盛群杯创意书,残障老人失踪定位解救装置设计,

1、2013年重庆地区第六届“盛群杯”大学生单片机应用设计竞赛作品创意书基于盛群单片机的防残障老人走失的安全追踪系统重庆邮电大学通信与信息工程学院指导老师:参赛同学:公元 2013 年 12 月 20 日一、 摘要我国逐步迈入老龄化社会，老人的出行安全越来越牵动着广大儿女的心。我们针对残障老人出行的问题，设计了一款定位追踪装置。该装置采用HT66芯片为核心，结合GPS定位技术和GPRS数据传输技术，能够准确及时定位出行老人的地理位置，且能显示在百度地图上，提供良好的界面。在老人处于安全范围之外时能够自动发送位置信息通知家人，家人也可以主动发送信息获取老人的位置，避免老人因为意外情况走丢失去联系。本

2、文将介绍该防残障老人走失装置的工作原理、作品结构、作品特色以及市场前景等相关信息，旨在明确阐述本作品的设计意图及创作方向。二、 作品介绍随着我们国家老龄化进程加快，老龄人口占的比重也高居不下，而且老龄人走丢的事件也随之上升，那么有效的减小老年人走丢的概率，保障他们的出行安全成为了迫在眉睫的事情，对此我们设计一种基于盛群单片机的防残障老人走丢，保障他们安全的定位装置，当老人携带此装置，可以根据3颗以上的卫星来精确定位，通过GPRS模块完成用户之间的通信。本作品采用盛群HT66单片机为主控制器，用GPS模块（TU-30GPS模块）、GPRS模块（华为EM310）、电量显示显示模块等完成一下功能：1

3、.通过GPS模块可以实时获取老人的地理位置信息，并且通过HT66的数据处理上传至服务器。2.用户通过访问服务器，可以显示老人的通过手机实时监测老人的位置，使用户能及时查看老人的地理信息，包括运动方向、经纬度、离家距离等。通过初始化，GPS搜索并保存用户设定的原始位置（通常是家里），作为离家距离的参考对比数据。3.当老人的活动超出某一既定的范围值时通过GPRS模块自动返回信息到用户手机上，达到一个预警性的作用。4.电量显示模块，并且可以在电量低是进入休眠模式，在工作时也是间断性休眠已达到低功耗的功能。5.具有一键求助功能，当老人发现身处陌生环境或者其他紧急情况是时可以一键发送当前位置和求助信息到

4、指定手机。以下为部分模块或电路的选择：1系统供电电源选择。采用开关稳压电源芯片LM2596，其输入电压范围为6V-30V，输出电压可调范围为1.23-20V，输出电流可达3A。2控制器的选择。采用盛群HT66控制器，片上模拟功能的最低工作电源电压为1.8V。数字功能的最低工作电源电压为1.65V ，在电池电压降低时，可以延长电池供电设备的工作时间。3定位装置GPS选择，采用TU-30GPS模块，这类接收机一般采用C/A码伪距测量，应用广泛，价格便宜，适合系统设计。4.通讯装置GPRS的选择，采用华为EM310模块。可以快速安全可靠地实现系统方案的数据，语音传输，短消息服务和传真。三、 工作原理

5、GPS数据定时输入GPRS网络单片机EM310SIM卡电源目前国内开始使用的GPRS模块有很多。我们采用华为EM310模块：设备可以直接客户的串口/USB设备相连；设备支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能；设备提供在线维持技术，保持数据终端永久在线，保存数据链路任何时候畅通，实现高速、稳定、可靠的TCP/UDP透明数据传输功能。正对对网络流量和产品功耗比较敏感的客户，本产品支持语音、短信、数据触发上线以及超时自动断线的功能，降低流量降低产品功耗，实现低功耗功能。图二为单片机与EM310模块，GPS数据服务器之间的通信。图二各模块的通信当单片机收到GPS的位置数据并上传至服务器后

6、，通过百度地图的Geocoding API 将坐标转换为位置，利用移动飞信的api将位置信息以及提示信息发送到用户手机上。用户也可以通过访问。以百度地图网页的形式显示老人的地理信息，包括运动方向、经纬度、离家距离等，见软件部分流程图。EM310的各个主要的接口及其接口特性与使用GPRS:EMS 310模块AudioUARTUSB调试SPI图三EM310的主要接口UART接口：此接口用于与外界的串口同信，仅支持1.8V的输入和输出。支持可编程的数据宽度，数据停止位和可编程的奇偶校验。AUDIO 接口：EM310提供两路的音频输入和输出，两路信号均为差分信号。电源接口:外部提供4.0V的电压（典型

7、值），电源的电压值为3.3到4.8之间。USB总线：此接口主要用于调试时使用，一般接5V电压。GPS模块GPS是“全球定位系统”（Global Positioning System）的简称，用于接收卫星数据并实时处理和传输定位信息。GPS模块常用的基本引线有三条，分别为电源（VCC）、地（GND）、和信号线（TXD）。模块通电后（即接上VCC和GND后），模块的TXD引脚自动输出从卫星传送来的定位信号，该信号每秒钟输出一帧（TTL电平，信号名为NMEA0183码或二进制码两种），信号的波特率通常选用4800bps。GPS模块TXD引脚发出的TTL电平可以直接被单片机的串行口或I/O线接收，经过

8、编写的“接收程序”接收后，可以在各种场合使用。目前市场上有多种GPS模块，在本系统中，我们选用美国罗克韦尔公司生产的TU-30模块。其优点是体积小，接口简单、可靠性好。模块的组织结构是一个用于接收信号的单片机小系统。信号接收部分由自行设计开发的芯片及其外围电路组成。其控制内核是一个处理器，该处理器具有很强的数据运算处理能力，并有两个串口和时钟输出；外围电路有实时时钟，并带有（保存重要参数）、等存储器，可对相关重要信息数据进行存储、交换；此外，还留有接口。该模块的卫星采集启动方式分为种模式：热启动方式、初始启动方式、冷启动方式、冻结启动方式。TU-30模块有20Pin应用接口，可方便地与单片机、

9、PC机进行接口。如表一所示：模块的应用关键在于串口通信协议的制定，也就是模块的相关输入输出协议格式。它主要包括数据类型与信息格式，其中数据类型主要有二进制信息和全国海洋电子学会数据信息。这两类信息可以通过串口与接收机进行通信。在与单片机连接时，通常将TU-30模块的串口1与单片机的串口相连，单片机接收来自GPS模块的定位数据并解析上传至服务器。实际电路中可选用前置放大装置，将GPS信号电流予以放大，便于单片机处理。具体示意图如下：3. 电量检测模块：通过ht系列单片机先由电量传感器采取数据收集，启动自带的ADC模块，然后将数据读入单片机通过C语言编程进行运算并显示，可以检查电量，即由数据采集，

10、数据分析和数据处理三部分完成。具体流程如下图：四、 功能、特色本作品采用盛群HT66单片机为主控制器，用GPS模块、GPRS模块、电管理模块等完成一下功能：1.通过GPS模块可以实时获取老人的地理位置信息，并且通过HT66的数据处理上传至服务器。2. 当单片机收到GPS的位置数据并上传至服务器后，通过百度地图的Geocoding API 将坐标转换为位置，利用移动飞信的api将位置信息以及提示信息发送到用户手机上。用户也可以通过访问。以百度地图网页的形式显示老人的地理信息，包括运动方向、经纬度、离家距离等。通过初始化，GPS搜索并保存用户设定的原始位置（通常是家里），作为离家距离的参考对比数据

11、。3.当老人的活动超出某一既定的范围值时通过GPRS模块自动返回信息到用户手机上，达到一个预警性的作用。4.电量显示模块，并且可以在电量低是进入休眠模式，在工作时也是间断性休眠已达到低功耗的功能。5.具有一键求助功能，当老人发现身处陌生环境或者其他紧急情况是时可以一键发送当前位置和求助信息到指定手机。作品具有以下特色：1.采用GPS定位技术，位置定位更加准确，GPS定时接收数据，达到降低功耗的目的，在电量过低时且可以自动休眠。2.GPRS模块保证了信息传输的高效、及时、安全。3.该装置不仅仅可以定位当前位置，还可以在服务器上记录储存过去一段时间内老人所走过的地点并绘制成路线图，告知家人具体的方

12、向和路经的场所，并且与用户可以以地图的方式访问查看，更直观。4.装置能够实时定位老人当前位置，并与设定的安全范围进行比对处理，自动检测其安全性。如果超出预定范围便马上发送信息通知家人。信息反馈十分及时，非常实用。5.家人在需要时也可以人工发送信息，主动获取老人的地理位置信息。符合实际生活要求，更易被市场接受。7.装置体积适中，更方便老人携带；采用低功耗设计，更节能环保，一次使用时间更长。五、 作品结构1.硬件部分本装置的总体设计图见图七，改装置实现了盛群HT66与GPS、GPRS等模块的完美融合，HT66的快速处理以及低功耗的完美优势对这款装置来说将是锦上添花，GPS、GPRS的巧妙融合将给我

13、们生活的很多领域带来更多的方便。信息显示信息传输GPS数据读取控制器模块盛群单片机HT66运算器模块用户控制、接收端图七2.软件部分首先我们在单片机的程序中会写入一些特殊的命令来进行系统的初始化：1.用户发送规定格式的命令道指定的号码，设定好手机号码2.发送规定格式命令设定安全坐标以及安全半径。3.当单片机检测到已经离开安全范围，会向指定手机发送提醒短信以及位置坐标。4.当指定手机发送规定格式指令到单片机，单片机反馈地理位置信息到该手机。5.当老人按下求助按钮，单片机向指定用户号码发送求助信息以及位置信息。图八 用户初始化设定图九 用户获取老服务器部分：1. 实时接收单片机提供的位置信息，并按照时间保存在服务器中。2. 实时接收用户发出的短信命令，并做相应的处理。3. 当服务器10分钟内没有收到单片机的任何数据时，将相关提示信息和最后位置发到用户手机处理：1 当服务器收到单片机的位置数据后，和用户设置的安全范围做对比计算，若收到的位置在安全范围以外，通过百度地图的Geocoding API 将坐标转换为位置，利用移动飞信的api将位置信息以及提示信息发送到用户手机上。2 当服务器收到用户发送的获取位置指