gps定位的户外灯具防盗系统的研究
目录
一、绪论 1
（一）研究的背景 1
（二）研究的现状 1
（三）研究的内容 1
二、 户外灯具防盗系统的设计方案讨论与主要器件的介绍 3
（一）设计方案探讨 3
（二）主要芯片和模块分析 4
1.STC15F2K60S2单片机 4
2.GPS模块 6
3.检测模块 7
4.语音录放模块 9
5.语音报警模块 9
6.模拟人体红外模块 9
7.GPRS短信模块 9
（三）课题任务及分工 10
1.主要功能要求 10
2.主要性能要求 10
三、基于MCU控制器的系统硬件设计 10
（一）系统组成 11
（二） 电源模块 12
1.方案设计 12
2.电路图 12
（三）控制模块 13
1.主要模块与单片机间的通讯和控制 13
2.控制系统设计 16
（四）印制电路板设计 16
四、软件设计 18
（一） 报警子函数工作流程 19
（二） 串口协议解析工作流程 19
（三）12846液晶工作流程显示 20
（四）GPRS工作的流程图 21
五、调试结果 22
（一）软件仿真 22
（二）硬件调试 23
（三）软件调试 26
致 谢 28
参考文献 29
附录 程序 30
一、绪论
户外广告灯具是我们常见的一种广告宣传模式，它通过电子媒体，包括路牌，布标，灯箱，霓虹灯，橱窗，电子显示屏，楼宇广告为主的户外可视通讯。户外照明的实现形式是：车身广告，广告传单，物理建模广告，道路广告，建筑和屋顶后的广告，绘画，挂在户外广告。户外广告是流动型以传递为目标的广告媒体，是最古老的广告形式之一。户外广告具有高效率，成本低，维护更方便的特点，和室外照明相比，灯箱广告是户外广告的主要形式。广告灯箱由于放置在户外，其安全性已成为人
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
模式，它通过电子媒体，包括路牌，布标，灯箱，霓虹灯，橱窗，电子显示屏，楼宇广告为主的户外可视通讯。户外照明的实现形式是：车身广告，广告传单，物理建模广告，道路广告，建筑和屋顶后的广告，绘画，挂在户外广告。户外广告是流动型以传递为目标的广告媒体，是最古老的广告形式之一。户外广告具有高效率，成本低，维护更方便的特点，和室外照明相比，灯箱广告是户外广告的主要形式。广告灯箱由于放置在户外，其安全性已成为人们关心的一个问题。
（一）研究的背景
随着信息化时代的不断发展，各行各业不断的涌入，市场竞争力也不在不断的争强，因此各种传播媒介成为了企业竞争中不可或缺的一部分。由各方调查结果表明，媒体户外媒体目前是最流行的形式，作为最具有公众亲和力和应用最广泛的形式传播媒体已经成为它的优势，深得各大企业的喜爱。从静态到动态液晶灯箱，户外广告形式各具创造性，始终能因地制宜的达到宣传的目的。然而，随着不断变化的创新，户外广告为了适应市场发展需要，如今的制作成本也是越来越高，广告牌中逐步融入一些现代的元素，加一些灯光效果，然而灯光部件价值不低，所以经常出现广告牌灯具被不法分子盗窃的现象，往往因为没有设置监控或者没人值守，而无从寻找被盗部件，给广告公司造成损失，也影响了城市面容，甚至留下安全隐患。所以为了减少广告商的户外广告的风险，设计出户外广告防盗系统，这样在减少人力的情况下，为广告商降低投资成本，从而达到保护户外广告灯具的作用。
（二）研究的现状
随着技术的进步，目前传统的防盗系统已经不能满足市场的需要。经过调查发现，目前市场上主要用于户外的防盗系统有：振动电缆式、泄漏电缆式、张力围栏式等，但是他们在实际的应用中都暴露出了相应的问题：（一）振动电缆式，它的相对成本较高、电缆容易受电磁波的干扰；（二）辐射电缆式，不适合大规模使用，长度仅为100米，土壤湿度也会因地面积水或金属误报而影响报警的准确性； （三）张力围栏式，安装调试比较麻烦，低压网络的可靠性低，所引起的热膨胀和收缩温度的变化会引起误报。总的来说，目前可用的防盗系统，报警的准确性都具有一定的偏差。2013外国媒体纷纷报道，美国海军研究实验室的科学家利用射电天文技术和全球定位系统（GPS）来记录对地下核爆炸信息，通过这项研究表明，使用全球定位系统来确定密度，这是运用GPS进行地下核试验，来观察电离层电子的变化。 2014年美国内华达州大学校园内安德烈雷纳 - 德雷维安科（Andrew Derevianko）博士提出了一种新的方法来探测暗物质就是利用GPS卫星定位。在2013年更有挪威科学家运用GPS传感器组件和支持系统，用于监测病患所在位置，这项研究目前已经广泛的运用。
（三）研究的内容
本设计主要是通过太阳能光伏发电，通过锂电池充电，存储，作为电源系统。通过收集到的电量足以维持整个系统控制终端的正常工作。由于锂电池输出电压不是完全稳定的，在后级增加了LM2596降压稳压电路。控制器的外围增加了人体红外感应模块，当检测到有人靠近或偷盗时，自动通过语音报警模块提示，另外还有液晶显示、GPS定位以及GPRS短信报警模块，从而达到监控的作用。
户外灯具防盗系统的设计方案讨论与主要器件的介绍
（一）设计方案探讨
设计方案一：
此方案选择STC15F2K60S2单片机作为主控芯片，通过用GPS模块和GPRS模块分别实现定位功能和通信的功能。系统框图如图2-1所示。
图2-1 设计方案一系统框图
设计方案二：
此方案选择MSP430F149单片机做主控芯片，用北斗模块实现定位功能，利用ZigBee模块实现通信功能。系统框图如图2-2所示。
图2-2设计方案二系统框图
方案选择：
方案一采用的STC15F2K60S2单片机端口是5V的TTL电平，5V的电平和其他外围模块之间的电平一致，能很方便的控制外围模块。GPS模块的成熟度也较高，网络上资料也比较齐全，并且定位比较准确。GPRS模块通信距离远控制方便。
方案二采用的MSP430F149单片机端口是3.3V的TTL电平，和外围模块电平匹配困难，但是它具有出色的低功耗能力。北斗卫星定位系统是我国自主开发运行的卫星定位系统，但是目前和GPS相比定位精度还有些差距，而且资料较少，开发难度大。ZigBee模块使用起来比较灵活，而且除了硬件不需要别的开销，但是通信距离有限。
由于方案二存在开发难度大，定位精度略差，通信距离不足等客观原因，所以最终选择方案一。
（二）主要芯片和模块分析
1.STC15F2K60S2单片机
该系统采用单片机STC15F2K60S2作为主控芯片。STC生产的STC15F2K60S2单片机是基于8051内核的新一代高速度、高可靠性、低功耗
一、绪论 1
（一）研究的背景 1
（二）研究的现状 1
（三）研究的内容 1
二、 户外灯具防盗系统的设计方案讨论与主要器件的介绍 3
（一）设计方案探讨 3
（二）主要芯片和模块分析 4
1.STC15F2K60S2单片机 4
2.GPS模块 6
3.检测模块 7
4.语音录放模块 9
5.语音报警模块 9
6.模拟人体红外模块 9
7.GPRS短信模块 9
（三）课题任务及分工 10
1.主要功能要求 10
2.主要性能要求 10
三、基于MCU控制器的系统硬件设计 10
（一）系统组成 11
（二） 电源模块 12
1.方案设计 12
2.电路图 12
（三）控制模块 13
1.主要模块与单片机间的通讯和控制 13
2.控制系统设计 16
（四）印制电路板设计 16
四、软件设计 18
（一） 报警子函数工作流程 19
（二） 串口协议解析工作流程 19
（三）12846液晶工作流程显示 20
（四）GPRS工作的流程图 21
五、调试结果 22
（一）软件仿真 22
（二）硬件调试 23
（三）软件调试 26
致 谢 28
参考文献 29
附录 程序 30
一、绪论
户外广告灯具是我们常见的一种广告宣传模式，它通过电子媒体，包括路牌，布标，灯箱，霓虹灯，橱窗，电子显示屏，楼宇广告为主的户外可视通讯。户外照明的实现形式是：车身广告，广告传单，物理建模广告，道路广告，建筑和屋顶后的广告，绘画，挂在户外广告。户外广告是流动型以传递为目标的广告媒体，是最古老的广告形式之一。户外广告具有高效率，成本低，维护更方便的特点，和室外照明相比，灯箱广告是户外广告的主要形式。广告灯箱由于放置在户外，其安全性已成为人
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
模式，它通过电子媒体，包括路牌，布标，灯箱，霓虹灯，橱窗，电子显示屏，楼宇广告为主的户外可视通讯。户外照明的实现形式是：车身广告，广告传单，物理建模广告，道路广告，建筑和屋顶后的广告，绘画，挂在户外广告。户外广告是流动型以传递为目标的广告媒体，是最古老的广告形式之一。户外广告具有高效率，成本低，维护更方便的特点，和室外照明相比，灯箱广告是户外广告的主要形式。广告灯箱由于放置在户外，其安全性已成为人们关心的一个问题。
（一）研究的背景
随着信息化时代的不断发展，各行各业不断的涌入，市场竞争力也不在不断的争强，因此各种传播媒介成为了企业竞争中不可或缺的一部分。由各方调查结果表明，媒体户外媒体目前是最流行的形式，作为最具有公众亲和力和应用最广泛的形式传播媒体已经成为它的优势，深得各大企业的喜爱。从静态到动态液晶灯箱，户外广告形式各具创造性，始终能因地制宜的达到宣传的目的。然而，随着不断变化的创新，户外广告为了适应市场发展需要，如今的制作成本也是越来越高，广告牌中逐步融入一些现代的元素，加一些灯光效果，然而灯光部件价值不低，所以经常出现广告牌灯具被不法分子盗窃的现象，往往因为没有设置监控或者没人值守，而无从寻找被盗部件，给广告公司造成损失，也影响了城市面容，甚至留下安全隐患。所以为了减少广告商的户外广告的风险，设计出户外广告防盗系统，这样在减少人力的情况下，为广告商降低投资成本，从而达到保护户外广告灯具的作用。
（二）研究的现状
随着技术的进步，目前传统的防盗系统已经不能满足市场的需要。经过调查发现，目前市场上主要用于户外的防盗系统有：振动电缆式、泄漏电缆式、张力围栏式等，但是他们在实际的应用中都暴露出了相应的问题：（一）振动电缆式，它的相对成本较高、电缆容易受电磁波的干扰；（二）辐射电缆式，不适合大规模使用，长度仅为100米，土壤湿度也会因地面积水或金属误报而影响报警的准确性； （三）张力围栏式，安装调试比较麻烦，低压网络的可靠性低，所引起的热膨胀和收缩温度的变化会引起误报。总的来说，目前可用的防盗系统，报警的准确性都具有一定的偏差。2013外国媒体纷纷报道，美国海军研究实验室的科学家利用射电天文技术和全球定位系统（GPS）来记录对地下核爆炸信息，通过这项研究表明，使用全球定位系统来确定密度，这是运用GPS进行地下核试验，来观察电离层电子的变化。 2014年美国内华达州大学校园内安德烈雷纳 - 德雷维安科（Andrew Derevianko）博士提出了一种新的方法来探测暗物质就是利用GPS卫星定位。在2013年更有挪威科学家运用GPS传感器组件和支持系统，用于监测病患所在位置，这项研究目前已经广泛的运用。
（三）研究的内容
本设计主要是通过太阳能光伏发电，通过锂电池充电，存储，作为电源系统。通过收集到的电量足以维持整个系统控制终端的正常工作。由于锂电池输出电压不是完全稳定的，在后级增加了LM2596降压稳压电路。控制器的外围增加了人体红外感应模块，当检测到有人靠近或偷盗时，自动通过语音报警模块提示，另外还有液晶显示、GPS定位以及GPRS短信报警模块，从而达到监控的作用。
户外灯具防盗系统的设计方案讨论与主要器件的介绍
（一）设计方案探讨
设计方案一：
此方案选择STC15F2K60S2单片机作为主控芯片，通过用GPS模块和GPRS模块分别实现定位功能和通信的功能。系统框图如图2-1所示。
图2-1 设计方案一系统框图
设计方案二：
此方案选择MSP430F149单片机做主控芯片，用北斗模块实现定位功能，利用ZigBee模块实现通信功能。系统框图如图2-2所示。
图2-2设计方案二系统框图
方案选择：
方案一采用的STC15F2K60S2单片机端口是5V的TTL电平，5V的电平和其他外围模块之间的电平一致，能很方便的控制外围模块。GPS模块的成熟度也较高，网络上资料也比较齐全，并且定位比较准确。GPRS模块通信距离远控制方便。
方案二采用的MSP430F149单片机端口是3.3V的TTL电平，和外围模块电平匹配困难，但是它具有出色的低功耗能力。北斗卫星定位系统是我国自主开发运行的卫星定位系统，但是目前和GPS相比定位精度还有些差距，而且资料较少，开发难度大。ZigBee模块使用起来比较灵活，而且除了硬件不需要别的开销，但是通信距离有限。
由于方案二存在开发难度大，定位精度略差，通信距离不足等客观原因，所以最终选择方案一。
（二）主要芯片和模块分析
1.STC15F2K60S2单片机
该系统采用单片机STC15F2K60S2作为主控芯片。STC生产的STC15F2K60S2单片机是基于8051内核的新一代高速度、高可靠性、低功耗
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1362.html
