程胜　蒋纯　李德志　彭霞

【摘 要】鉴于传统儿童防走失系统使用的局限性，设计一种利用单片机控制、 GPS定位和GSM通信等技术的儿童防走失系统。设计采用AT89S51单片机作为核心控制中心，利用GPS进行实时定位，GSM进行无线数据传输从而实现远程查看位置，快速寻找丢失儿童的效果。

【关键词】GSM；单片机；GPS接收模块；1602液晶模块

中图分类号： TN929.5；P228.4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）08-0076-002

Design of Positioning System for Children's Anti-lost Microcontroller Based on GPS and GSM

CHENG Sheng Chun LI De-zhi PENG Xia

（School of Electronic and Communication Engineering，Anhui Xinhua University，Hefei Anhui 230000，China）

【Abstract】In view of the limitations of traditional child anti-lost systems，a child anti-lost system using SCM control，GPS positioning and GSM communication is designed.The design adopts AT89S51 single-chip computer as the core control center，uses GPS to carry on real-time positioning，GSM carries on the wireless data transmission to realize the long-range view position，search for the result that loses the child quickly.

【Key words】GSM；SCM；GPS receiver module；1602 LCD module

0 引言

儿童安全问题一直是一个社会层面的问题，作为一个自我保护能力非常弱的群体，需要家长和社会给予更多的保护。也急需从技术手段和设备等角度来保障儿童的安全。针对儿童安全问题中的走失问题，设计一款具有即时通讯，即时定位儿童位置的安全系统，以达到实时查询儿童位置，同时在儿童走失时能够快速寻找的目的。

1 系统硬件设计

1.1 基于单片机的GPS硬件电路总体结构

根据总体设计方案，设计主要包括单片机模块（AT89S51），GPS信号模块、GSM通讯模块（SIM900A）、液晶显示模块（LCD1602）。系统硬件总体结构框图，如下所示。

2 系统设计硬件电路简介

2.1 单片机主控电路

在该设计中AT89S51单片机作为控制核心，主要用于接收GPS采集的时间和位置信息，并发送给液晶显示模块交替显示时间和位置信息。当单片机接收到GSM模块获取位置信息请求时，将实时位置信息发送给GSM模块。

2.2 SIM900A GSM 通信模块

GSM通信模块主要通过串口与单片机进行连接，从而单片机实现对GSM通信模块的控制。GSM通信模块包含的串口提供了多条控制线，但在设计中仅仅使用数据信号线TXD和RXD。其中RXD数据接收信号线与单片机TXD即P3.1（串行数据输出口）相接，用于接收来自单片机的数据。而TXD数据发送信号线与单片机RXD1即P3.0（串行数据输入口）相接，用于向单片机发送数据。当接收到信息发送指令时向单片机发送获取位置信息请求，获取位置信息后发送到设定的移动客户终端。

2.3 VK2828U7G5LF GPS信号接收模块电路

为了满足实际生活中对定位防丢器体积小、可靠性高的要求。采用这款灵敏度高的微带天线，且天线封装在模块内部，更进一步的提高了整个模块的可靠性。使用该模块采集实时经纬度信息，并通过TXD口外接100欧电阻与P3.0即RXD（串行数据输入口）连接，发送位置信息到单片机等待上传。

接收频段：L1 （1575.42MHz）

接收通道：56CH

S11 SWR：≤1.3 S22 SWR：≤1.3

S21 Log Mag ： ≥ 20.0dB S11 Smith ：50Ω±5%

定位性能：水平位置精度：<2.5m（Autonomous）50%<2m（SBAS）

（CEP， 50%， 24时静态， 信号强度 -130 dBm， 大约6个可用卫星）

授时精度：30us

定位更新速率：1Hz～10Hz（默认1Hz）

2.4 1602液晶模块

1602液晶显示模块主要用于显示单片机发送的位置和时间信息。通过外接上拉电阻接入单片机的P0口，实现信息的获取。

3 系統软件设计

在硬件电路的基础上，软件的控制是系统功能实现的核心。该系统的软件设计主要由：51单片机控制中心程序、液晶显示程序、GPS定位程序和GSM通信程序等组成。经初始化后，通过单片机控制GPS采集位置信息，在判断需要发送信息时通过GSM发送需要的信息，并通过液晶显示屏显示基本信息和接受到来自手机端的信息。

系统工作流程如下图所示。

4 结论

本设计将GPS定位技术和GSM通信等技术应用于防止儿童走失的问题中。在现实生活中，该系统可以查询儿童的实时位置，也可以进行一部分信息的互动。当发现儿童走失后，可以通过GSM通信技术将单片机获取的经纬度发送到手机端或指定的终端，从而达到快速获取儿童位置，第一时间寻找到走失儿童的目的。并且具有体积小便于隐藏、低功耗、传输速率快，成本低等优点，具有进一步开发的实际意义。