【《基于51单片机的老人儿童防丢器设计》12000字（论文）】

摘要：随着国家人民经济的持续增长和人民生活质量水平的提高，旅游业理所当然地成为了我国一项重要产业支柱。中国实际上是个传统的国家，重视传统儒学思想中的孝道，所以许多家庭都会带着自己的老人和小孩一起出去一起旅游，并且还有专门的中国老人和旅游团的出现，但由此也给我们产生了一个问题，老人和小孩子常常都会不小心从旅游中走散。本论文设计了一种基于STC89C52单片机的GPS定位系统，此次设计的主要目标是对单片机的编程进行进一步的研究，了解GPS板块的工作原理和应用，并利用LCD1602液晶显示屏来完成信息显示等各种功能，最后学习如何通过SIM800A模块向绑定手机发送短信的原理和应用。关键词：单片机；GPS；定位；短信引言研究意义随着我们国家国民经济的不断快速持续健康发展和国民生活品质水平的不断稳步改善，旅游度假行业也已经慢慢发展成为当前我国一项重要的产业发展支柱。中国上下五千年的历史让其成为一个具有浓重历史韵味的国家，国人重视儒学中的孝道，许多家庭在节假日会带着老人和小孩出去旅游，并且伴随着专门的老人旅游团的出现，常常会发生老人或儿童常常会不小心走散的问题。同时，在老人群体中最常出现的阿尔兹海默症也加重了这一问题。人身安全问题受到媒体和人群的广泛关注，作为一个社会层面的问题，老人儿童群体更是其中的主要受害者，他们的自我保护能力比较弱，需要监护人和社会对他们付之更多的关心和保护，但任何人的精力毕竟都有限，所以现在迫切地需要从科学技术手段和先进的科学装置等方面入手来维护老人和孩子们的人身安全。针对人身安全问题中严重且尤其常见的走失问题，设计了一款专门定制的安全系统，此系统的主要功能为即时通信和实时GPS定位。该项技术最大的功能就是防止老人或者儿童走丢或走失，把该系统进行封装，将其佩戴在老人儿童身上，监护人就可以实时掌握佩戴者所在的地点与时间等信息。本次论文的研究目的主要是为我们设计一款新型的基于51系列单片机的自动老人小孩防丢GSM、GPS定位系统。该系统的主要功能是通过GPS模块采集老人儿童所在地的经纬度信息，然后在液晶屏上显示，并通过控制按键控制来将位置信息发送到设定好的手机号码上，从而实现所有地点，所有时间的位置采集，从而真正实现防止老人或者小孩走丢走失的目的。本次设计的意义是为了解决现在社会上某些老人和儿童在户外容易与监护人走失这一令人担心的问题，老人们记忆力差，小孩子还未具备完全的行动能力，在没有亲属的陪同下很容易迷路或者走失。这时候只要发送老人和儿童的位置信息给家属，家属收到短信后就可以通过定位快速找到老人或儿童。同时，本次设计要研究单片机和GPS模块，通过对它们的研究，可以对GPS定位装置的工作原理有更深入的了解，从而对市面上普遍的的定位装置存在的一些问题加以改善，促进产品更好地发展。研究现状随着技术的不断发展与创新进步，在如今炙手可热的中国市场上，GPS全球定位技术已经非常完善且成熟，并且一些发达国家对于定位系统都已经有所谓的研究，但由于各种方面的原因，几乎所有的定位系统都具有独树一帜的特点。目前在全球市面上，美国联邦政府早期本为军事应用而创建的GPS全球定位系统，现在普及民用后，其在市场上的比重稳居首位。与此同时，我们泱泱大国深谋远虑地考虑到未来的进一步稳定发展，在国内创建了北斗全球定位系统，此系统也已经得到了较大规模的投入和使用。市面上一些需要高精度的民用定位应用模块会同时采用GPS定位和北斗定位系统，这样能对数据传输的精度起到增强的作用增强。GPS的英文全称为globalpositioningsystemREF_Ref9637\r\h[17]。该系统在我国就是家喻户晓的全球定位系统，可以把它简称为“球位系”REF_Ref9444\r\h[12]。在北斗系统尚未完全成熟之前，GPS技术有以下特点：第一，覆盖范围为全球最大；第二，可以进行全天候监测；第三，具有高度的准确度和精确度REF_Ref4867\r\h[12]。随着我们国家国民经济的整体持续高速健康发展，我国的各个产业都得到了蓬勃发展，尤其在导航产业，GPS定位系统技术已经被应用到了方方面面，前景一片光明。在于人们生活息息相关的卫星导航应用产业中，在人们的潜意识中，GPS定位作为主要代表已经不知不觉地能在八大无线产业稳占一席之地，之后也获得了全球公民普遍认可。随着当时世界进入4G技术，各种各样的新技术都迈入了快车道，毋庸置疑GPS技术也取得了令人瞩目的飞跃进步，尤其伴随着软件和硬件的持续发展和完善，最初只是一种适合军事行业的GPS技术现已在我国民生产业中得到了广泛的应用，它们与人们日常生活息息相关，密不可分，并且人们对GPS技术的需求呈现向上的趋势。以前，美国的GPS全球定位呈现一家独大的局面，让我国的某些产业的发展常常受制于美国，现如今北斗全球定位系统的出现打破了技术壁垒。北斗全球定位系统在国内得到了广泛使用，让一些采用GPS和北斗双定位系统的定位模块，较好地改善和提高了数据传输的准确性。项目背景介绍全球定位技术在各种行业中都具有一定相应的应用价值，像在飞机、车辆导航、国家国防建设和地质勘探等方面都已经普遍应用GPS，所以必然对GPS的精度、准确性、实时性等参数都有分别的要求。51系列的单片机具有造价成本较低、集成度高和使用广泛等特点，因此可考虑作为GPS定位系统设计的核心设备REF_Ref28603\r\h。不一样的单片机类型功能也不同，所以选择适合的单片机尤为重要，既要考虑到功能，又要考虑实际情况，包括成本、使用场景等，经过仔细考虑后，系统采用的是8052内核的STC89C52单片机。考虑到此次设计程序的代码不是很多，所以为了有效节约成本没有考虑采用比较复杂且昂贵的STM32等其他单片机，而是采用了8kb的内存单片机。本次论文是设计一款简易的全球定位系统，其中核心芯片将选用51系列。本项目设计的“心脏”为STC89C52，能达到控制整个系统正常运行的作用。此芯片集成程度更高，并且价格也便宜，功能较为丰富，最重要的是使用起来比较简单。显示屏选择了LCD1602液晶屏，因为传统数码管显示的主要缺陷之一就是信息量比较少，故在屏幕上内显示的内容也相对较少。但LCD1602液晶屏所需要显示的内容就是为了弥补这一点，它既能够显示出很多的数字、文本和符号，还能够自动调节显示器的屏幕光照亮度。而单片机与移动设备之间的无线网络连接，通过GSM短信模块组成，以无线短信形式把检测得到的经纬度和时间信息传递给移动设备。系统方案概述设计目的在如今经济繁荣的社会，人们生活压力变大，为了舒缓心情，节假日是人们出行散心的首选，同时旅游人数也因此激增。随着出行人流量的增大，又因为老人小孩属于方向感极差的人群，所以极其容易与监护人走失、走丢。为了有效率地解决当前我国社会上一些的老年人和一些小孩在户外易发生迷路、走失这一严重的安全问题，本文帮助研究人员设计了一款以51单片上主机设计为技术基础的便携式GPS自动定位系统。通过此技术，我们可以随时掌握老人或儿童某时刻所在的经纬度，并通过软件查阅到实时位置。本次设计一款基于STC89C52单片机的智能老人儿童防丢GSM、GPS定位系统，主要功能之一就是通过GPS模块实时采集老人儿童所在地的经纬度信息，将其通过串口通信方式发送给单片机，并以LCD1602的液晶屏显示，最后通过按键把经纬度和时间信息传输出来发送给用户指定的手机上，实现任意地点、任意时刻的位置采集，从而真正达到解决老人或儿童走丢走失问题的目的。总体设计架构从整个系统的硬件总体设计框图来看，单片机最小组合、供电控制模块、LCM模块、按键模块和SMS模块共5个控制部分共同组成了整个硬件部分REF_Ref22925\r\h[20]。整个系统的总体结构设计架构如图1所示。在整个系统当中，中央处理器是STC89C52单片机，芯片通过一个串口接收GPS定位模块所采集得到的经纬度等信息，通过内部程序的运行，然后所需要显示的数据信息将被主控设备发送给液晶显示模块，然后显示屏上就会进行实时显示，并随着位置的转移而及时更新。此次由于只需经纬度和时间信息，所以需要进行程序编写进行数据提取。当按键控制模块的按键按下超过两个机器周期及以上时，具有独立操作系统的全球移动通信模块就会向单片机发送获取位置请求，过一会GSM模块就会收到由主控设备传输来的位置信息，并且信息保持实时更新。最后短信模块会将检测到的经纬度和时间信息展示在短信上。系统可以划分为以下5个步骤：1、电源模块。整个电路基本工作电压为5V，通过电源模块的按钮控制整个系统的供电。单片机烧写程序可通过传输线连接单片机的10和11端脚串行下载到单片机的RAM中。2、数据处理。STC89C52单片机作为整个系统的主控设备，进行数据的采集、分析运算和发送。得到的数据被执行一系列操作后，然后在液晶屏上显示相关信息。3、数据采集。通过全球定位模块采集到卫星信号后，可以通过相应的传感器来计算得到卫星的经纬度以及轨道参数等信息，然后接收设备中的微处理器就能够按照传感器的定位解算算法对其进行了定位解算，得出设备在地球上所在的位置的经度、纬度、时间。4、数据显示。在经过运算之后，单片机将数据串行传输给电路中的LCD1602液晶模块，显示屏可以得到当前测试地的经纬度及时间的信息后将其显示。5、通信模块。通过SIM800A模块，将单片机和手机进行短信通信，通过按键，手机可以接受到芯片所发送的短信，内容为采集到的时间和经纬度信息。图1系统总体结构框图设计方案本次设计是为了使用全球定位系统来达到定位、信息展示和短消息发送移动设备功能的目的。一旦开始编译，也就是主程序进行运算，系统内部就会进行初始化操作，其中包括串口的初始化，但不仅仅只限于串口，定时器、中断等等也需要执行同样的操作REF_Ref4867\r\h[12]。当所有准备工作都完成后，由于程序结构是属于中断方式，所以会转入等待中断时间。程序属于中断方式的好处在于每个不同的功能都能在预先设置的中断程序中实现。根据系统整体设计思路，可以把系统划分为5个功能化模块，这样极大地方便了我们对所有模块进行互不干预的设计、调试和纠错，最后通过主函数连接成一个完整的程序REF_Ref4867\r\h[12]。这一次论文实现的功能主要是对全球定位系统模块数据的接收，通过模块内预设的定位算法，准确计算出系统所在地理位置，通过数据提取或筛选显示出所需的数据信息（实时时间和经纬度）。整个系统设计中，数据传输是以串行通信的形式来贯穿整个系统，显示部分是以采用4个8位输入/输出口中的P0口并行传输方式来显示所获得的信息。将单片机的一个I/O口连接到按键，按下按键持续两个机器周期及以上，单片机会发送相应命令到通信模块，通信模块会发送短信到设定好的手机号码上，短信内容为“纬度xxx，经度xxx，时间xxx”。系统功能模块硬件设计与实现系统硬件原理图从原理图中我们可以获悉系统选用了51系列的单片机，图片中已经覆盖了单片机最小系统，即芯片本身、复位电路、时钟电路和电源REF_Ref15834\r\h[19]。它使用LCD1602的尺寸液晶数控显示屏。由于显示屏与P0口连接是进行传递数据，所以不能直接相连，在两者中间接一个排阻即可。由于将开关和电源通过导线连成了一体，所以只要通过按键就能进行整个电路的供电控制。其中GPS模块用于检测经纬度和时间信息，SIM800A模块用于短信发送，按键模块还包含一个按键，用于设置发送短信的与否。其硬件电路原理图如图2所示：图2硬件原理图STC89C52单片机89C52单片机属于TTL型芯片和CMOS型芯片中的后者，是由国内宏晶科技公司生产的8位国产芯片，具有和国外芯片AT89C52的一样的引脚和功能。它功耗极低的同时还拥有高性能，其中配备的8K系统可编程Flash让它成为二十一世纪初广泛用来对工业设备进行控制的一种主要型号。STC89C52在持续继承和发展延续了我们上一代的MCS-51内核的技术基础上，也对其内核作出了许多重要的技术改进，使其具有一些新的功能。在单个芯片产品系列中，它具有灵巧的8位CPU和8k字节程序存储空间，让它不仅能够在控制传感器和外设，处理数据和控制信号等各个环节上都能够具有相当大的性能优势。该芯片也使许多技术性能方面的问题得到了很好地解决，让它在整个嵌入式系统中大放光彩。与平常人们生活中使用的微型电脑相比，单片机更只是微小电路集成系统，所起到的作用还是相当有限，只能处理一些简单的控制工作。在日常人们的生活中，小到耳机、空调遥控器、闹钟、电子手表，大到冰箱、电视机、吸尘器等大型家电，它们都含有一个或多个单片机。在现代社会，人们进入智能时代，更加青睐于智能家居，单片机功不可没，在其中起着无法代替的作用。并且各种不同的传感器也在推动着单片机的发展，市面上出现了更多不同的型号，不同功能的单片机。单片机封装引脚图本次产品设计中所需要采用的STC89C52单片机内部拥有40线引脚，采用了一种双列直接的穿插式封装方法用来进行直接封装。单片机和液晶屏等外设的数据传输等通过单片机的4个8位I/O口进行，数据并行口建立了单片机本身和外设之间联系的“桥梁”，为它们之间进行信息交互提供了保障。单片机有五分之四的引脚为I/O端口，可用来并行传输数据。当单片机一接通电源，P1口会默认输出高电平，它与2口和3口一样，都是准双向口。在输入/输出接口中，P0口非常特殊，它拥有两个作用：第一，当P0口用于总线扩展时，不需要考虑其他因素；第二，当P0口执行传输数据功能时，由于它是漏极开路输出的原因，要采取接上拉电阻的措施，通常选用排阻更为方便。单片机体积较小，所以端口也较为有限，但由于功能众多，所以需要实现引脚的复用，研究引脚复用对于单片机的发展的意义极为重大，特别是在功能发面。缩小引脚体积和引脚复用是技术员使用的主流办法，为单片微型计算机提高了效率。图3为信号封装引脚图。二十引脚以及四十引脚在主控芯片里是主电源引脚，单片机通常输入5V的电压源作为输入电源，所以与40脚相连，另外一个引脚就连地即可。由于单片机需要时钟输入，所以需要外接晶振电路，所以18引脚和19引脚可以用来进行二者的连接。由一个11.0592MHz的晶振与两个皮法级别的电容进行某一特定的集成，这样就能组合成晶振电路。单片机还存在4根控制引脚，分别是RST、ALE/PROG、PSEN、EA/Vpp，起到进行复位和功能选用的作用。单片机共有4个8位I/O口来进行数据的传输，为了使引脚的利用最大化，P3口的每一个引脚都还有第二个功能进行选择。图3STC89C52单片机的封装引脚图STC89C52内部原理单片机，顾名思义只是个单片微型计算机，但内部功能结构仍具有一定复杂性，处理器应该具有的基础构成应有尽有（中央处理器、8k字节FLASH存储器、片内数据存储器RAM闪存器、时钟芯片、定时器、ROM、32个I/O口和串口通信9个部分）。从图4单片机主要功能电路结构图我们已经可以清楚了解到，8位的CPU的型号编码为8051。如图，在单片机的内部，具有3个定时器/计数器，这两个需要同一时刻只能工作一个；内置数据存储器和程序存储器，分别为128字节和4K字节；另外还有总线可扩展控制器等等。并且外部还分别设置了振荡器和驱动时钟机的工作控制电路。图4单片机功能结构图电源电路模块整个单片机系统使用常见的5V电压源保障系统的电力供应，并且直接由一个供电模块来决定系统是否运转。电源座子和按键一起组成供电模块，座子是为了连接外部电源，它有3个端口，端口1与按键的端口6直接焊在一起，端口3不参与整个模块，只是起一个固定插座的作用。按键开关控制整个单片机系统的供电与否，它相当于两个双刀双掷开关，分为1、3、5口和2、4、6口两组，两组功能相同，以下就偶数组作详细介绍。当按键未按下时，2、6口为连接状态，当按下按键，2、6口断开，4、6口连接，电源能从4口进行输出。开关内部结构图见图5所示。图5开关按键图按键模块系统的按键控制电路主要是由1个按键开关直接与地相连直接组成的一个控制电路，按键的另外一端直接与主控芯片的一个输入/输出口相接。当按键开关保持在断开的阶段时，地面不会对它产生任何影响，单片机的I/O引脚会保持在默认状态（高电平）；当按下按键时，因为I/O引脚直接与单片机相连，所以此时I/O口的引脚会产生跳变，由高电平转换成低电平，并同时把该口的信号输出发送到单片机，单片机根据该信号进行下一步的工作。按键开关的检测原理就是高低电平的检测。由于按键开关开断总是存在一定时间，一定会产生误差，人们分别可以通过硬件或软件进行减小误差。由于硬件成本较大，且为了提高集成度，通常选用通过程序来解决这类问题。当我们加工按键部分的函数时，我们一定要加入消抖函数，这样整个模块的准确性会得到提升。图6为开关控制电路原理图。图6开关控制电路LCD1602液晶显示屏模块本系统对有源矩阵液晶显示器进行了研究，它也就是我们熟知的液晶显示器。这种显示屏有很多优点，譬如数字式端口，同时显示清晰。在重量体积方面也很轻薄，方便携带。每个元器件都需要考虑的功耗也很低，完全满足我们的常生活需求。十九世纪末，奥地利科学家发现了液晶，并研究发现液晶在电场的微小影响下，物理特性会改变。人们利用这种电光效应发明了液晶显示器，通过电压来控制屏上不同区域的字符显示，区域内存在电压就显示字符，这样所需图像就很容易地被我们通过程序控制后显现出来。现在液晶显示屏经过进一步的发展，厚度变得更薄的同时，也能实现全彩显示和集成在大规模电路中。在普遍的微型计算机、相机和智能手机等配备屏幕来显示画面的设备中，它已经完全被广泛使用到生活的方方面面。液晶显示的具体分类和识别方法多种多样要根据具体用途去进行选择。通常情况下，我们认为可按照它所需要表现的显示方式进行划分，它总共可以分为段式液晶屏和字符式液晶屏，并且还有一个点阵式的液晶屏REF_Ref19762\r\h[14]。液晶屏早期只能显示黑白，之后伴随着时代发展，就出现了彩色显示REF_Ref19762\r\h[14]。考虑到本次设计的所有需求和成本，LCD1602液晶既能满足要求，也能最大地节约成本。它作为一种输出显示的液晶，实际上来说就是一种内部带有工业符号字符型的液晶。主控制器的芯片可以选择HD44780或者其他相同的硬件兼容控制芯片。该显示器通常具有16根引脚，市面上有的显示器取消背光，所以只需要14根引脚。LCD1602液晶显示器各引脚功能见表1所示。表1各个引脚功能说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS接地9D2数据并行口2VDD接+5V10D3数据并行口3V0显示屏对比度调整口11D4数据并行口4RS数据/命令选用端（高/低）12D5数据并行口5R/W读/写选用端（高/低）13D6数据并行口6E使能端14D7数据并行口7D0数据并行口15BLA背光源正极8D1数据并行口16BLK背光源负极通过1602就能看出屏幕应该具有2行，每一行都能有16个字符的输出，但可惜的是，这个型号的显示屏存在无法显示中国汉字的缺陷。本系统通过LCD1602液晶显示屏展现检测得到的经纬度和时间。它的引脚结构图如下图7所示。图7LCD1602液晶显示电路图GPS模块三个关键部分共同结合组成了GPS全球卫星实时定位系统，分别是空间部分（GPS卫星星座）、地面控制部分（地面监控系统）和用户设备部分（GPS卫星信号接收机）REF_Ref18441\r\h[7]。GPS应用模块板是专属于您的个人电脑设备的一部分。GPS信号接收仪器多种多样，具有测地、手持和集成等5类型号REF_Ref3409\r\h[3]。在这些模块中，都配备有RF射频和基带芯片，这些芯片再附加上中央处理器和外部电路就构成了GPS模块。此次的系统设计中我们采用的GPS模块为：VK2828U7G5LF，它会根据一定的角度来选择几个待观测卫星，并实时自动追踪这些待测卫星的方向移动。当卫星接收器通过捕获信号得到被卫星跟踪到的卫星发射信号后，可以知道用户设备与跟踪卫星之间的伪天线长度，同时也能知道与跟踪卫星之间的伪距离的方向转移速度变化以及频率，它的整体轨道运动参数等信息进行专门解调后便可得知REF_Ref3409\r\h[3]。为了得到设备所在地的相关信息，比如经纬度和时间，我们就要通过内置的定位算法对数据进行解算才行[8REF_Ref2787\r\h]。它的实物如图8所示。图8GPS模块实物图该模块共6个引脚，但只需要用到3个引脚VCC、GND、TXD。TXD与单片机的RXD连接，进行数据接收，其他引脚若无特殊要求，可以进行悬空。该芯片采用了卫星导航行业标准的25*25*4毫米高灵敏度GPS天线，借鉴了1984年世界大地坐标系统，数据数率默认为9600bps，并且可以通过软件配置其他数率，输出语句格式遵守NMEA-0183V3.0协议，同时可对输出语句进行定制。GPS模块仿真电路如图9所示，已经默认连接电源与地。图9GPS模块电路图SIM800A通信模块本次项目设计中主要采用了SIM800A型的通信模块，该型的通讯通信模块占用体积小，发送简单的电话短信响应时间快且性价比高，作为一款能够具有比较高性能和优越的工业级GSM/GPRS的通讯通信模块，其在通信设置中被广泛应用。SIM800A通信模块可以自动搜索4个频段，同时用户可以通过自己本身的需要来以设置AT命令的方式来进行手动设置频段，通俗来讲就是可以实现全球通信。在整个模块中，GSM基带和射频部分是SMS模块的主要构成部分。该部分的功能框图如下图图10所示。图10模块功能框图考虑到要实现GSM功能，所以需要了解通信模块是否支持RS232控制。通过查阅得知，该模块还满足TTL接口控制，所以我们可以用单片机来利用该模块。单片机将GPS模块采集到的数据通过芯片的定位公式计算得出设备所在的经纬度和实时时间。GSM我们采用文本模式来进行数据的传输，短信发送和接收。SIM800A通信模块会把我们预先设置好的信息准备好后，无线发送到绑定的手机号码上，设定好的发送的内容为：“N/Sxxx，E/Wxxx，时间xxx”。单片机与其他外设的传输都是以串口的方式，在通信中，通常使用单片机的TXD引脚和模块的RXD引脚直接相连的方式REF_Ref28603\r\h[1]。SIM800A模块实物图如图11所示。图11SIM800A模块实物图系统软件设计考虑到系统设计的总体架构，本次系统预期完成的主要计划功能是GPS采集处理信息、液晶显示以及短信发送。为了得到便于编译和运行效果的成效，我们在编写程序前就要有一定的规划，这样程序才能令人赏心悦目和让后来者阅读起来方便快捷省时。对各个部位的函数进行封装，一旦当程序需要调用某个函数时，我们就可以直接调用，不用麻烦在main函数中进行重复，浪费内存和时间。软件主要由main函数、按键子程序、全球位置信息采集程序和SIM800A短消息模块等子程序组成。软件主程序架构当要运行一个系统时，需要对每个硬件都执行初始化。当初始化操作结束后，不同模块分别开始运转。GPS模块开始运行后，自动采集观测点与卫星之间的距离，并将之通过串口发送给主控芯片。单片机会对其进行数据提取，按照预先就存在的解码公式计算出经纬度和时间信息。主控芯片的串口接口RXD与液晶显示器的接口TXD相连，可以在屏幕上显示出经纬度和时间信息。单片机一直处于检测按键是否被按下的状态。当检测到按键被按下时，程序就会让SMS通信模块向绑定好的手机号码发送短消息，将用户想要的内容传递给监护人。主程序软件流程图如图12所示：图12主程序软件流程图按键子程序按键电路中一共四个针脚，其中两个一模一样，所以可以分为两组使用。我们只需要连接1组来连接电路即可。在实际操作中，为了方便和不搞混引脚，一般直接使用两个斜对角引脚。按键的原理很简单，就是一直检测高低电平信号。要想发送短消息给手机，直接按下按键就行，它会置MCU引脚的某个I/O端口为低电平，然后芯片内部进行下一步操作。I/O端口电平特性的这些变化将执行相应的功能操作。程序中使用（K1==0）来判断是否是低电平，由于按键存在一定的抖动时间，所以要进行一定的延时，可通过软件消抖，然后再次判断按键是否被按下。因为SIM800A模块由单片机控制，所以可通过短信向手机发送经纬度、时间等信息。按键程序流程图如图13所示：图13按键程序流程图LCD1602显示流程图LCM通电后，内部结构就需要执行清除命令，让屏幕恢复开始画面，同时也清除内部存储器等。LCM与MCU之间双向通信，芯片可以通过编写程序控制显示内容，经过一小段时间的延迟，检测得到的经纬度和时间就会显示在液晶屏上。LCD1602外接了电位器，可以通过控制电阻大小控制显示字符亮度。LCD显示流程图如图14所示：图14LCD1602显示流程图GPS子程序各个功能化模块的初始化操作会在系统开机后立即执行，譬如中断寄存器和定时器初值等，然后定位模块会进行GPS命令操作信息的接收、解调、处理任务，最后将提取出的信息呈现在LCD1602LCM上。GPS数据采集部分流程图如图15所示：图15GPS系统子程序单片机通过串口通信首先接收到来自GPS定位模块的NMEA-0183协议制定的字符串后，之后将解码该信息，最后筛选出不同客户各自要求的的具体参数指标。美国国家海洋电子协会负责制订了NMEA-0183协议，并且此协议成为了导航行业内统一的RTCM标准协议REF_Ref18254\r\h[18]。本传输协议基本使用了ASCII编码，采取10位异步地址数据帧的传输方式REF_Ref112\r\h[4]。传输协议一共具有6种数据格式，在此举出一个GPGGA实例。“$GPGGA，121252.00，3212.17032，N，11812.42046，E，2，09，0.96，841.4，M，-20.3，M，0000*77”REF_Ref19727\r\h[6]。本次设计需要显示时间和经纬度信息，要对数据进行提取。GPS模块可以通过接收指定字符串指令来达到获取定位模块返回数据的结果，并在程序中判断返回的数据，让它过滤出特定值的数据REF_Ref9444\r\h[12]。SIM800A通信模块流程图GSM数据通信主要是串口通信，对串口初始化后，我们在3个定时器中选择定时器2，设置波特率为9600bps，计算初始值：TL2=TH2=65536-UART_F使用中断必须要打开总中断和串口中断。通信模块程序流程图如图16所示。图16通信模块流程图系统测试焊接调试绘制完好整个系统硬件电路的原理图后，首先要保证各部分没有出错，然后才能着手进行下一步焊接的准备工作。准备好需要焊接用的所有元器件，保证每个元器件都没故障。这次设计打算采用的焊接板子是采用市面上最常见的万能板，也叫洞洞板。在开始焊接前，把STC89C52芯片放在板子中央，然后为每个器件所要占据的位置大小进行整体规划，在高效率的前提下，尽量还要美观。在焊接工作中，要保证没有虚焊的情况出现，这可以通过万用表打到二极管处进行测试。当整个系统焊接完成后，电源座子连接5V电源，此时当电源开关按下后，LCD1602液晶显示屏会亮，那么该部分电路没有故障。接下来把程序烧录到芯片中去，当软件提示烧录成功后，LCM上会显示字样“GPSINIT”，最后就可以调试功能了。万能板的背面焊接图片如图17所示。图17焊接图片硬件调试当以上调试都完成后，就可以进行最后的硬件测试。当单片机重新开机后，GSM通信模块会执行初始化操作。每次正常开机后，“GPSSCAN...”的字样就自动在LCD1602的显示屏幕上出现，如图18所示。当移动通信模块sim卡已经调试好之后，进入主页面，GPS模块正常工作时，等模块上的LED绿色指示灯启动并开始闪烁后，此时设备所处的经度、纬度和时间都可以被自动地显示出来，而LCM有两行，上面一行显示测得的是经度和纬度，下面显示该区时间。如图19所示。按下按键，短消息就会被SMS短信模块发送给绑定的手机号码，发送的内容为：“N/Sxxx，E/Wxxx，时间xxx”。至此，所有功能测试完成。图18开机画面图19检测画面项目总结本次设计的防止老人小孩走丢的GPS自动定位系统，在系统的硬件设计上，微控制器为国内晶弘公司生产的STC89C52单片机，与之连接的全球定位模块则用来接收时间信息和经纬度信息。定位模块把得到的数据通过串口传递给单片机后，数据会被单片机按照程序处理，最终将其显示到LCD1602液晶屏上。本系统还具有短信发送功能，当按下发送按键时，单片机通过引脚控制SIM800A模块将时间、纬度和经度信息发送到设定好的手机号码上进行定位信息展示。针对基于GPS定位系统的防老人儿童走丢系统的现状和所要研究问题的分析，提出了一种采用GPS定位传感器和以STC89C52单片机作为主控设备的GPS定位系统。首先从单片机的内部结构和引脚开始，在了解了该芯片某些功能的基本使用办法后，对GPS模块和GSM通信模块外设进行掌握，通过它们的数据手册和寻求他人的帮助的办法，分析它们各自的功能结构和如何应用在系统中。在整个论文过程中，我对大量相关资料进行了仔细地翻阅和做笔记，通读几篇有关期刊论文，综合地分析了所有相关文献内容，并且充分地结合了单片机的一些基本知识，在总结前人经验和设计的基础上重新设计了系统电路，通过仿真证明了其功能的实用性，最终做出了实物。通过本次的学习，并亲身动手操作焊接，学到了许多课外的知识，也对许多我在大学时期所需要掌握的理论知识有一个更深入的理解，让我明白了理论要在实践中得到运用才能真的掌握的道理。在撰写论文的几个月里，我遇到一些无法解决的问题时，一定要先自己去查找相关文献、资料和搜索引擎来进行自我解决，这样能极大地提升自己的学习能力和解决问题的能力，切记不要做不会就问的人。但在这个过程中，也要与同学和老师进行及时沟通，不要走入误区，否则会事倍功半。该系统最后达到了预期的效果，但由于自身能力有限，所以本设计还可以进一步改进。参考文献程胜，蒋纯，李德志，彭霞.基于GPS和GSM的儿童防走失单片机定位系统设计[J].科技视界，2018（08）:76-77.唐迎舜，彭森.基于单片机的GPS定位系统设计[J].饮食科学，2017（18）:157.马长陆.基于运动社交的移动位置服务LBS系统的设计与实现[D].电子科技大学,2015.杜俊，董松.基于单片机的GPS定位系统的设计与实现[J].甘肃科技，2016，32（19）:25-27.WeiGuan，ChengWang，YiqiaoCai，HuizhenZhang.Designandimplementationofwirelessmonitoringnetworkfortemperature-humiditymeasurement[J].JournalofAmbientIntelligenceandHumanizedComputing，2016，7（1）.张亮红，刘文怡，王红亮.基于单片机的GPS定位系统的设计与实现[J].电子器件，2015，38（05）:1187-1191.曹亚丽，牛学芬，李佳音，管莹.基于单片机的GPS定位系统设计[J].可编程控制器与工厂自动化，2014（12）:44-46.高芳.单片机在GPS系统中的应用[J].电子制作，2013（19）:57.李云溪，韩涛，项剑峰.基于单片机的GPS定位系统设计[J].四川兵工学报，2012，33（11）:111-113.周祖渊.全球卫星导航系统的构成及其比较[J].重庆交通大学学报(自然科学版)