盛群杯创意书,残障老人失踪定位解救装置设计,

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1、(参赛编号)：基于盛群单片机的防残障老人走失的安全追踪系统-1-2013年重庆地区第六届年重庆地区第六届“盛群杯盛群杯”大学生单片机应用设计竞大学生单片机应用设计竞 赛赛作品创意书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(参赛编号)：基于盛群单片机的防残障老人走失的安全追踪系统-2-一、一、摘要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

2、 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、二、作品介绍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

3、，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.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

4、。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。(参赛编号)：基于盛群单片机的防残障老人走失的安全追踪系统-3-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

5、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、三、工作原理工作原理 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

6、，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，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，

7、见软件部分流程图。GPS 数据 定时 输入GPRS 网络单片机EM310SIM 卡 电源(参赛编号)：基于盛群单片机的防残障老人走失的安全追踪系统-4-EM310 的各个主要的接口及其接口特性与使用图三 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GP

8、S 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，经过编写的“接收程序”接 收后，可以在各种场合使用。

9、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、PC 机进行接

10、口。如表一所示：GPRS: EMS 310 模块AudioUARTUSB 调试SPI(参赛编号)：基于盛群单片机的防残障老人走失的安全追踪系统-5-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：(参赛编号)：基于盛群单片机的防

11、残障老人走失的安全追踪系统-6-3. 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，数据分析和数据处理三部分完成。具体流程如下图：四、四、功能、特色功能、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

12、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。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(参赛编号)：基于盛群单片机的防残障老人走失的安全追踪系统-7-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

13、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

14、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、五、作品结构作品结构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(参赛编号)：基于盛群单片机的防残障老人走失的安全追踪系统-8-图七2.软件部分首先我们在单片机的程序中会写入一

15、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(参赛编号)：基于盛群单片机的防残障老人走失的安全追踪系统-9-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

16、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。(参赛编号)：基于盛群单片机的防残障老人走失的安全追踪系统-10-2 当服务器收到用户发送的获取位置指令时，将命令发送到单片机处。单片机反馈坐标，服务器再将坐标转换为位置发送到用户手机3 当用户访问网页，登陆账号后。可以查看到老人的运动轨迹（通过百度地图的API 将服务器上保存的历史位置信息标注在百度地图上）后期功能升级：1. 危险地点警报，当老人到了高速路旁，或者湖泊、滑坡地带提醒用户。2. 危险预判，根据老人的运动方向，以及速度，预先判断出老人即将走出安全范围3. 老人常去地点标注，通过历史坐标数据的统计，标注出老人常去地点。