智能儿童防丢系统的设计

题目：智能儿童防丢系统的设计产品设计工艺设计方案设计√类型：摘要每年全国各地都会出现很多孩子丢失的新闻，大部分孩子的年龄都是在2-6岁。对于这部分孩子来说他们是缺乏辨认危险的意识。很多时候家长也比较粗心，不知道孩子已经走失，造成一个家庭的伤痛。蓝牙技术作为一个发展成熟的技术利用在我们生活的方方面面，通过蓝牙技术运用在儿童防丢失的技术上面可以有效降低儿童丢失的概率，使得家长及时找到孩子。在本系统当中通过STC89C52单片机作为核心组件发出报警信号，手机APP连接到家长的手机可以及时知道孩子与自己的距离。该产品是一款很有创意的设计，具有一定的市场价值，适用于儿童丢失报警领域。关键词：51系列单片机;蓝牙通信；儿童；防丢报警目录TOC\o"1-3"\h\u1.前言 12.蓝牙防丢系统整体结构设计 12.1硬件结构设计 12.2电路原理图设计 32.3系统PCB设计 43.系统程序设计 53.1程序流程图设计 53.2主要程序设计 54.系统安装与测试 94.1安装测试 95.结论与成果 11参考文献 12致谢 131.前言小朋友天性好动，往往对危险缺乏判断，对人员的好坏也无法识别，如果离开父母的视线，就有可能导致一些危险发生或者被人骗走，这种案例我们经常可以在新闻报道中看到，我们在叹息的同时，是否可以采用一些高科技的手段来防范这种情况发生。根据我所学习的知识，准备制作一个智能儿童防丢系统。蓝牙作为一种人们现在常用的无线技术，目前已经发展到较为成熟，有效距离可从几米到几十米，我们通过蓝牙与单片机通信，当距离较远后，导致无法通信，则说明蓝牙离手机较远，利用这一点，我们在儿童身上带上一个装置，在手机上安装一个APP,当儿童离开特定的手机较远时，自动报警，从而提醒家长，帮助家长快速找到自己的孩子。 2.蓝牙防丢系统整体结构设计2.1硬件结构设计图2.1硬件结构设计图从图2.1中可以看到主要组件有手机APP，蓝牙模块以及单片机三大组件。蓝牙模块主要负责与手机进行通信发出相应的信息告诉家长。单片机与蓝牙模块通过串口进行信息交互。在整个硬件当中蓝牙模块就是类似于中间桥梁的作用将整个系统的通信串联起来。单片机作为核心的组件控制着整个系统的报警提示以及距离范围的划分，在整个系统当中主要逻辑代码等都在单片机上面。通过几大组件的结合使得该系统可以正常工作。当本系统正常工作以后，LED将会显示为红色。蓝牙指示灯会进行闪烁，说明本系统是在正常的工作状态。系统可以和手机进行检测距离，如果距离超过到一定范围的时候会提示报警。为了起到警示作用该系统会发出报警的声音使的儿童引起周围人的警觉，也可以使家长快速定位到儿童。单片机单片机STC89C52蓝牙模块手机报警模块电源模块LED模块晶振电路复位电路图2.2系统结构框图图2.2可以看出系统的核心是单片机STC89C52，它们构建在一起组成整个系统。蓝牙模块负责与手机之间进行通信，然后把数据通过串口发送给单片机。LED模块起流水灯效果，开机就会显示。复位电路的原理是通过按键手动复位，把单片机的复位端接地从而起复位重置作用，晶振部分采用11.0592MHZ为蓝牙模块提供适当通信频率。电源模块采用5V直流供电，由三节5号干电池组成。2.2电路原理图设计图2.3系统控制器STC89C52单片机最小系统图图2.3是系统控制器最小系统原理图，它是系统的核心组成部分，相当于人的大脑，控制着整个系统的运行。图2.4LED模块接线图图2.4是LED模块接线图，通过加上1K的电阻起限流作用，从而防止LED灯被烧坏。图2.5蓝牙串口模块原理图2.6电源模块原理图图2.5是蓝牙串口模块原理图，蓝牙串口模块是与手机APP间进行通信必不可少的。图2.6是电源模块原理图，采用5V电源给系统进行供电用。该系统主要由蓝牙串口模块、LED模块、主控制器CPU和电源电路四部分组成。四块组合在一起构成系统电路，通过蓝牙模块可以与手机的蓝牙进行连接，在两者之间可以搭建一个通信的桥梁，通过主控制器作为主要程序控制，进行测距来做出相应的报警反映告诉家长信息。电源电路保证蓝牙串口、LED模块、主控制器等组件可以正常进行工作。通过上述组件组合完成儿童蓝牙防丢失系统。2.3系统PCB设计图2.6PCB设计图图2.6是设计的PCB电路。是系统的硬件接线，符合工艺生产要求。3.系统程序设计3.1程序流程图设计蓝牙防丢器的原理是在手机和蓝牙之间建立连接，每15秒自动检测一次连接状态，将蓝牙放在小孩、宠物的身上，或贵重物品内，一旦蓝牙离开手机的距离超过一定范围，手机即发出报警声。串口初始化串口初始化中断数据保存中断数据赋值调用LED函数结束图3.1程序流程图图3.1是系统的程序流程图设计，首先执行系统串口初始化，将初始化数据进行加载，将中断的数据存储在内存当中保证系统中断后可以将中断前状态进行保存。将中断后的数据赋值给数据串口，通过将数据以传参的方式调用扫描LED函数来运行程序，通过按照循环的方式以每秒N次的频率发送信号寻找丢失的手机，然后程序正常终止，3.2主要程序设计设计出程序流程图后，我使用keil4软件进行系统编程，以下是蓝牙防丢系统的主要程序：voidBluetoothInit(void)//串口初始化函数voidPutMessage(uchar*puts)//发送信息voidmain()//主函数串口初始化函数是对数据正常进行初始化调用，是整个程序最开始使用的。对一些常用的数据进行初始化处理。数据发送函数是程序的关键，它的作用是将蓝牙与单片机进行通信，如果两者距离较近，就能正常通信，则说明儿童在父母附近，如果不能正常通信，说明蓝牙与单片机较远了，意味着儿童已经离开父母监视范围，就需要报警提醒了，使得程序在一定时间范围内产生作用。主程序是程序的开始入口，负责对功能函数的调用，实现相应的功能。编程结束后，经过编译，确保程序无错误无警告后再进行程序测试，经多次测试无问题，确保系统所有功能均以实现后，完成系统的程序设计任务。4.系统组装与测试软硬件设计完成后，对系统进行安装调试。采用万用板和所用电子元器件对系统电路进行焊接连线。待系统安装完成后，对系统进行上电测试。首先能确保系统状态指示灯亮，蓝牙指示灯以8HZ频率闪烁，然后再使用手机APP连接上蓝牙对系统进行防丢功能检测，模拟蓝牙超出检测范围10米或者强制让系统断电，看手机APP会不会震动报警提醒，并对系统进行多次防丢模拟测试。测试场景：测试环境由A，B两人来进行完成，A模拟孩子，B模拟家长。家长B原地不动，孩子A在逐渐远离家长分别看在10米，20米，40米，100米的时候手机APP报警的效果。距离由近到远模拟孩子整个行走的过程。我们发现距离在超过20米后，就会报警，较好的达到了预期的目的。在安装期间遇到了很多问题，例如蓝牙模块与手机间通信问题，系统通电不良，LED闪烁频率不对等等问题，后来经过自己慢慢改进调试，终于得以解决。以下是手机APP的控制界面展示图片，控制界面是一个简单的安卓软件设计，它包含了，震动开关和音效开关两个报警选项，其下方是一个启动控制面板。成果照片展示如图4.1和手机APP控制界面如图4.2所示：图4.1成品效果图图4.2手机APP控制界面5.结论与成果在测试过程当中按照儿童距离家长20米左右就会自动报警，准确率达到了95%以上。可以时刻提醒家长，自己的孩子在哪个位置，防止孩子乱走丢失。连续经过几轮的测试发现系统功能性可靠且稳定，抗干扰能力强。报警显示精确无误，达到系统设计要求。手机APP与蓝牙模块之间通信稳定，不会出现不兼容等现象，且该设计作品经多个手机系统中实测，运行效果良好。可用于儿童丢失的实际场景当中。本人主要负责蓝牙防丢系统程序以及硬件结构设计。我们的程序实现了蓝牙模块与手机蓝牙以及单片机之间的相互通信，且功能性强大，具有一定的实用价值。

参考文献戴静、王敬业、郭富祥、王团防丢失系统的设计与实现[J]南方农机2019(24)陈家旭、李桂欣、胡文军一种便携式物件防丢失系统设计[J]湖州师范学院学报2018(04)陈凯辉基于Android手机的防丢失定位系统的设计[J]河北省科学院学报2013（30)李瑶分析单片机在嵌入式系统软件中的应用研究[J]电子测试,2020(13)高玥浅析现代无线通信技术及未来发展[J]中国新通信2018(23)梅丽凤、王艳秋、张军单片机原理及接口技术清华大学出版社[M]2004谭浩强C程序设计[M]清华大学出版社1999蒋敏从Proteus仿真设计到实际产品制作[J]科技创新导报2009龚运新、罗惠敏、彭建军,单片机接口C语言开发技术[J]清华大学出版社2009（11）致谢本次毕业设计