白旭+劉洪濤+蔣亞文+楊雪梅+龍浩男
摘 要:設(shè)計(jì)了一款新型定位鞋。以意法半導(dǎo)體公司的STM32F103xRCT6芯片為系統(tǒng)的控制核心,并具有GPS自主定位、GSM短信提醒和系統(tǒng)集成等核心技術(shù)。同時(shí)該定位鞋能將定位信息通過(guò)短信完成與監(jiān)護(hù)人的交互。經(jīng)實(shí)際測(cè)試,該產(chǎn)品能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵字:STM32F103xRCT6;GPS自主定位;GSM短信提醒
基金項(xiàng)目:西北民族大學(xué)2015年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目 項(xiàng)目編號(hào):201510742057
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展,可穿戴設(shè)備的功能日益強(qiáng)大,個(gè)人對(duì)便攜式定位產(chǎn)品的需求日益旺盛。由于市場(chǎng)現(xiàn)有的定位鞋在外觀(guān)上并不是處理的完美無(wú)瑕,在定位模塊的供電上也有局限性,此外,雖然在實(shí)時(shí)定位上有較好的穩(wěn)定性,但是在實(shí)時(shí)提醒上有很大的欠缺,完不成對(duì)適用群體的實(shí)時(shí)保護(hù),有較多的無(wú)用功且價(jià)格不低,從而銷(xiāo)量一直穩(wěn)步不前。由于GPS技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動(dòng)測(cè)量的特點(diǎn),在穿戴設(shè)備中,將GPS定位功能與GSM短信提醒功能相結(jié)合具有良好的市場(chǎng)前景。把該功能與出門(mén)必備的鞋子結(jié)合起來(lái),設(shè)計(jì)一款局域性實(shí)時(shí)提醒的新型定位鞋,為老人、孩子和成年特殊人群實(shí)時(shí)保駕護(hù)航。
1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)主要包括一單片機(jī)主控系統(tǒng)電路,在所述單片機(jī)主控系統(tǒng)電路上連接有一電源裝置電路、一定位裝置電路和一數(shù)據(jù)發(fā)送裝置電路;其中,所述定位裝置為GPS模塊;所述數(shù)據(jù)發(fā)送裝置為GSM模塊;所述單片機(jī)主控系統(tǒng)電路中的單片機(jī)是以STM32F103xRCT6芯片為控制核心的單片機(jī)。用戶(hù)界面為手機(jī)短信接收界面。其系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
2 系統(tǒng)硬、軟件設(shè)計(jì)
2.0硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)包括一MCU主控電路,在所述MCU主控模塊電路上連接有一供電模塊電路、一定位裝置電路和一數(shù)據(jù)發(fā)送裝置電路;其中,所述MCU主控電路是以STM32F103xRCT6芯片為控制核心的單片機(jī);所述定位裝置為NEO-6M-GPS接收器模塊,該模塊通過(guò)RX、TX分別與MCU主控模塊的PB10、PB11連接,接收GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)返回的數(shù)據(jù);所述數(shù)據(jù)發(fā)送裝置為SIM900A-GSM模塊,該模塊通過(guò)RX、TX分別與MCU主控模塊的PA2、PA3連接,在GSM網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下發(fā)送經(jīng)過(guò)MCU處理后的定位信息到監(jiān)護(hù)人手機(jī)。其電路連接如圖2所示。
為了增強(qiáng)信號(hào)、搜星能力以及定位準(zhǔn)確度,在所述的SIM900A GSM模塊和NEO-6M GPS接收器模塊都連接有外置有源天線(xiàn)。
2.1 軟件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)用到的開(kāi)發(fā)工具主要為Keil uVision4,GPS數(shù)據(jù)處理用到的算法主要為最小二乘法和卡爾曼濾波算法。軟件系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分:GPS定位部分和GSM短信提醒部分。其程序設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。
2.1.1 GPS定位部分
先利用一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)逗號(hào)方法來(lái)解析NMEA-0183協(xié)議,將結(jié)果存放在通過(guò) gps.h 定義的 m_message 結(jié)構(gòu)體內(nèi)。然后利用UBX 協(xié)議實(shí)現(xiàn) NEO-6M 模組的 5 個(gè)配置:保存設(shè)置、輸出信息設(shè)置、串口波特率設(shè)置、時(shí)鐘脈沖設(shè)置和輸出頻率設(shè)置。并將當(dāng)前 NEO-6M模塊的配置信息保存到 EEPROM 里面。最后將一批解析好的GPS定位數(shù)據(jù)發(fā)送到主控的串口,從而實(shí)現(xiàn)定位功能。
2.1.2 GSM短信提醒部分
首先使用AT+CSCS指令將GSM模塊設(shè)置為UCS216位通用8字節(jié)倍數(shù)編碼字符集,然后使用AT+CMGF指令設(shè)置短消息為文本模式,最后將號(hào)碼和定位短信內(nèi)容轉(zhuǎn)為 unicode字符串,通過(guò)串口2發(fā)送0X1A結(jié)束符。從而完成幾次定位短信的發(fā)送。
3 結(jié)束語(yǔ)
本設(shè)計(jì)可以對(duì)任意所選固定區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù),一旦被監(jiān)護(hù)對(duì)象離開(kāi)所選定的區(qū)域,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。并將被監(jiān)護(hù)對(duì)象的具體經(jīng)緯度發(fā)送到監(jiān)護(hù)人的手機(jī),監(jiān)護(hù)人可以通過(guò)電腦/手機(jī)進(jìn)行經(jīng)緯度精確查詢(xún)并定位,從而知道被監(jiān)護(hù)對(duì)象的大概位置。由于本設(shè)計(jì)以STM32F103xRCT6芯片為控制核心,外接GPS模塊和GSM模塊,由此構(gòu)成的穩(wěn)定性較強(qiáng)的新型定位鞋。經(jīng)實(shí)際測(cè)試,該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、能耗低、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn),具有一定的實(shí)用推廣價(jià)值。
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作者簡(jiǎn)介
白旭(1995-),男,漢,內(nèi)蒙古,本科。
劉洪濤(1981-),男,漢,山東,碩士,講師,研究方向:嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。