基于单片机的老人小孩防丢控制器

黄德钦+罗鸿+阮正鑫

【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STCl2C5A60S2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】防丢装置；单片机；GPS模块；GSM模块；双串口；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

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.l%的人能够回到自己的家庭。目前已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，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：

伴随GSM技术的成熟，GPS的信号传送已经由电台、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 硬件电路设计

定位系统由控制单元单片机（STCl2C5A60S2）、GPS定位模块（Ublox NEO 6M）、GSM模块（SIM900A）、LCD显示模块（LCDl2864）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]

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“OK”，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=“+86l380xxxx500”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=“+86XXXXXXXXXXX”回车，将所需发送的信息编辑程包，在text（或是PDU信息）格式下，发送信息至对方收信人，若模块返回值为“OK”，则表示信息发送成功。[2]

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；[6]采用KickStar技术，首次定位时长（TTFF）不大于l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AssistNow Online和AssistNow Offline等A-GPS服务；并且以5Hz的定位更新速率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。[3]

5 终端软件设计方案

软件流程如下图3。

软件运行过程中，5l单片机从串口l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（display.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l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l。

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，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[J].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[J].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[J].无线互联科技，2015.

[4]陈文强.基于AT89C52单片机的β-γ智能岩心编录仪的设计[D].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[D].山东大学硕士学位论文，2016：02.

[6]王兴，黄虎，基于MCU和CPLD的二次雷达应答机在航空体育中的应用[J].中国集成电路，2013：5：81-84.

[责任编辑：汤静]