基于STM32的智能儿童防拐系统的研究与设计.docx

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基于STM32的智能儿童防拐系统的研究与设计

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古丹方忠文胡敏王旭龙胡俊杰

摘要：随着近年来儿童走失事件频发，国家、学校及家庭都越来越重视儿童出行安全问题，因为每个失踪事件背后都有一个破碎家庭。文章研究并设计了一款以STM32为控制平台，结合GPS模块、GSM模块、LCD模块等元器件，以及Android客户端APP为一体的智能儿童防拐追踪定位系统。系统分防拐器端和APP端，防拐器端提供了一键发送定位、一键拨打电话、显示信息、记录移动路径等功能。APP端则可通过点击一键追踪按钮获得防拐器端的经纬度坐标，并将坐标在百度地图上定位并导航。通过此系统能降低儿童在无大人陪伴时外出走丢的风险，为他们提供更为全面的监护。

关键词：STM32；GPS定位；GSM通信；儿童防拐；Android客户端

据公安部必威体育精装版数据显示，近年来我国每年有近20万儿童失踪。尽管从新中国成立以后，我国对拐卖妇女儿童现象进行了几次专项打击，但拐卖儿童现象却是越来越严重，具体分析起来有以下几个特点：从个人分散作案，到集团化拐卖儿童。从一个人拐了孩子后直接找买家到现在拐运销一条龙，甚至出现了一些专门批发被拐儿童的人贩子，从境内作案发展到跨国作案，从单纯的拐孩子传宗接代到强迫孩子做非法盈利活动，拐卖手法也从单纯的偷，发展到明抢明夺，甚至为了拐卖儿童出现杀害儿童亲人的恶性案件[1]。

现今整合GPS与GSM的追踪定位装置在国内外也逐渐成为风潮，针对儿童的智能手表、老人的防丢手环之类的产品也层出不穷。若发生协寻事件时，家人透过GSM联系追踪器，追踪器会自动由发射器送出GPS定位讯号，于手机或网络地图上得知走失对象位置[2]。本项目正是顺应这社会发展需求而开展的，通过智能儿童防拐系统的研究与设计解决以上社会问题，实现家长和孩子间的双向通信，进而避免孩子的丢失。

1总体方案设计

1.1系统工作方式

该系统防拐器端正常工作时，GSM模块处于激活状态，GPS模块持续有哪些信誉好的足球投注网站卫星并获取定位信息，通过STM32单片机编程处理，在LCD屏幕上顯示GPS定位信息及时间、GSM状态等信息。当一键求助按键被按下时，经STM32单片机处理，将防拐器当前GPS定位经纬度信息通过GSM模块发送短信到系统内置指定号码，APP端通过提取短信经纬度数据，调用百度地图SDK进行定位并导航至防拐器所在位置。当APP端手机点击一键追踪按钮时，防拐器端接收指令，并经STM32单片机判断指令是否为系统设定指令，是则将防拐器当前定位经纬度信息发送至APP端。防拐器端还按指定时间间隔自动保存其移动的位置信息至SD卡中，后期可通过PC端查看防拐器所经过的路径，方便查看儿童的活动轨迹。

1.2系统总体设计

本设计所使用到的模块和辅助工具有STM32主控制器、GPS模块、GSM模块、SD卡模块、LCD液晶屏、电源、PC机、Android手机软件开发平台Androidstudio等。系统工作方式分析设计总体结构框如图1所示。

2系统硬件设计

2.1STM32主控制器模块

本系统主控制器使用了正点原子公司的MiniSTM32开发板，核心芯片为STM32F103RCT6，具有专门性、高性能、低成本、低功耗的特点，是嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M332位处理器。为使运行效率更高，总体协调性更好，设计中也使用到了直接内存访问（DirectMemoryAccess，DMA）处理技术和多个中断处理。内部结成2个SPI协议模块，12通道DMA控制器；多达11个定时器，其中高级定时器有两个；STM32F103RCT6工作频率为72MHz，具有单周期乘法和硬件除法，内置高速存储器（高达256kB的闪存和48kB的SRAM），有丰富的增强I/O端口[3-4]。

2.2GPS模块

GPS模块使用的是ME2530A模块，该模块采用MTKGPS单芯片MT3329，内置陶瓷天线增强其信号接收能力，支持NMEA-0183通信协议，模块通过TTL电平或者是同波特率的串口与外部系统连接通信，常用和支持的串口波特率有4800、9600（默认）、19200、38400、57600、115200等几种，兼容绝大多数的单片机系统。该模块接收到的GPS信息用过TTL电平输出，单片机处理方便，在单片机设置相同波特率的串口即可接收模块传送的数据，利用NMEA-0183协议解析处理，从而得到想要的数据，如定位数据、海拔、时间等。NMEA-0183协议采用ASCII码来传递GPS定位信息，帧格式形如：$aaccc，ddd，ddd，…，ddd*hh（CR）（LF），“$”为帧命令起始位、“aaccc”为地址域、“ddd…ddd”为数据、“*”为校验和前缀（也可以作为语句数据结束的标志）、hh：