基于Android與單片機的軍用重要物資位置監控系統

姚剛 孫濤 桑德一 洪貝

摘要：為了加強軍用重要物資及資料監管，以在發生盜竊事故時能夠追蹤其下落，設計并實現了一款軍隊重要物資位置監控系統。該系統由平板安卓端和單片機端組成，其中單片機端包括STC89C52芯片、GPS模塊、GSM模塊以及藍牙模塊。系統可以實現物品遠近距離結合的物資位置管理功能：在近距離用藍牙實現監控，在遠距離利用GPS發送定位信息。結果表明，系統能正常運行，在物資丟失時能收到正確的坐標信息并顯示在APP中，對于軍隊重要物資和資料監管具有實用價值。

關鍵詞：位置監控;單片機;藍牙;GPS

DOI：10.11907/rjdk.191545開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號：TP319文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2019）010-0121-04

0引言

目前，軍用重要物資和資料監管主要依靠人工統計和判斷，無法實時掌握物資位置信息，并且在物資丟失后只能通過事后監控的方式查找。便攜式位置監控系統大致分為兩種：一種以無線技術為核心，另一種則以定位技術為核心，其中定位技術又分為GPS定位系統和北斗定位系統兩大陣營。文獻[1]和文獻[2]利用5l單片機和nRF24L01實現了近距離位置監控，對于遠距離監控并未涉及;文獻[3]和文獻[4]使用安卓手機和藍牙完成物品防丟失設計;文獻[5]借助GPS和GPRS完成了對車輛信息的遠程監控;文獻[6]采用Wifi技術對室內物品位置進行監控。上述研究只針對近程或遠程監控，而遠近距離監控相結合的研究并未涉及。

為了實現物品遠近距離無縫結合管理，設計了軍隊重要物資位置監控系統。設計系統時考慮其覆蓋范圍、用戶體驗、位置數據傳輸即時性、定位準確性以及操作便捷性等要求，分別選擇藍牙和GPS作為近距離和遠距離監控手段。

1系統整體設計

系統基于S7C89C52單片機、Keil C及App Inventor開發，將單片機端與安卓端以藍牙方式連接。當兩個終端間距離超過藍牙連接范圍，即藍牙連接斷開，安卓端的APP偵測不到藍牙信號，則觸發APP報警程序;同時，單片機端的GPS模塊開始接收衛星信號，主板芯片對數據進行處理后，交由GSM模塊以短信方式發送至安卓端，APP讀取短信內容，并將坐標信息顯示于界面，使用戶能即時掌握物資位置信息。位置監控系統架構如圖1所示。

2系統硬件分析

2.1系統硬件總體架構

系統核心部件是STC公司生產的STC89C52芯片，以此作為位置監控系統的控制中樞及數據處理中心。以STC89C52芯片為基礎，加上GPS模塊、GSM模塊以及藍牙模塊等外圍器件實現整體設計。

軍隊重要物資位置監控系統整體結構設計如圖2所示，在整個硬件系統設計框架下，STC公司生產的STC89C52作為主控芯片，同時包括GPS模塊、GSM模塊、藍牙模塊以及電源模塊等。系統主要有報警和追蹤兩大功能：報警功能主要依靠安卓端的APP，設定APP檢測到藍牙斷開，立即觸發報警響鈴;追蹤功能是在實現報警功能后，在單片機端，主控芯片控制GPS模塊接收衛星信號，實現數據轉換，并將轉換后的數據通過GSM模塊發送到安卓端，以實現追蹤功能。

2.2硬件電路

整個硬件系統電路設計如圖3所示。各部分主要功能如下：

STC89C52主芯片：STC公司生產的STC89C52芯片具備低功耗、高性能等優點，是CMOS8位微控制器，配設的Flash存儲器為8K字節且允許系統編程。STC89C52芯片是單片機端的核心，負責藍牙連接處理、GPS信息處理及發送。

GPS模塊：快速準確地獲取坐標信息。

GSM模塊：實現單片機和安卓端間的數據傳輸，采用SIMCOM公司生產的SIM800L芯片。GPS模塊的主要功能是將接收到的衛星信號轉換為標準的NMEA0183協議格式，之后通過串口將協議數據傳輸給微控器進行解析。

藍牙模塊：實現與安卓端程序的近距離連接。

本系統設計制作的硬件系統如圖4所示。

3系統程序設計

3.1程序總體流程設計

系統軟件設計包括安卓端APP程序設計和單片機端C程序設計兩大部分。安卓端程序有兩大功能：一是負責檢測藍牙信號連接是否正常，出現異常即時報警;二是讀取手機短信，將接收到的坐標顯示在APP中。

單片機端程序主要功能有：負責檢測藍牙信號是否正常連接、啟動GPS模塊進行位置信號接收、主控芯片對接收到的GPS信號進行解析和數據格式轉換、發送GSM模塊的SMS短信至安卓端。

系統運行整體流程是安卓端APP檢測藍牙連接信號是否正常，發生異常則報警，并讀取短信內容，顯示坐標;單片機端檢測藍牙連接信號是否正常，如果發生異常，則接收GPS信號，將數據格式轉化后，通過GSM模塊發送SMS短信至安卓端。具體流程如圖5所示。

3.2安卓端程序設計

為了實現良好的人機交互，在界面中設“手動”和“斷開”兩個按鈕。其中，“斷開”按鈕功能是在藍牙連接正常的情況下人為控制斷開藍牙連接，以觸發單片機端的GPS信號接收及GSM短信發送;“手動”按鈕則是調用警報聲，測試APP能否正常報警。整體布局如圖6所示。

3.3單片機端程序設計

單片機數據發送流程如圖7所示。

4系統測試

測試時，將安卓端的藍牙與單片機端藍牙連接，APP中“請連接”字樣轉變為“連接成功！”字樣，表明藍牙連接成功。等待1分鐘左右，單片機端的GPS模塊及藍牙模塊處于穩定狀態，指示燈穩定閃爍或者常亮。將單片機端所有設備一同帶離現場，至開闊地域，使得單片機端和安卓端的藍牙連接斷開，此時在安卓端聽到刺耳的報警聲，“連接成功”字樣轉變成“請連接”字樣。在等待數秒后，安卓端接收到單片機端發送過來的短信，并成功讀取顯示在APP中央定制區域。

5結語

本文設計的軍隊重要物資位置監控系統，不僅能夠即時提供丟失報警服務，還能在發現物資丟失后的第一時間準確追蹤到物資位置，為物資安全提供強有力的保障。但從整體看仍然存在諸多問題，例如硬件系統體積較大，在惡劣環境中難以生存，同時連接數量有限等，需繼續優化完善。