基于STC52单片机控制GPS和GSM的儿童防走失系统设计
基于STC52单片机控制GPS和GSM的儿童防走失系统设计[20200408101645]
摘 要
鉴于生活中经常发生一些儿童丢失的问题，儿童防走失装置开始进入人们的视野。本文设计了一个基于单片机控制GPS和GSM的儿童防走失系统，从而保证儿童的安全。
本课题的设计是以STC52单片机为控制核心的儿童防走失系统。系统包括子机和主机两个部分，使用时，子机放置在儿童身上，主机由家长携带。子机中包含了一个STC52单片机、GPS定位芯片和GSM通信芯片。子机通过定位芯片进行定位后，将定位的信息通过通信芯片使用GSM无线通信网络传送到主机上。父母就可以根据主机上面的信息找到儿童的位置。
本课题使用GPS定位技术，具有定位准确，定位时间短等优点。随着人们生活水平的提高，基于单片机控制GPS和GSM的儿童防走失系统将会有更加广泛的应用。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机GPSGSM防走失系统
目 录
1、绪论 1
1.1系统的设计背景 1
1.2国内外研究现状及发展趋势 1
1.3本课题所研究的内容 2
2、 儿童防走失系统的方案设计 3
2.1系统的方案确定 3
2.2系统的总体设计及工作原理 3
3、儿童防走失系统的硬件设计 5
3.1单片机系统板的硬件设计 5
3.1.1单片机模块（STC89C52） 5
3.1.2单片机系统板的电源设计 6
3.2 GPS定位模块（G591） 7
3.2.1 GPS定位的简介及工作原理 7
3.2.2 GPS模块的选择 8
3.2.3定位模块的硬件设计 9
3.3 GSM通信模块（TC35） 10
3.3.1 GSM通信的简介 10
3.3.2 GSM模块的选择 10
3.3.3通信模块的硬件设计 12
4、儿童防走失系统的软件设计 14
4.1软件设计概要 14
4.2程序设计分析 14
4.2.1 主程序设计 14
4.2.2通信模块收发短信的程序设计 16
4.2.2 GPS定位模块定位程序设计 17
5、系统调试 18
5.1 系统实物 18
5.2 系统调试结果 18
结论与展望 20
参考文献 21
附 录 22
1、通信模块收发短信代码： 22
2、定位模块定位主程序： 27
致 谢 28
1、绪论
1.1系统的设计背景
我们生活在一个和平的年代，没有残酷的战争，但是社会上的悲剧还是时有发生。例如一些儿童丢失，儿童被拐卖事件等等。当你浏览网页新闻和报纸时，儿童丢失甚至致死的新闻经常占据着头条的位置，看到这些，人们无不愤慨，希望能够严惩凶手，能够找回我们亲爱的宝贝。但是大多时候，碍于线索有限，丢失的儿童大多都没有被找回。根据公安机关官方的统计数字，我国每年大概有20万左右的儿童丢失，在计划生育的国策下，他们大多只有一个孩子，失去了一个孩子，意味着中国又多了一个失独家庭，整个社会的幸福感也跟着降低了。但是丢失后被找回的人数微乎其微，仅占0.1%。面对这样的数据，这样的现实，除了痛心，最要做的就是考虑如何减少儿童的丢失，如何减少悲剧的发生？儿童定位防走失装置可以起到很好的防范作用，减少儿童丢失的悲剧，让更少的家庭因为儿童丢失而悲痛，让更多的家庭拥有幸福。
1.2国内外研究现状及发展趋势
纵观国内外的儿童防走失装置，它们采用的方法不太一样，工作原理也不一样，从而性能不同。有的产品就是简单的采用无线电收发原理，或者对无线电波进行传输以提高抗干扰能力，或者在接收机中设置定向电路确定儿童方位。2004年，美国成功研制了一款名叫“星表”的装置，可以确定孩子的确切位置。2005年，法国成功的研制了一款防走失电话手镯，命名为“COLOMBA”。这个手镯利用GPS定位系统，可以为阿尔茨海默氏患者（在临床上表现为记忆障碍、执行功能障碍和视空间技能损害等全面性痴呆 特征的患者）提供一些帮助[1] 。
现有的防走失装置总体上有四种。第一种是基于单片机控制的双模式防走失装置[2]；第二种基于无线传感器网络的儿童防走失装置[3]；第三种基于Zigbee技术的防走失装置[4]；第四种使用语音芯片设计的防走失电子手镯[5]。
第一种防走失装置是以单片机为控制核心，并可以在无线信号和移动信号两种数据传输模式下进行工作。通过控制GPS定位芯片，芯片自动处理数据，获得儿童所在的地理位置的经纬度信息。通过某种方式可以将经纬度数据传送到父母手中的智能手机，并开发出一套完全适应于安卓操作系统的儿童防走失系统软件，软件可以进行经纬度数据处理，并将地理信息以地图形式显示出来。第二种防走失装置可对儿童的安全起到很好的保护，系统由子机、母机和主机三部分组成。儿童身上随身携带子机，儿童监护人随身携带母机。子机和母机可以通过无线电发射模块和接收模块进行无线电数据通讯，主机用来与防护区域内的无线传感器节点相连接。当儿童离开系统预设的报警范围后子机就会向母机发送报警信息，同时将儿童的所在方位在主机上显示，实现了对儿童安全的实时性、区域性监测，从而保证了儿童的安全。第三种是使用Zigbee技术的防走失装置。Zigbee技术是一种短距离无线网络技术[6]。它的优点在于低成本、超低功耗、低数据率和高可靠性。利用Zigbee技术能够构成一个庞大而有效的数据网络传输平台。通过构建一个无线传感器网络，并设定一定的活动范围，例如社区等，可以监测老年人群的相对位置，在使用者即将脱离监控范围时进行报警提醒。第四种的防走失装置是设计一个以语音芯片为核心的防走失电子手镯。系统可以实现声音的录入、存储和播放等功能。装置的外形设计为手镯或者是手表的形式，做到了体积较小且使用方便及存储信息时间长与提取信息简单等。
随着技术的进步，未来的儿童防走失系统将会向体积更小、携带更方便、定位更加准确、更加智能化和价格便宜等方向发展。
1.3本课题所研究的内容
通过设计一个儿童防走失系统，让父母可以时刻了解到自己孩子的位置，掌控孩子的安全，对儿童的走失起到一个很好的预防作用。
根据单片机的引脚特点和应用情况，同时结合新一代的高性能定位芯片和GSM通信技术设计出一种使用方便、性能良好的儿童防走失系统。系统以单片机控制为核心。基于单片机控制的儿童防走失系统的主要研究内容：
（1）系统的方案确定：比较现有的几种不同的儿童防走失装置，确定本课题的设计方案，画出系统的整体框架图。
（2）系统的硬件设计部分：由硬件原理确定系统使用的主要模块。
（3）系统的软件设计部分：根据系统要实现的功能画出主程序流程图，以及通信模块收发短信及定位模块定位的程序流程图，然后编写调试代码。
2、儿童防走失系统的方案设计
2.1系统的方案确定
现在的儿童防走失系统设计方案主要有四种。论文绪论部分已经详细的介绍了四种设计的工作原理。第一种设计方案的优点在于体积较小和结构简单，缺点在于适用距离较短，没有办法判别儿童的方向，信号容易受到干扰。第二种设计方案可以做到实时性的监测，保证了儿童在一定的区域内的实时位置可见，缺点在于不能够满足任何地点的实时性监测，从而限制了它的应用。第三种设计方案与第二种类似，需要在一定的区域（社区）建立一个无线传感器网络，可以动态监测使用者的行踪，但是系统还需要提高定位的精度、信息的安全性和系统的稳定性及实用性。第四种设计方案是使用一个语音存储芯片来设计一个提醒器，但是不能进行定位，只能依靠好心人或者是警察根据语音存储的内容来实现防走失的功能。
本课题参考借鉴第一种设计方法，采用GPS定位芯片进行精准定位，然后在它的基础上加入了GSM通信模块，这样，系统就可以实现不受距离和时间限制，实现任意位置的全天候连续定位。
摘 要
鉴于生活中经常发生一些儿童丢失的问题，儿童防走失装置开始进入人们的视野。本文设计了一个基于单片机控制GPS和GSM的儿童防走失系统，从而保证儿童的安全。
本课题的设计是以STC52单片机为控制核心的儿童防走失系统。系统包括子机和主机两个部分，使用时，子机放置在儿童身上，主机由家长携带。子机中包含了一个STC52单片机、GPS定位芯片和GSM通信芯片。子机通过定位芯片进行定位后，将定位的信息通过通信芯片使用GSM无线通信网络传送到主机上。父母就可以根据主机上面的信息找到儿童的位置。
本课题使用GPS定位技术，具有定位准确，定位时间短等优点。随着人们生活水平的提高，基于单片机控制GPS和GSM的儿童防走失系统将会有更加广泛的应用。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机GPSGSM防走失系统
目 录
1、绪论 1
1.1系统的设计背景 1
1.2国内外研究现状及发展趋势 1
1.3本课题所研究的内容 2
2、 儿童防走失系统的方案设计 3
2.1系统的方案确定 3
2.2系统的总体设计及工作原理 3
3、儿童防走失系统的硬件设计 5
3.1单片机系统板的硬件设计 5
3.1.1单片机模块（STC89C52） 5
3.1.2单片机系统板的电源设计 6
3.2 GPS定位模块（G591） 7
3.2.1 GPS定位的简介及工作原理 7
3.2.2 GPS模块的选择 8
3.2.3定位模块的硬件设计 9
3.3 GSM通信模块（TC35） 10
3.3.1 GSM通信的简介 10
3.3.2 GSM模块的选择 10
3.3.3通信模块的硬件设计 12
4、儿童防走失系统的软件设计 14
4.1软件设计概要 14
4.2程序设计分析 14
4.2.1 主程序设计 14
4.2.2通信模块收发短信的程序设计 16
4.2.2 GPS定位模块定位程序设计 17
5、系统调试 18
5.1 系统实物 18
5.2 系统调试结果 18
结论与展望 20
参考文献 21
附 录 22
1、通信模块收发短信代码： 22
2、定位模块定位主程序： 27
致 谢 28
1、绪论
1.1系统的设计背景
我们生活在一个和平的年代，没有残酷的战争，但是社会上的悲剧还是时有发生。例如一些儿童丢失，儿童被拐卖事件等等。当你浏览网页新闻和报纸时，儿童丢失甚至致死的新闻经常占据着头条的位置，看到这些，人们无不愤慨，希望能够严惩凶手，能够找回我们亲爱的宝贝。但是大多时候，碍于线索有限，丢失的儿童大多都没有被找回。根据公安机关官方的统计数字，我国每年大概有20万左右的儿童丢失，在计划生育的国策下，他们大多只有一个孩子，失去了一个孩子，意味着中国又多了一个失独家庭，整个社会的幸福感也跟着降低了。但是丢失后被找回的人数微乎其微，仅占0.1%。面对这样的数据，这样的现实，除了痛心，最要做的就是考虑如何减少儿童的丢失，如何减少悲剧的发生？儿童定位防走失装置可以起到很好的防范作用，减少儿童丢失的悲剧，让更少的家庭因为儿童丢失而悲痛，让更多的家庭拥有幸福。
1.2国内外研究现状及发展趋势
纵观国内外的儿童防走失装置，它们采用的方法不太一样，工作原理也不一样，从而性能不同。有的产品就是简单的采用无线电收发原理，或者对无线电波进行传输以提高抗干扰能力，或者在接收机中设置定向电路确定儿童方位。2004年，美国成功研制了一款名叫“星表”的装置，可以确定孩子的确切位置。2005年，法国成功的研制了一款防走失电话手镯，命名为“COLOMBA”。这个手镯利用GPS定位系统，可以为阿尔茨海默氏患者（在临床上表现为记忆障碍
现有的防走失装置总体上有四种。第一种是基于单片机控制的双模式防走失装置[2]；第二种基于无线传感器网络的儿童防走失装置[3]；第三种基于Zigbee技术的防走失装置[4]；第四种使用语音芯片设计的防走失电子手镯[5]。
第一种防走失装置是以单片机为控制核心，并可以在无线信号和移动信号两种数据传输模式下进行工作。通过控制GPS定位芯片，芯片自动处理数据，获得儿童所在的地理位置的经纬度信息。通过某种方式可以将经纬度数据传送到父母手中的智能手机，并开发出一套完全适应于安卓操作系统的儿童防走失系统软件，软件可以进行经纬度数据处理，并将地理信息以地图形式显示出来。第二种防走失装置可对儿童的安全起到很好的保护，系统由子机、母机和主机三部分组成。儿童身上随身携带子机，儿童监护人随身携带母机。子机和母机可以通过无线电发射模块和接收模块进行无线电数据通讯，主机用来与防护区域内的无线传感器节点相连接。当儿童离开系统预设的报警范围后子机就会向母机发送报警信息，同时将儿童的所在方位在主机上显示，实现了对儿童安全的实时性、区域性监测，从而保证了儿童的安全。第三种是使用Zigbee技术的防走失装置。Zigbee技术是一种短距离无线网络技术[6]。它的优点在于低成本、超低功耗、低数据率和高可靠性。利用Zigbee技术能够构成一个庞大而有效的数据网络传输平台。通过构建一个无线传感器网络，并设定一定的活动范围，例如社区等，可以监测老年人群的相对位置，在使用者即将脱离监控范围时进行报警提醒。第四种的防走失装置是设计一个以语音芯片为核心的防走失电子手镯。系统可以实现声音的录入、存储和播放等功能。装置的外形设计为手镯或者是手表的形式，做到了体积较小且使用方便及存储信息时间长与提取信息简单等。
随着技术的进步，未来的儿童防走失系统将会向体积更小、携带更方便、定位更加准确、更加智能化和价格便宜等方向发展。
1.3本课题所研究的内容
通过设计一个儿童防走失系统，让父母可以时刻了解到自己孩子的位置，掌控孩子的安全，对儿童的走失起到一个很好的预防作用。
根据单片机的引脚特点和应用情况，同时结合新一代的高性能定位芯片和GSM通信技术设计出一种使用方便、性能良好的儿童防走失系统。系统以单片机控制为核心。基于单片机控制的儿童防走失系统的主要研究内容：
（1）系统的方案确定：比较现有的几种不同的儿童防走失装置，确定本课题的设计方案，画出系统的整体框架图。
（2）系统的硬件设计部分：由硬件原理确定系统使用的主要模块。
（3）系统的软件设计部分：根据系统要实现的功能画出主程序流程图，以及通信模块收发短信及定位模块定位的程序流程图，然后编写调试代码。
2、儿童防走失系统的方案设计
2.1系统的方案确定
现在的儿童防走失系统设计方案主要有四种。论文绪论部分已经详细的介绍了四种设计的工作原理。第一种设计方案的优点在于体积较小和结构简单，缺点在于适用距离较短，没有办法判别儿童的方向，信号容易受到干扰。第二种设计方案可以做到实时性的监测，保证了儿童在一定的区域内的实时位置可见，缺点在于不能够满足任何地点的实时性监测，从而限制了它的应用。第三种设计方案与第二种类似，需要在一定的区域（社区）建立一个无线传感器网络，可以动态监测使用者的行踪，但是系统还需要提高定位的精度、信息的安全性和系统的稳定性及实用性。第四种设计方案是使用一个语音存储芯片来设计一个提醒器，但是不能进行定位，只能依靠好心人或者是警察根据语音存储的内容来实现防走失的功能。
本课题参考借鉴第一种设计方法，采用GPS定位芯片进行精准定位，然后在它的基础上加入了GSM通信模块，这样，系统就可以实现不受距离和时间限制，实现任意位置的全天候连续定位。
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