【基于单片机的儿童防走失模块设计11000字】

基于单片机的儿童防走失模块设计摘要近年来,我国儿童意外走失或恶意拐卖幼小儿童等恶性事件在总犯罪事件中所占的比例不断上升,我们经常可以在各种新闻上看到寻找丢失儿童的消息。而日益复杂的生活环境同时也给没有自身保护能力的儿童的安全带来越来越多的不确定因素。对此,帮助成年人对儿童进行实时定位监控,并及时获取具体位置就显得尤为重要。目前,全球定位系统GPS在科技发展领域有着不可替代的地位,同时全球移动通信系统GSM也已经迈入了新的时代。目前,基于GPS/GSM的儿童防走失系统的设计也在科技不断发展的同时已经得到了进一步 本次儿童防走失模块的设计及开发主要是基于STM32型单片机作为主要控制模块,利用GPS定位技术实现实时定位、GSM通信技术作为终端硬件通信平台,在室外的环境条件下实现对儿童所处位置进行实时定位的功能需求，同时对各个模块以及STM32单片机控制模块进行了具体功能上的阐述。 对于系统的最终演示分析环节,通过演示的结果可以显示出,GPS定位以及GSM通信系统的各个模块均能正常且良好的运行,可以对被监测的对象进行实时监控以及位置信息的获取,从而达到防止儿童走失的功能要求。关键字:GPS;GSM;定位;单片机目录TOC\o"1-3"\h\u第1章 绪论 11.1 选题背景及意义 11.2 国内外发展现状 21.3 主要研究内容 2第2章 儿童防走失模块的总体设计方案 32.1总体方案设计及思路 32.2相关技术分析 42.2.1定位技术的选择 42.2.2数据传输平台的选择 4第3章 防走失系统的硬件平台 53.1终端微处理器芯片 53.1.1芯片的选择 53.1.2微处理器芯片的特点 63.2终端位置定位模块 73.2.1GPS定位系统介绍 73.2.2GPS定位系统组成及测量原理 73.2.3GPS定位技术特点 73.2.4NEO-6M电路 83.3终端无线通信模块 83.3.1GSM系统组成 83.3.2SIM800A电路 93.4LCD显示模块 93.5报警模块 10第4章 防走失系统的软件设计 104.1终端软件设计 104.2STM32型单片机软件设计 104.3PS模块程序设计 114.4GSM通信模块程序设计 124.4.1AT指令 134.4.2短消息格式 134.5报警功能设计 13第5章 防走失系统的实现与测试 135.1儿童防走失功能的实现 145.2用户连接功能实现 145.3系统测试与分析 145.3.1系统功能测试与分析 145.3.2测试结果 14第6章 总结与展望 14参考文献 16附录 18绪论随着近些年来网络技术的高速发展以及智能移动设备的不断进步与成熟,手机所拥有的性能也越来越强大和完善,也能够逐渐满足人们日常生活和工作的基本需求,但是当手机不断方便人们日常生活的同时,同样也可以对社会生活起到许多重要的积极作用,比如防走失智能设备的开发,这些智能设备大多利用现有的定位技术以及通信系统,在手机上安装相应的软件后实现实时定位以及定位的功能。本文主要对毕业设计所选课题的研究开发背景及研究依据和意义进行了一定的阐述,继而对现有的定位技术在国内外的发展及研究现状进行了相关讨论并对其未来的发展前景做出了一定的预测,提出了现有的定位技术所存在的根本性问题、缺陷以及未来发展可能存有的挑战,从而得出了本次研究设计课题的意义及必要性,最后得出本次设计所使用的主要研究方法以及所要实现的具体功能。选题背景及意义未成年儿童在社会生活中作为极其缺乏自我保护能力的弱势群体,其自身的安全保障问题一直是社会的热点话题,缺少个人生存能力的他们需要家长的时刻保护,但由于家长们还要承担繁重的工作,导致无法对儿童保持无微不至的看护。因此,我们急需从智能技术手段和智能设备的开发等方面出发来进一步加强对儿童安全的自我保护。对于缺乏自我保护能力的儿童意外走失或被恶意拐卖等问题,本课题将设计一款具有准确的远程实时定位,并能够将具体位置等实时情况及时通讯给家长并自动报警的儿童防走失系统,以达到能够实时确认儿童是否安全,并在发生紧急情况时第一时间给予保护措施的目的。 全球定位系统(GlobalPositioningSystems)定位技术，即GPS定位技术，完全能够应用于室外等大范围空间,在定位技术中有着得天独厚的地位,可以称之为当前智能科技发展中最为广泛使用的现代定位技术。GPS定位技术具有24颗卫星，平均每4个定位卫星分布于1个卫星轨道,使得需要定位的儿童无论处于地球上的任何地理位置，在获取其具体经纬度时，都能够同时观察到多颗定位卫星的存在。通过对已知定位信息的卫星到用户端GPS设备之间实际距离的准确测量,总结出多个定位卫星的数据最终确定当前儿童的具体位置。GPS定位系统因为自身具有覆盖范围广、定位准确度高、实时性好、24小时不间断的位置测量等优势,已经充分应用进车辆导航、大气物理观测、工程测量的陆地范围等以导航技术为基础的领域中,极大提高了人们的生活效率,能够促进国民经济的更高速发展上。综合以上原因,本文采用的是基于GPS定位系统的儿童防走失模块,其设计意义在于从根本上解决儿童走失或被恶意拐卖等对社会秩序造成严重破坏的问题。儿童通过防走失系统可以在与家长走失或遇到意外危险的情况下,向家长以及周围人发出报警信号进行求助;同时,家长也可以在与孩子走失的情况下,第一时间发现孩子的具体位置并进行报警等一系列措施,实现儿童防走失系统设计的基本需求。国内外发展现状儿童防走失系统的实现依靠的是智能手机功能的不断发展以及逐渐成熟,以及智能防走失设备的出现。由防走失设备配合智能手机终端应用程序的连接,实现对儿童进行实时定位监控的功能要求,保障儿童的自身安全。对于儿童防走失系统的整体设计,首先应明确如何发现儿童走失以及走失后需要进行的主要设计原则以及功能要求[1]。在目前的定位技术发展中,儿童防走失设备主要由GPS定位技术、超声波定位技术、WIFI技术三种技术实现定位功能[1],在目前所开发的基于GPS定位技术的智能防走失系统中,定位系统总体的硬件电路包含单片机控制模块、GPS定位模块、GSM通信模块、SOS报警模块四个主要模块[2]。GPS定位模块负责接收儿童的实时定位数据、GSM通信模块负责在儿童和使用监控的用户之间传递信息[3]。GPS定位技术的主要工作原理为通过接受定位卫星的广播星历,从而得出儿童所在的位置、速度等信息,然后将获取到的信息利用相应的NMEA0183协议进行进一步的封装,并经由对应串口发送给嵌入式数据处理中心进行处理,最后在屏幕显示出实时获取到的卫星定位的经、纬度坐标[4]。基于蓝牙连接技术的防走失系统，主要利用蓝牙模块的信号状态来实现与手机无线连接的功能和实现报警提示的通信功能[5]。由于蓝牙定位技术具有低功耗、安全性高、抗干扰能力强、寿命长等特点[6]。当在网络基本完全覆盖的环境下，国内WIFI定位技术在现今科技发展中拥有着巨大的突破和光明的发展前景[7],并且目前所使用的WIFI技术在指纹库采集成本、定位精度以及所使用的匹配方法等方面都在一点点进步。但WIFI定位技术也同样在室外定位方面拥有一定的缺点:信号容易受到干扰、受到网络覆盖的限制等[8]。主要研究内容本次儿童防走失模块的设计基本功能要求是实现在室外环境下对儿童进行实时的位置监测,因此在系统总体功能设计的过程中应该满足以下需求:1.能够对儿童的位置进行实时定位:监护人可对儿童进行具体、准确的实时定位,得到儿童所在位置的详细经、纬度等位置信息,使监护人能够在第一时间准确获取其是否安全的信息。2.位置信息数据的传输:本次的防止儿童走失模块设计将监护人手机与终端模块进行连接,通过GSM平台传输被监控对象的具体位置信息,接收监护人绑定的手机发来的获取GPS定位的请求短信息,在单片机控制模块进行数据处理及相应判断后令终端模块向手机发送其具体的经、纬度。3.蜂鸣器报警功能:(1)儿童遭遇突发的危险情况时，或离开初始设置的范围且断开连接时,儿童可以主动按下手持智能防走失设备上的报警键,模块会立即将实时的位置信息发送到监护人的手机上,同时会触动报警铃声响起,以此避免恶性时间的发生。(2)当监护人在查询位置时，发现儿童离开预设的安全范围时,可触发终端报警信号,以防止儿童走失或恶意拐卖等恶性事件的发生。儿童防走失模块的总体设计方案2.1总体方案设计及思路本次设计开发的儿童防走失系统设计应主要完成三种功能[9]:(1)发现儿童走失后可远程启动报警信号:当儿童与家长端绑定的手机断开连接后,父母绑定终端模块的手机能够远程发出信号并触发儿童端的报警信号;(2)父母可以主动对儿童的具体位置信息进行查询;(3)儿童可主动使用终端模块上的报警按键进行求助:当孩子发现与父母走失或遇到意外危险时,可以自己主动按下蜂鸣器报警按键向监护人或身边人群立即进行求助。 根据以上所提到的基本需求，本次儿童防走失系统设计应包含单片机主控制模块、电源供电模块、蜂鸣器报警模块、定位模块、通信模块以及位置显示模块。其中,使用的定位模块主要对儿童所在的实时位置数据进行获取;通信模块在单片机模块的具体控制下将获取到的儿童具体位置信息以经纬度的形式发送到监护人绑定的手机上;单片机控制模块负责对获取的定位信息进行数据处理并做进一步分析,根据设置的安全范围对终端所在的位置做出相应判断;电源模块为设备提供直流电压，保证整个系统能够正常运行。2.2相关技术分析本次设计的儿童防走失系统主要使用GPS定位技术,并对GSM通信技术展开了重点的分析与研究。GPS用来进行对被监护人的实时定位,GSM实现与监护人的实时短信接收，以确保儿童的安全,各个部分充分发挥其相应的功能及优势,本次设计实现具体的模块化并且效率化。2.2.1定位技术的选择在儿童防走失智能设备的技术开发过程中,国内外市场已经出现了多种室内外定位系统的设计方案,其解决的方法也略有不同,所利用的定位技术也不同,防走失智能设备主要分为四大类,一类是基于卫星在全球范围内进行实时定位、导航的GPS定位技术所开发研究的儿童防走失智能系统。GPS定位系统目前正在作为最好的全球卫星导航系统以及最新一代的精密卫星定位系统应用于海、陆、空等各种技术领域,并且拥有极其广阔的发展的前景[10]。一类是基于蓝牙4.0技术的定位设备开发，蓝牙技术是一种能够支持终端设备实现通信的无线定位技术，同时也是一种能够实现无线数据接收和语音通信开放的全球规范技术。蓝牙定位技术目前已经大量应用于电子智能设备领域中。基于蓝牙定位技术开发的防走失智能设备,可以通过移动设备及终端之间的无线信息交换对两者之间的距离进行判断,并利用LBS技术获取被监护对象的具体位置信息[11]。但蓝牙技术仅限于在室内有限范围10m内进行短距离的通信连接,无法实现室外大范围的远程定位。一类是基于WIFI技术的定位，WIFI定位技术则需要在全网络覆盖的情况下才可以实现连接并实时监控的作用。其他常见的定位技术还有:超宽带技术、射频识别技术、ZigBee技术以及超声波定位技术等,但这些定位技术在实现室外远程防走失系统的基本功能方面也都或多或少地存在一定程度上的缺陷和局限性。不管是哪种类型的儿童防走失设备都需要配合移动终端的使用才能实现对儿童实时定位的功能,总结以上的儿童智能防走失系统的实现,不同的设计方案都是通过利用不同的定位技术进行独立的设计与开发。通过比较其优缺点,最后确定了基于STM32单片机的儿童防走失模块中定位模块的设计构思,通过GPS定位技术计算出儿童的具体位置,通过GSM通信技术将获取到的具体经、纬度位置信息数据发送给儿童的监护人,从而实现对其的保护。2.2.2数据传输平台的选择 GSM通信平台是现有开发的全球移动通讯系统中应用最普遍的移动设备标准,同时也是通信领域中发展最完整的平台。我们可以通过GSM通信技术的应用总结出GSM通信平台具有以下特点:1.GSM通信覆盖的范围广，便于进行室外大范围的通信。 2.GSM通信技术拥有多视角的信息通讯,能够方便不同类型的用户对终端进行实时监控的需求。 3.GSM通信系统抗干扰能力强,在外界环境变化的情况下也能拥有良好的通信效果。通过深刻分析整个系统的传输速度、任务完成效率以及开发成本等基本严格考虑,最终决定本次设计采用GSM通信网络作为定位监护系统的通信平台。防走失系统的硬件平台儿童防走失定位系统的硬件电路由5个基本部分组成,即单片机电路控制电路、GPS定位电路、GSM通信电路、电源供电电路、位置显示电路。其中GPS定位电路的设计为儿童防走失系统电路设计的基本组成部分。儿童防走失系统硬件电路组成如图3-1所示。GPS定位模块单片机模块GPS定位模块单片机模块电源模块电源模块GSM通信模块GSM通信模块显示模块显示模块报警模块报警模块图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s11儿童防走失系统硬件电路组成框图3.1终端微处理器芯片3.1.1芯片的选择整个系统中最核心的模块单元是单片机控制模块，其在系统中起到了不可缺少的重要作用。因此要从多个方面考虑单片机型号的选择[12]：1.整个系统设计完成的复杂程度：对GPS定位信号的分析与处理、对GSM通信模块所接收的位置信息进行采集和判断。2.单片机处理数据的效率：GPS定位的同时需要对儿童是否离开安全范围进行相应的准确判断，因此需要有更快的处理速度和更高的准确度。3.提高系统总体运行的可靠程度及稳定性等非功能性需求。4.尽可能控制系统的开发成本，使其在合理的价格内完成整个课题的设计。综合上述分析的四个方面，在本次终端的设计中，选用STM32F103x8型单片机。3.1.2微处理器芯片的特点单片机最小控制系统包含3个部分：单片机控制模块、复位电路、晶振电路。STM32型单片机可应用于低功耗且功能强大的微型计算机的系统设计中，比如：智能家电、建筑、报警装置以及便携式医疗设备等，因此，STM32芯片可以有效提高整体系统的运行效率和稳定性，且可以降低一定的生产成本。本次儿童防走失系统的设计采用STM32F103x8型单片机，可充分满足系统所需的GPS定位、GSM通信模块的功能要求，相较于其他单片机芯片具有更高的运行速度且不易受外界的干扰。同时，为了使系统可以正常进行初始化使用，防止出现死机等运行问题，本次系统还设置了复位电路，通过按键进行初始化设置。STM32F103x8型单片机原理图如图3.2所示。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s12STM32F103x8型单片机原理图STM32F103x8芯片是拥有32位基于ARM核心的带有64K字节闪存的微型控制器，且拥有睡眠、停机等低功耗模式。拥有多达80个快速输入/输出接口、7个定时器以及9个通信接口[13]。由以上特点可知，通过采用STM32型单片机使得整体儿童防走失系统的稳定性、数据分析效率以及功耗的问题都在一定程度上得到了解决。3.2终端位置定位模块3.2.1GPS定位系统介绍全球定位系统(GlobalPositioningSystems)定位技术，即GPS定位技术，完全能够应用于室外等大范围空间,在定位技术中有着得天独厚的地位,可以称之为当前智能科技发展中最为广泛使用的现代定位技术。GPS定位技术具有24颗卫星，平均每4个定位卫星分布于1个卫星轨道,使得需要定位的儿童无论处于地球上的任何地理位置，在获取其具体经纬度时，都能够同时观察到定位卫星的存在。通过对位置信息已知的卫星到移动用户端GPS定位模块之间实际距离的准确测量,总结多个定位卫星的测量数据最终确定当前儿童的具体位置。GPS定位系统因为自身具有覆盖范围广、定位准确度高、实时性好、24小时不间断的位置测量等优势,已经充分应用到车辆导航系统、大气物理观测、陆地范围上的工程测量等以定位技术为基础的领域中,极大提高了人们的生活效率,能够促进国民经济的更高速发展上。3.2.2GPS定位系统组成及测量原理GPS定位系统主要由空间、地面监控以及用户端接收三个主要部分构成[14]。地面监控部分总共包含9个卫星基站，其中1个作为主控站进行使用，3个作为信息注入站使用，其余的共同作为检测站起位置检测的功能。用户接收部分由GPS卫星接收机和GPS数据处理软件两大部分组成。GPS卫星接收机用于对儿童进行实时定位，并将接收到的待测卫星运行轨迹进行信号记载、放大及转换等工作。 GPS定位技术利用“三点定位法”来实现想要达到的定位目的。使用该方法时应首先确定好三个基本参考点，记录其具体的定位坐标以及与被测点之间的实际距离，紧接着将三个基本参考点分别作为球心、以参考点与待测点之间产生的间距为半径分别画出三个球圆周，最终得到的三个圆周交点为被测点的最终坐标，由此可得到被测点坐标的具体准确位置[16]。3.2.3GPS定位技术特点 伴随着科技的逐步成熟,GPS的发展也逐渐成熟，其相较于其他定位技术的特点也随之凸显,主要包括以下几点[15]: 1.GPS接收机凭借其体积小,重量轻的特点,易于使智能设备的开发更加人性化。 2.能够实现更加快速的定位:目前现有的GPS接收机在一般情况下可在短短1s内快速完成定位工作。 3.较长的工作时间以及更高的工作稳定性：能够24小时全天不间断进行作业,不易受到气候等客观环境因素的影响。4.定位精度更高，完成作业的准确度也相应提高。3.2.4NEO-6M电路NEO-6M模块接口原理图如图3.3所示。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s13NEO-6M模块接口原理图本次系统设计选用NEO-6M型GPS定位模块作为GPS定位模块,NEO-6M相较于其他的定位模块具有更高的追踪灵敏度和定位精确度,能够扩大防走失系统的定位覆盖面,在其他定位模块或一般GPS定位模块无法定位的范围内,都可以进行较高精度的定位。同时,该定位模块不只能够对GPS信号保持高精确度的接收,而且可以对所接收到的信号进行放大处理,并且其轻小便携的体积外形完全能够完全适用于嵌入儿童防走失功能的手持设备。3.3终端无线通信模块3.3.1GSM系统组成GSM通信系统主要由移动台子系统、网络和交换子系统、无线基站子系统以及操作维护中心四大基本子系统组成[16]。下面对这四大子系统做简单的介绍： 移动台（MS）：由用户移动终端和用户移动通讯识别卡（SIM卡）组成，在整个通信网络中供用户进行使用。 无线基站（BSS）：无线基站是系统中的基础设施部分，主要功能为接发信息（BTS）和控制平台（BSC），通过无线接口与移动台子系统相连接。 网络和交换系统（NSS）：网络和交换子系统作为整个GSM通信系统中的枢纽部分存在，起着至关重要的作用，具有系统交换和数据库功能。 操作与维护系统（OSS）：操作与维护子系统在GSM整体系统可通过其对用户以及设备进行有效管理和适当地维护。其中移动台、无线基站和网络交换三个子系统共同构成了GSM通信网络的实体部分，操作与维护子系统用来对实体部分进行操作、管理及相关维护。3.3.2SIM800A电路SIM800A电路原理图如图3.4所示。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s14SIM800A电路原理图1.VCC接+5V；2.GND接GND；3.R串口进行模块通信的接收，与单片机模块的A11相接；4.T串口进行模块通信的发送，与单片机模块的A10相接。GSM通信模块主要功能是能够完成单片机控制模块与使用用户之间进行正常、完整的短信息沟通。综合对通信模块所需的高效数据传输、需要支持短信传送等要求，本次设计采取SIM800A通信模块，支持双频GSM/GPRS，能够支持Text、PDU等多种模式的短消息接收，可以进行中、英文短信的收发，同时可以利用相应的AT命令设置定时功能。3.4LCD显示模块首先，针对本次防走失定位的设计，LCD需要根据实际的应用需求来选择，因此低功耗以及成本问题应列入必须考虑的范围。本设计中，需要达到醒目的提示效果，因此基于尺寸、功耗、材质以及价格等各种参数，选定LCD1602液晶显示屏。液晶显示接口电路原理图如图3.5所示。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s15LCD1602液晶显示接口原理图LCD液晶显示模块中PB5~PB15与单片机控制模块的B5~B9、B1、B10~B11相连接。3.5报警模块 报警模块的主要功能有2个部分：当用户绑定的手机与终端设备相连接后，若发现儿童与手机连接意外断开时，则可远程触发报警模块的蜂鸣器进行报警；当儿童主观发现自身存在危险时，也可主动报警。蜂鸣器报警模块接口原理图如图3.6所示。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s16报警模块接口原理图防走失系统的软件设计4.1终端软件设计本系统采用C语言编写单片机的主要控制程序。STM32F103x8型微处理器内置高速存储器，具有丰富的多种开发平台，因此STM32在开发平台和开发工具等方面能够丰富的选择方案。选用最合适且成本最低的开发环境能够有效提高系统整体的开发进度。本终端软件将程序下载到STM32F103x8型单片机内，可以对所编写的程序进行实时的控制及观察，当发现运行过程出现错误时可立即进行停止并修改。4.2STM32型单片机软件设计本系统的软件设计主要包括四个模块电路的软件程序设计:单片机控制模块程序、GPS定位模块程序、GSM通信模块程序以及蜂鸣器报警程序的设计。主要控制程序需要实现对GSM通信模块的控制,使其对获取的GPS定位进行判断,判断其是否存在查询位置等信息的接收请求以及儿童是否离开安全范围。若接收到位置查询的请求或判断出超出预设的安全范围,应及时发出相应指令并控制GPS定位系统进行实时位置采集并作出相应的报警反应,通过GSM通信网络将实时位置数据发送给监护人手机,并在液晶显示屏幕上进行实时经纬度的显示。其流程图如图4-1所示。开始开始系统初始化系统初始化GPS模块处理GPS模块处理是是否安全范围是是否安全范围否否SIM800A模块状态处理SIM800A模块状态处理短信命令处理是短信命令处理是数据处理否数据处理否完成是完成是图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s11单片机控制模块程序流程图4.3PS模块程序设计GPS模块主要负责对儿童当前所处的具体地理位置进行定位,以得到其位置信息,并通过对应的串口将通过GPS定位技术所获取的经、纬度位置信息传输给单片机控制模块,单片机微处理器利用所得到的具体位置信息以及相应的协议对获取到的数据进行分析处理,并判断是否超出最初设置的安全范围。GPS的通讯协议有很多种,目前普遍使用的是NMEA0183协议。(1)NMEA0183规定的通讯参数：波特率为4800字节/秒;拥有8位数据位以及1位停止位;无奇偶校验;(2)NMEA0183具体内容：GPS接收机将被监护对象所处的具体经、纬度信息进行封装,之后将处理过的数据传送给单片机控制系统,每秒更新一次定位数据。(3)GPS模块软件流程图如图4-2.单片机上电单片机上电GPS定位模块初始化GPS定位模块初始化GPS定位GPS定位GPS定位有效？GPS定位有效？串口传输否是串口传输否是判断起始位判断起始位读取GPS数据读取GPS数据否数据是否完整？否数据是否完整？否否是是存储数据存储数据图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s12是GPS定位模块程序流程图是4.4GSM通信模块程序设计本次设计的儿童防走失系统中要求使用的GSM模块能够对获取的儿童位置等数据进行传输,利用短消息形式将GPS定位信息发送给手机。4.4.1AT指令AT指令即为Attention指令,又称为贺氏指令。作为计算机和调制解调器之间的标准通信语句使用,主要利用它来实现控制对信息的应答等方面的功能。AT指令将"AT"语句作为指令开始的标志,AT指令的结束标志为回车符CR,当命令语句执行成功时返回OK作为指令应答标志,运行失败时则返回ERROR作为应答标志。4.4.2短消息格式短消息,即SMS,短信息容量最多能够输入160个字符,一般正常情况下每个字符占7位[17]。7位的数据格式为其默认的普遍格式,经常在短消息的传输中进行使用。 SMS的通信传输具有三种常用模式:(1)Block模式;(2)Text短信模式;(3)PDU模式。其中Block模式为最早进行使用的短消息格式,但其效率较低,现在并不经常使用。Text模式使用相对比较简单,但只单纯适合传输数字与字母，不能进行汉字短信的发送。PDU模式既可以对中文形式的短信进行传输，也可同时进行英文短消息的传送。4.5报警功能设计为了避免儿童丢失或被恶意拐卖的事件发生,在终端设计了报警功能。当监护人发现与儿童防走失设备断开连接时,则可触发报警模块的蜂鸣器进行报警;当儿童主观发现自身存在危险时,也可主动进行报警。MCU会首先对上一次运行结果中是否完成中断处理进行判断,如果已经完成该处理,那么MCU会对当前的报警信号进行响应,在确定接收的位置信息有效时,将具体的GPS定位发送给监护人的手机,以此达到查询位置或报警的作用,并且将具体查询到的实时位置信息显示到液晶屏幕上。防走失系统的实现与测试在上述文章中对儿童防走失系统做了详细的设计,在此设计基础上继续完成对系统的开发和实现。主要的研究内容为在STM32单片机的控制基础上对系统所包含的电路模块实现以及各个功能的实现。并结合之前所提出的对防走失模块的要求,保证设计能够顺利完成开发以及各个功能模块均可正常运行。5.1儿童防走失功能的实现 儿童防走失系统设计的核心功能,包括走失后报警功能和请求获取位置信息的功能。这两个功能都是在定位功能实现的基础上进行进一步的操作处理。5.2用户连接功能实现用户连接功能主要包括用户连接功能以及用户退出登录功能。将终端设备上电后，使用用户打开蓝牙以及相应APP进行连接查询时,搜索出终端模块的用户名,与终端模块的蓝牙通讯模组进行连接,连接成功后即可进行后续的功能运行。当不需要再进行实时定位监测后,断开连接即可结束系统运行。5.3系统测试与分析5.3.1系统功能测试与分析 由于测试的对象是系统整体功能的完整性和稳定性,在进行软件测试时,主要需要对GPS定位结果的准确性进行测试。本系统的调试内容主要包括测试各个模块电路对系统运行进行相应的测试与分析、对蜂鸣器报警功能进行测试、对定位和通信系统进行相应的测试与分析。测试流程则严格按照实际应用要求进行。(1)蜂鸣器报警功能的测试,主要是对防走失系统对被监控对象所处地区的判断、蓝牙通信连接的查看和报警信息的测试。 (2)对定位和通信系统进行测试,定位和通信功能测试主要是对位置信息的发出、接收及查看。此功能的测试需要两个用户进行,用户A负责作为监护人,用户B负责作为被监护人进行测试。5.3.2测试结果 在对防走失报警系统的各项功能需求进行测试后可知本系统能够按照设计的要求下进行使用,不同模块上本系统中均能正常运行,达到了本次设计开发的目的,提高了系统的适应性,完全符合需求。 总结与展望本课题针对现如今儿童走失或者被恶意拐卖的现象为主要调查方向,以防止儿童走失的系统为研究设计对象,以STM32单片机、GPS定位模块和GSM通信模块为系统的主要硬件电路模块进行设计。最后通过测试软硬件可得到系统完整运行的结果。本课题主要进行的研究工作包括以下几点: 分析了国内外定位系统开发以及儿童防走失系统设计的发展现状和发展前景,最终确定了本系统的整体方案与结构、系统需要实现的具体功能以及主要的定位和通信模块程序的最终确认。 根据设计的实际需要,选择性价比高、功能满足需要的STM32F103x8作为系统的核心处理器,SIM800A作为无线通信模块,最后完成硬件的主要部分。 通过软件编程实现GPS的实时定位、蜂鸣器报警、数据传输以及液晶屏显示实时位置等功能。在整体系统设计完成后,通过对系统最终的软硬件测试,确定系统所能完成的全部功能以及完成效果。 本防止儿童走失模块的设计在GPS定位技术和GSM通信技术做出了相应的研究及拓展。在现实的使用过程中,该防走失系统可以准确查询到儿童所在的位置是否超出初始设置的安全范围内,达到儿童防走失模块设计的基本需求。当儿童遭遇紧急状况或与家长走散时,可在单片机进行数据处理及分析判断后,通过相应的技术将获取的具体位置信息发送到家长的手机上,从而避免儿童发生危险。目前,由于设计的时间和对所学知识的掌握有限,本次设计仍存在许多不足,根据现有科技发展的速度及前景，可以从下面几个方面继续深入研究定位监护系统:系统在硬件方面可继续对SD卡存储模块进行扩展,引入现有已知电子地图,方便儿童走失后的快速寻找