基于SIM868的定位系统设计和实现电子信息工程专业.docx

摘要1Abstract2第一章绪论31.1 课题背景31.2 研究目的与意义31.3 国内外研究现状3141匕口5第二章定位系统硬件设计62.1 系统硬件整体设计概述62.1.1 SIM868模块62.1.2 STM32F103系列微控制器82.3VI8第三章定位系统软件设计103.1 GPS定位原理103.2 GPS数据格式103.3 GPS数据获取与处理123.4 AT指令流程143.5 发送数据至OneNET153.5.1 OneNET设备接入153.5.2 程序写入设备ID和APIKEY163.6 软件体设,计案及流程图16第四章APP开发184.1 申请高德地图APlKey184.2 高德地图SDK工具包添加194.3 显示地图204.4 经纬度位置标记224.5 辅助定位功能添加234.6 APP运行流程图24第五章系统调试和实验结果265.1 实物展示265.2 系统调试265.3 实验结果28第六章总结与展望30参考文献31致谢33附录34随着生活水平的提高、社会的进步，人的平均寿命逐渐增长，老年群体愈发庞大。随着年龄的增长，老年人的身体会出现各种各样的状况，有关大脑的问题众多，老人出现“痴呆”现象，从而导致走失事件频发，因此研究防老人走失的定位装置具有现实意义。本系统拟设计一款可穿戴式设备用来实时定位老人位置，子女可通过手机APP查看老人位置，以此防止老人走丢。本文重点介绍了如何使用SIM868模块获取GPS定位信息并上传数据至服务器端，以及在手机app端查看位置信息的方法。通过学习SIM868模块的使用和工作原理以及完善的软硬件设计，成功达到预期的实验结果。本系统设计以ST（意法半导体）公司的使用ARM内核的STM32F103系列微控制器为主控核心，定位模块使用SIM868模块，手机APP使用AndroidStUdio进行开发，主要功能为显示地图与位置信息。关键字：GPS定位；SIM868模块；SIM32F103系列微控制器；手机APPAbstractWiththeimprovementoflivingstandardsandsocialprogress,theaveragelifeexpectancyofpeopleisincreasinggradually,andtheelderlypopulationisbecominglargerandlarger.Asthegrowthoftheage,thebodyoldoldpeoplewillappearavarietyofcondition,manyquestionsaboutthebrainandtheoldmanappear"dementia”phenomenon,resultinginlosthappenedfrequently,sotheoldmanlostpreventionpositioningdevicehasarealisticsignificance.Thesystemintendstodesignawearabledevicetolocatetheelderlyinrealtime,andthechildrencancheckthelocationoftheelderlythroughthemobileAPPtopreventtheoldmanfromgettinglost.ThisarticlefocusesonhowtousetheSIM868moduletoobtainGPSlocationinformationanduploaddatatotheserverside,aswellastoviewlocationinformationonthemobileapp.ThroughlearningtheuseandworkingprincipleofSIM868moduleandperfectsoftwareandhardwaredesign,theexpectedexperimentalresultsareachievedsuccessfully.ThesystemisdesignedtousetheSTM32F103seriesmicrocontrollerofARMkernelasthemaincontrolcore,andthepositioningmoduleUSEStheSIM868module.MobileAPPisdevelopedwithAndroidStudio,andthemainfunctionistodisplaythemapandlocationinformation.Keywords:GPSpositioning;SIM868module;SIM32F103seriesmicrocontroller;MobileAPP第一章绪论1.1 课题背景根据相关调查数据显示，每年全国走失老人约有50万人，而平均每天就约有1370名老人走失；从年龄上看，65岁以上老人容易走失，比例达到80%以上；迷路、精神疾病和老年痴呆是老人走失的重要原因L根据最新人口统计数据，我国老龄化现象严重，老年人占总人口的比例在不断提高。面对人口老龄化的现状，养老产业将迎来最大机遇和挑战一一老人数量增加，养老机构服务人员有限，如何提高自身服务水平、保障老人健康的问题被提上日程。目前，老年人的安全健康成为社会关心的一大热点，老年人走丢、迷路的事件在生活中时常发生。老年人走失问题如今已成为社会亟待解决的问题。1.2 研究目的与意义面对如今老人走失问题严重这一现状，社会迫切需要改变这一现状的方法，最合理的方法便是子女或看护人员能够在第一时间知道老人的位置来防止走丢。本课题源于“老人健康监护定位手环”，目前带有定位功能的儿童手表已经得到大多数家长的选择，但是子女对老人的看护明显不足，针对老年人的可穿戴定位装置市场上不是很多。在此基础上，本系统拟设计一款针对老年人的可穿戴式定位设备，能够实时上传老人所处位置信息，并且子女或看护人员可以在手机APP端查看老人位置。通过对本系统的研究，希望能够找到有效解决老年人走失问题的方法，保障老年人的健康，推动养老产业的不断完善。1.3 国内外研究现状现在市面上有很多GPS定位器，例如天眼星GPS定位器，把控制定位器的软件下载到手机里面就可以实时监控老人的活动情况，还有把老人经常活动的范围设置成围栏，老人只要走出这个范围监护人电话就会收到报警短信，防止老人走失等功能。目前己知针对如何快速有效了解老人的位置，上海美迪索科公司基于定位技术采取以下几种方案(I)老人监测系统：通过老人携带智能手环，记录老人实时位置和活动轨迹，手环内置GPS/北斗/蓝牙/惯导等融合定位模块，实现室内外无缝定位，实现室内高精度定位；手环植入健康监测模块，监测老人身体健康状况，包括心跳、血氧、血压等一系列数据，一旦数据异常，系统后台警报，护理人员可以立刻获取健康状况异常的老人位置等信息、并根据信息采取最及时有效的护理措施。(2)智能养护系统：机构各区域设置电子围栏，老人一旦离开电子围栏区域，系统报警并触发视频联动，有效降低失智老人走失情况；护理人员携带移动智能终端，内置定位模块，方便机构管理层快速调度人员、实现线上考勤、电子点名等；智能终端接入老人监测系统，在老人出现紧急状况时，终端提醒并弹出位置信息，护理人员第一时间赶至现场。1.4 论文结构安排本论文共分为六个章节：第一章绪论主要介绍本课题的研究背景与目的以及国内外的研究现状；第二章定位系统硬件设计，详细介绍硬件整体设计方案、硬件各模块工作原理和电路以及硬件连接设计；第三章定位系统软件设计，详细介绍GPS定位原理和数据格式、SIM868模块的AT指令、服务器设备接入以及软件流程图；第四章APP开发，详细介绍本系统APP的制作过程；第五章系统调试与实验结果，介绍本系统调试过程以及实验结果展示；第六章总结与展望，主要总结自己在毕设过程中遇到的问题与收获以及展望以后的学习。第二章定位系统硬件设计2.1 系统硬件整体设计概述本系统以STM32单片机作为MCU即主控核心，采用SIM868定位模块,GPRS通信模块，云端服务器使用现有服务器，手机APP端查看位置。硬件部分总体设计方案如图2-1所示图2-1硬件部分总体设计方案图STM32F103对SIM868模块发送一系列AT指令控制，SIM868模块接收GPS信号，当接收到足够的GPS信号后，SlM868可获取定位信息，然后连接服务器,进行GPRS通信，将获取到的定位数据发送至服务器，手机APP端调用地图，根据从服务器端获取的经纬度将位置在地图上标注出来。2.2 系统组成2.2.1 SIM868模块SIM868模块工作频段为GSM850/900/1800/1900MHz,除了支持语音、GPRS数据传输、蓝牙、GPS定位等功能，还支持GPS、北斗和GLo三大定位系统，现在还免费提供支持基站定位主要应用于公共交通、共享单车等远程通讯设备。SIM868模块共有77个引脚,本设计中主要会用到SIM868模块中的GSM模块（单片机与SlM868串口通信，实现AT指令控制）、GPS模块（获取定位信息）以及GPRS模块（GPRS通信上传数据）。SIM868模块引脚图如图2-2所示：24252k2Z60 6 亘69 702 73 TT 2? 76 'llUARTl TXD UARTl-RXD 三 IARTfRTS 刍 UARH-CTS UARTl DCD UARTrDTO UARTl RlM UART2 RXD 3 UART2JXDQGNDGND,> GSM ANT 专GNDWGNDSGNDI GPS ANT3GND>BT_ANT"gndNetlightGPfOSTI USGPIOlGPIO2GPSeVBAT VBAT GNDVBVlGNDSIM868MCCA3 MCCA2 MCCAl SDCARD mcco MCCK MCCMOUSB VBUSI 7 匚 DPUSBDM IjSBGNDSDAIXSCLGNDI PPSGPS RXD （；NSS_EN GpS GPS TXDVRTCGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGND GND GNDRFeSYNC _ ADC ot,frs PWRKEYVDD-EXTALJlIoSPK2P GNDSIMJa9产尸百尸产, 三三三三三 <75 </5 3? 十卜卜卜忖卜 平I NFFFl 叩秒I 平Fl图2-2SIM868模块引脚图SlM卡座是用来插入SIM卡的。SlM868模块不支持电信卡,最好使用GSM（2G）卡，但是现在基本上不使用2G卡，本系统设计中使用的是移动4G卡，目前的3G/4G卡可以兼容以前2G卡的GSM/GPRS功能。模块开机按键，将该按键按下1秒以上，接着松开，就能够打开模块。然后在打开的状态下，再将该按键按下1