基于GPS和GSM的兒童防走失單片機定位系統設計

程勝　蔣純　李德志　彭霞

【摘 要】鑒于傳統兒童防走失系統使用的局限性，設計一種利用單片機控制、 GPS定位和GSM通信等技術的兒童防走失系統。設計采用AT89S51單片機作為核心控制中心，利用GPS進行實時定位，GSM進行無線數據傳輸從而實現遠程查看位置，快速尋找丟失兒童的效果。

【關鍵詞】GSM；單片機；GPS接收模塊；1602液晶模塊

中圖分類號： TN929.5；P228.4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）08-0076-002

Design of Positioning System for Children's Anti-lost Microcontroller Based on GPS and GSM

CHENG Sheng Chun LI De-zhi PENG Xia

（School of Electronic and Communication Engineering，Anhui Xinhua University，Hefei Anhui 230000，China）

【Abstract】In view of the limitations of traditional child anti-lost systems，a child anti-lost system using SCM control，GPS positioning and GSM communication is designed.The design adopts AT89S51 single-chip computer as the core control center，uses GPS to carry on real-time positioning，GSM carries on the wireless data transmission to realize the long-range view position，search for the result that loses the child quickly.

【Key words】GSM；SCM；GPS receiver module；1602 LCD module

0 引言

兒童安全問題一直是一個社會層面的問題，作為一個自我保護能力非常弱的群體，需要家長和社會給予更多的保護。也急需從技術手段和設備等角度來保障兒童的安全。針對兒童安全問題中的走失問題，設計一款具有即時通訊，即時定位兒童位置的安全系統，以達到實時查詢兒童位置，同時在兒童走失時能夠快速尋找的目的。

1 系統硬件設計

1.1 基于單片機的GPS硬件電路總體結構

根據總體設計方案，設計主要包括單片機模塊（AT89S51），GPS信號模塊、GSM通訊模塊（SIM900A）、液晶顯示模塊（LCD1602）。系統硬件總體結構框圖，如下所示。

2 系統設計硬件電路簡介

2.1 單片機主控電路

在該設計中AT89S51單片機作為控制核心，主要用于接收GPS采集的時間和位置信息，并發送給液晶顯示模塊交替顯示時間和位置信息。當單片機接收到GSM模塊獲取位置信息請求時，將實時位置信息發送給GSM模塊。

2.2 SIM900A GSM 通信模塊

GSM通信模塊主要通過串口與單片機進行連接，從而單片機實現對GSM通信模塊的控制。GSM通信模塊包含的串口提供了多條控制線，但在設計中僅僅使用數據信號線TXD和RXD。其中RXD數據接收信號線與單片機TXD即P3.1（串行數據輸出口）相接，用于接收來自單片機的數據。而TXD數據發送信號線與單片機RXD1即P3.0（串行數據輸入口）相接，用于向單片機發送數據。當接收到信息發送指令時向單片機發送獲取位置信息請求，獲取位置信息后發送到設定的移動客戶終端。

2.3 VK2828U7G5LF GPS信號接收模塊電路

為了滿足實際生活中對定位防丟器體積小、可靠性高的要求。采用這款靈敏度高的微帶天線，且天線封裝在模塊內部，更進一步的提高了整個模塊的可靠性。使用該模塊采集實時經緯度信息，并通過TXD口外接100歐電阻與P3.0即RXD（串行數據輸入口）連接，發送位置信息到單片機等待上傳。

接收頻段：L1 （1575.42MHz）

接收通道：56CH

S11 SWR：≤1.3 S22 SWR：≤1.3

S21 Log Mag ： ≥ 20.0dB S11 Smith ：50Ω±5%

定位性能：水平位置精度：<2.5m（Autonomous）50%<2m（SBAS）

（CEP， 50%， 24時靜態， 信號強度 -130 dBm， 大約6個可用衛星）

授時精度：30us

定位更新速率：1Hz～10Hz（默認1Hz）

2.4 1602液晶模塊

1602液晶顯示模塊主要用于顯示單片機發送的位置和時間信息。通過外接上拉電阻接入單片機的P0口，實現信息的獲取。

3 系統軟件設計

在硬件電路的基礎上，軟件的控制是系統功能實現的核心。該系統的軟件設計主要由：51單片機控制中心程序、液晶顯示程序、GPS定位程序和GSM通信程序等組成。經初始化后，通過單片機控制GPS采集位置信息，在判斷需要發送信息時通過GSM發送需要的信息，并通過液晶顯示屏顯示基本信息和接受到來自手機端的信息。

系統工作流程如下圖所示。

4 結論

本設計將GPS定位技術和GSM通信等技術應用于防止兒童走失的問題中。在現實生活中，該系統可以查詢兒童的實時位置，也可以進行一部分信息的互動。當發現兒童走失后，可以通過GSM通信技術將單片機獲取的經緯度發送到手機端或指定的終端，從而達到快速獲取兒童位置，第一時間尋找到走失兒童的目的。并且具有體積小便于隱藏、低功耗、傳輸速率快，成本低等優點，具有進一步開發的實際意義。