数据格式：常数和公式。常数是指文字、数字、日期和时间等数据，还可以包括逻辑值和错误值，每种数据都有它特定的格式和输入方法，为了使用户对输入数据有一个明确的认识，有必要来介绍一下在Excel中输入各种类型数据的方法和技巧。一、输入文本Excel单元格中的文本包括任何中西文文字或字母以及数字、空格和非数字字符的组合，每个单元格中最多可容纳32000个字符数。虽然在Excel中输入文本和在其它应用程序中没有什么本质区别，但是还是有一些差异，比如我们在Word、PowerPoint的表格中，当在单元格中输入文本后，按回车键表示一个段落的结束，光标会自动移到本单元格中下一段落的开头，在Excel的单元格中输入文本时，按一下回车键却表示结束当前单元格的输入，光标会自动移到当前单元格的下一个单元格，出现这种情况时，如果你是想在单元格中分行，则必须在单元格中输入硬回车，即按住Alt键的同时按回车键。二、输入分数几乎在所有的文档中，分数格式通常用一道斜杠来分界分子与分母，其格式为“分子/分母”，在Excel中日期的输入方法也是用斜杠来区分年月日的，比如在单元格中输入“1/2”，按回车键则显示“1月2日”，为了避免将输入的分数与日期混淆，我们在单元格中输入分数时，要在分数前输入“0”（零）以示区别，并且在“0”和分子之间要有一个空格隔开，比如我们在输入1/2时，则应该输入“01/2”。如果在单元格中输入“81/2”，则在单元格中显示“81/2”，而在编辑栏中显示“三、输入负数在单元格中输入负数时，可在负数前输入“-”作标识，也可将数字置在（）括号内来标识，比如在单元格中输入“（88）”，按一下回车键，则会自动显示为“-88”。四、输入小数在输入小数时，用户可以向平常一样使用小数点，还可以利用逗号分隔千位、百万位等，当输入带有逗号的数字时，在编辑栏并不显示出来，而只在单元格中显示。当你需要输入大量带有固定小数位的数字或带有固定位数的以“0”字符串结尾的数字时，可以采用下面的方法：选择“工具”、“选项”命令，打开“选项”对话框，单击“编辑”标签，选中“自动设置小数点”复选框，并在“位数”微调框中输入或选择要显示在小数点右面的位数，如果要在输入比较大的数字后自动添零，可指定一个负数值作为要添加的零的个数，比如要在单元格中输入“88”后自动添加3个零，变成“88000”，就在“位数”微调框中输入“-3”，相反，如果要在输入“88”后自动添加3位小数，变成“0.088”，则要在“位数”微调框中输入“3”。另外，在完成输入带有小数位或结尾零字符串的数字后，应清除对“自动设置小数点”符选框的选定，以免影响后边的输入；如果只是要暂时取消在“自动设置小数点”中设置的选项，可以在输入数据时自带小数点。五、输入货币值Excel几乎支持所有的货币值，如人民币（￥）、英镑（￡）等。欧元出台以后，Excel2000完全支持显示、输入和打印欧元货币符号。用户可以很方便地在单元格中输入各种货币值，Excel会自动套用货币格式，在单元格中显示出来，如果用要输入人民币符号，可以按住Alt键，然后再数字小键盘上按“0165”即可。六、输入日期Excel是将日期和时间视为数字处理的，它能够识别出大部分用普通表示方法输入的日期和时间格式。用户可以用多种格式来输入一个日期，可以用斜杠“/”或者“-”来分隔日期中的年、月、日部分。比如要输入“2001年12月1日”，可以在单元各种输入“2001/12/1”或者“2001-12-1七、输入时间在Excel中输入时间时，用户可以按24小时制输入，也可以按12小时制输入，这两种输入的表示方法是不同的，比如要输入下午2时30分38秒，用24小时制输入格式为：2:30:38，而用12小时制输入时间格式为：2:30:38p，注意字母“p”和时间之间有一个空格。如果要在单元格中插入当前时间，则按Ctrl+Shift+;键。了解Excel公式的错误值经常用Excel的朋友可能都会遇到一些莫名奇妙的错误值信息：#N/A！、#VALUE！、#DIV/O！等等，出现这些错误的原因有很多种，如果公式不能计算正确结果，Excel将显示一个错误值，例如，在需要数字的公式中使用文本、删除了被公式引用的单元格，或者使用了宽度不足以显示结果的单元格。以下是几种常见的错误及其解决方法。1．#####！原因：如果单元格所含的数字、日期或时间比单元格宽，或者单元格的日期时间公式产生了一个负值，就会产生#####！错误。解决方法：如果单元格所含的数字、日期或时间比单元格宽，可以通过拖动列表之间的宽度来修改列宽。如果使用的是1900年的日期系统，那么Excel中的日期和时间必须为正值，用较早的日期或者时间值减去较晚的日期或者时间值就会导致#####！错误。如果公式正确，也可以将单元格的格式改为非日期和时间型来显示该值。2．#VALUE!当使用错误的参数或运算对象类型时，或者当公式自动更正功能不能更正公式时，将产生错误值#VALUE!。原因一：在需要数字或逻辑值时输入了文本，Excel不能将文本转换为正确的数据类型。解决方法：确认公式或函数所需的运算符或参数正确，并且公式引用的单元格中包含有效的数值。例如：如果单元格A1包含一个数字，单元格A2包含文本"学籍"，则公式"=A1+A2"将返回错误值#VALUE!。可以用SUM工作表函数将这两个值相加（SUM函数忽略文本）：=SUM（A1:A2）。原因二：将单元格引用、公式或函数作为数组常量输入。解决方法：确认数组常量不是单元格引用、公式或函数。原因三：赋予需要单一数值的运算符或函数一个数值区域。解决方法：将数值区域改为单一数值。修改数值区域，使其包含公式所在的数据行或列。3．#DIV/O!当公式被零除时，将会产生错误值#DIV/O!。原因一：在公式中，除数使用了指向空单元格或包含零值单元格的单元格引用（在Excel中如果运算对象是空白单元格，Excel将此空值当作零值）。解决方法：修改单元格引用，或者在用作除数的单元格中输入不为零的值。原因二：输入的公式中包含明显的除数零，例如：=5/0。解决方法：将零改为非零值。4．#NAME?在公式中使用了Excel不能识别的文本时将产生错误值#NAME?。原因一：删除了公式中使用的名称，或者使用了不存在的名称。解决方法：确认使用的名称确实存在。选择菜单"插入"|"名称"|"定义"命令，如果所需名称没有被列出，请使用"定义"命令添加相应的名称。原因二：名称的拼写错误。解决方法：修改拼写错误的名称。原因三：在公式中使用标志。解决方法：选择菜单中"工具"|"选项"命令，打开"选项"对话框，然后单击"重新计算"标签，在"工作薄选项"下，选中"接受公式标志"复选框。原因四：在公式中输入文本时没有使用双引号。解决方法：Excel将其解释为名称，而不理会用户准备将其用作文本的想法，将公式中的文本括在双引号中。例如：下面的公式将一段文本"总计："和单元格B50中的数值合并在一起：="总计："&B50原因五：在区域的引用中缺少冒号。解决方法：确认公式中，使用的所有区域引用都使用冒号。例如：SUM（A2:B34）。5．#N/A原因：当在函数或公式中没有可用数值时，将产生错误值#N/A。解决方法：如果工作表中某些单元格暂时没有数值，请在这些单元格中输入"#N/A"，公式在引用这些单元格时，将不进行数值计算，而是返回#N/A。6．#REF!当单元格引用无效时将产生错误值#REF！。原因：删除了由其他公式引用的单元格，或将移动单元格粘贴到由其他公式引用的单元格中。解决方法：更改公式或者在删除或粘贴单元格之后，立即单击"撤消"按钮，以恢复工作表中的单元格。7．#NUM！当公式或函数中某个数字有问题时将产生错误值#NUM！。原因一：在需要数字参数的函数中使用了不能接受的参数。解决方法：确认函数中使用的参数类型正确无误。原因二：使用了迭代计算的工作表函数，例如：IRR或RATE，并且函数不能产生有效的结果。解决方法：为工作表函数使用不同的初始值。原因三：由公式产生的数字太大或太小，Excel不能表示。解决方法：修改公式，使其结果在有效数字范围之间。8．#NULL！当试图为两个并不相交的区域指定交叉点时将产生错误值#NULL！。原因：使用了不正确的区域运算符或不正确的单元格引用。解决方法：