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1、 基于 SIM900A儿童防丢器终端设计 贺婷 (广东石油化工学院自动化系，广东茂名 525000) 摘要 针对市面儿童防去器功能单一的情况，设计一款智能儿童防丢器满足人们需求。儿童防丢器的终端包含主控 STM32F103C及外设部分和 SIM900A模块。主要实现当终端识别主控端发送的 AT指令信息，执行基站定位并将位置信息发 送给主控端或拨打主控端电话等相关功能 .。 关键字 儿童防丢器；终端； SIM900A 中图分类号： TP2 文献标识码： B 文章编号： 1008 - 6609 (2015) 11 - 0032 - 03 D01:10.15966/ki.dnydx.2015.11.
2、016 1引言 智能儿童防丢器相关产品主要有智能手环、电话手表 等121。前者价格便宜，但功能简单 ;后者只能称为缩小版电 话，而且价格高昂 131。本文将二者部分功能结合，设计一款 新的儿童防丢器满足人们的需求，主要包括主控端和终端 两部分，主控端和终端都采用 STM32F103C,结合 SIM900A 模块实现相关功能 儿童防丢器终端的主要功能是接收主控端发送来的信 息，终端的主控模块通知 SIM900A模块进行基站定位，将位 置通过GSM发送回主控端，并自动给主控端拨打电话让主 控端监听终端周围的状况 2 终端硬件设计 2.1 STM32及外设模块 终端 STM32的外围功能模块有电源，
3、 GPIO, RS232串 口，LED灯。 由 AMS1117电压转换器将 5V电压转换 3.3V供 STM32F103C及外围模块使用，如图 1所示，电路由稳定的电 源 VDD供电， VDD的范围在 2V-3.6V之间。 图 1 5V转 3.3V电压电路 GPIO 口是连接 CPU和片上外设的接口，终端的 ADC转 换模块接口是 PA2， SDA总线接口是 PB8， LED灯的接口是 PA5,按键 KEY 的接口是 PE2， PE4, USART_TX 和 US ART_RX 是 PA9， PA 10。 RS232 串口的 USART_TX 和 USART_RX 分别接到了 J10-1和 J
4、10-2,串口是连接 STM32和 SIM900A的唯一途径， STM32 的 USART_TX 接 SIM900A 的 USART_RX,而 STM32 的 USART_RX 接 SIM900A 的 USART_TX。 2.2 SIM900A 模块 2.2.1 SIM900A及其电源模块 SIM900A采用单电源供电， VBAT的电压输入范围是 3.2V到4.8V， 一般是 4.0V最为合适，因为模块发射的突发性 会使电压跌落，这时电流的峰值会达到 2A,因此，电源的供 流能力不能低于 2A。 SIM900A的电源模块电路原理图如图 2所示，智能儿童防丢器是采用 5V电池供电，而在 SIM9
5、00A 的电源模块中，有一个线性稳压器，可以将 5V电压转为 4V 电压，给 SIM900A的外设模块使用。 作者简介 ：贺婷，女，湖南株洲人，硕士，讲师，研究方向：智能控制与信号处理。 基金项目：广 东省云机器人 (石油化工）工程技术研究中心开放基金。 2.2.2 SIM卡接口模块 SIM900A的 SIM卡接口支持 GSM Phase 1规则，同时也 支持新的 GSM Phase 2+规范和 FAST 64 kbps SIM卡，支持 1.8V和 3.0V， SIM卡的接口电源由模块内部的电压稳压器 提供，正常电压值为 2.8V或者 1.8V。 SIM900A模块是一个双频的 GSM/GPS
6、模块，它既能够 实现GSM通讯，也能够实现 GPS定位，是由于模块拥有 GSM基带和 GSM射频 ,GSM和 GPRS的使用是由模块的 AT 指令控制。 图 4 SIM卡接口电路 3终端程序设计 主程序过程为首先使能 GPIO接口和 USART串口的时 钟，然后初始化 GPIO 口，使能 GPIOA的相关寄存器，之后设 置延时函数，串口定时检查接收引脚 RX有没有信息 ,进入循 环检查等待，一旦接收到相关信息，就通知 CPU让串口的发 送器发送相关 AT指令给 SIM900A,根据不同 AT指令控制 SIM900A模块进行相关工作。 3.1使能时钟 寄存器 RCC_APB1ENR的 0-5位是
7、使能 TIM2-TIM7定 时器时钟，17- 20位是使能 USART串口 2- 5的时钟。 RCC_APB2ENR 的 2-6 位是使能 GPIO 接口 GPIOA-GPIOE 时钟， 11位使能 TIM1的时钟， 14位使能 USART1的时钟。其 中置 1 为时钟开启，置 f0为关闭时钟。 3.2 GPIO 口配置 LED灯的 GPIO接口是 PA5，配置 GPIOA-CRL寄存器 的 CNF5和MODE5,即 20到 23位，配置为推挽输出模式： CNF5 = 00, MODE5 = 11。之后设置 GPIOA-ODR 输出寄 存器，由于 LED灯低电平点亮，所以先赋予它高电平后待命。
8、 TIM3定时器的 GPIO接口是 PB5，配置 GPIOB-CRL的 MODE5和 CNF5。 TIM3定时器是复用功能推挽输出： CNF= 10, MODE= 11,将 10_11 赋予 GPIOB-CRL 寄存器的 20 到 23 位。 USART1串口有发送接口和接收接口，分别的 GPIO接 口是 PA9 和 PA10,配置 GPIOA-CRH 的 MODE9、 CNF9 和 MODE10、 CNF10。 USART1串口的发送接口是复用功能推 挽输出： CNF= 10，MODE= 11,将 1011 赋予 GPIOA-CRH 寄 存器的 0到 3位。 USART1串口的接收接口是上拉
9、 /下拉输入 模式： CNF= 10, MODE=00,将 1000 赋予 GPIOA-CRH 寄存 器的 4到 7位。 3.3 USART串口配置 通过置位 USART_CR1寄存器上 UE位激活 USART;编 程 USART_CR1的 M位定义字长；设置 USART_CR2定义 1 位停止位；如果采用多缓冲器通信；利用 USART_BRR寄存 器设置波特率；设置 USART_CR1中的 TE位，第一次数据发 送一个空闲倾；把发送的数据写进 USART_DR寄存器 (此动 作清除 TXE位 )，并重复此步骤直到数据发送完毕 ;最后等待 TC=1， 表示数据传输完毕。 3.4防丢器终端基站定
10、位 基站定位流程图如图 5所示，先开启 SIM900A的 GPRS 和基站定位 模块，并让串口处于检测等待状态，并以 AT+ CSTT;AT+CIICR;AT+CIFSR2条指令开启 GPRS数据连接 指令；使用以下四条指令开启基站定位， AT+SAPBR=1， 1 Contype ， GPRS; AT+SAPBR= 1， 1 APN V CMNET， ;AT+ SAPBR= U;AT+CIPGSMLOC=1， 1;可获取 SIM卡当前位置 反馈给串口，串口检测到位置经纬度信息后，就返回信息到 STM32,再通过 STM32控制 SIM900A以短信方式发送经纬 度到主控端。 图 5防丢器终端
11、的基站定位流程 3.5信息发送与接收 STM32的串口支持 pnntf 直接输入函数，智能防丢器终 端控制 SIM900A模块的方式是直接向 SIM900A模块输入 AT命令，由于串口支持 printf()函数，可以把 AT命令写在 printf 函数里面。 printf ( AT+CMGF: 1， )； prmtf( AT+CSCS=， GSM ，X printf(AT+CNMI=2,r ， )； prmtf(AT+CMGR=2X 当智能防丢器终端接收到主控端 SIM900A模块发送过 来内容是 work 的短信时，主控端就发送后续的工作指令给 终端的 SIM900A， 让其定位并存储位置经
12、纬度到终端 SIM卡 的内存。当终端的 STM32主控模块串口检测到 SIM900A模 块的 SIM卡内存中有位置经纬度时，读取位置信息，通过串 口发送拨打电话和发送短信的 AT功能指令到 SIM900A模 块，将刚读取到的位置信息发送给主控端，之后给主控端拨 打电话，让主控端监听终端周围情况。 4结语 据统计，我国每年大约有 20万儿童走丢，一个孩子的丢 失能同时毁灭三个家庭，而且只有相当少的孩子能够找回。 而目前市面上的儿童防丢器功能太单一，所以设计一款在带 孩子外出时，儿童与父母距离过远时发出警报声提醒父母； 儿童丢失后，通过预设按键发送预设短信获取儿童位置信息 或监听儿童周围情况；而且
13、造价低廉的儿童防丢器来满足人 们的需要具有相当的必要性和价值。 参考文献： 1 王磊 .基于蓝牙 4.0技术的防丢器的研究与设计 P.太原理工 大学，2013. 2 霍丙乾 .基于蓝牙 4.0的防丢系统的研究与设计 D.北京邮电 大学，2015. 3 张艳红，刘建炜，黄万里 .基于移动定位的儿童安全保障技术研 究U“ 西南民族大学学报 (自然科学版 )， 2015,01:99-106. 4 王闯，崔雯博 .基于 STC89C52的无线电子防丟器的设计 J.无 线互联科技， 2015,01:81-82. 5 王啸东，尤凤翔 .基于单片机的智能防丟器系统设计河南科 技， 2011,21:61. 6
14、 郭亮，余祖龙，赵广山 “ 一种新型防丟器的设计 Q“ 科技资讯， 2011,34:1. 7 熊中刚，罗素莲 .基于定位模块的防盗防丟定位系统设计田 .黑 龙江科技信息， 2014,13:69+190. 8 阚力丰，郭明明，韩洋，林宇豪 .基于蓝牙技术的双向防丟器的研 究与设计 U“ 电子 制作， 2014， 15:11-12. 9 刘磊，陈栋梁，赵宏伟，许耀华 “ 基于 ARM11和 Zigbee的人员定 位防丟器 U.赤峰学院学报 (自然科学版 )， 2 i2,i7:ii-13- Design of Children Anti-loss Device Terminal Based on S
15、IM900A He Ting (Guangdong University of Petrochemical Technology, Maoming 525000, Guangdong) 【 Abstract 】 Aiming at the single function of cMdren anti-loss device in the market, a smart cMdren anti-loss device is desi to meet with peoples needs. The terminal contains the main control STM32F103C, the
16、 peripheral part and the SIM900A module. The main function is to realize station location and send the location information to the main control terminal or call the main control terminal when the terminal identifies the AT command sending by the main control terminal. 【 Keywords 】 children anti-loss device; terminal; SIM900A