黃文準　趙寶輝　秦凡

摘 要：針對市場上書包功能單一的問題，文中設(shè)計了一款新型兒童智能防丟書包，能夠更好地滿足人們的需求。書包上的防丟裝置采用STM32F103VET6作為主控制器，SIM808模塊作為收發(fā)系統(tǒng)，藍牙模塊作為距離判斷系統(tǒng)。家長可通過藍牙是否連接來判斷兒童是否在距離家長10 m范圍內(nèi)。此外，主控制端可以對裝置進行實時定位，并通過SIM808模塊將經(jīng)緯度信息以短信形式發(fā)送至主控制端。

關(guān)鍵詞：智能防丟書包；藍牙；SIM808模塊；STM32F103VET6

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）09-00-02

0 引 言

隨著社會復雜度及生活節(jié)奏的加快，兒童走失和被拐賣事件時有發(fā)生，這種現(xiàn)象刺痛了我們的心[1]。

目前，市面上兒童防丟書包稀少，常見的產(chǎn)品都是智能兒童防丟器，主要包括智能手環(huán)、電話手表等。前者價格便宜，但功能簡單；后者只能稱為縮小版的電話，且價格高昂[2]。此外，家長周末經(jīng)常帶著孩子外出玩耍，一不留神，小孩就有可能走丟[3]。本文針對市面上現(xiàn)有產(chǎn)品的缺陷，設(shè)計了一款兒童防丟書包。該設(shè)計主要包括終端和主控端兩部分。主控端即為家長的手機，書包終端通過安裝STM32F103VET6，SIM808模塊以及藍牙模塊實現(xiàn)相關(guān)功能。

本文設(shè)計的兒童防丟書包主要包含親子游玩模式與遠程監(jiān)控模式。第一種模式由家長打開手機預(yù)先安裝好的App，連接終端裝置上的藍牙，按下鍵1選擇親子游玩模式。當裝置（兒童位置）距離主控端手機（家長位置）小于10 m（即一般藍牙的通信距離），裝置和手機端都不會報警提示。但若超出10 m的范圍，則藍牙斷開，裝置上的蜂鳴器報警，并通過SIM808模塊以短信形式將經(jīng)緯度信息發(fā)送到家長手機上，且手機App也將會進行聲音報警。第二種模式是家長在孩子出門前按下鍵2，即可通過撥打電話獲悉裝置所在經(jīng)緯度，并通過地圖查詢孩子的具體位置。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)基于STM32平臺設(shè)計，主要包括電源模塊、藍牙模塊、蜂鳴器模塊、SIM808模塊、手機終端。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

STM32模塊作為整個裝置的“心臟”，用于控制系統(tǒng)的正常運行；電源模塊用來給系統(tǒng)供電，是保障系統(tǒng)正常運行的前提；蜂鳴器用來發(fā)聲報警，提醒家長；GPRS模塊用來實現(xiàn)與主控制端之間的通信，其上設(shè)有GPS模塊接口，用于連接GPS模塊，能夠?qū)崟r定位系統(tǒng)位置。

1.2 藍牙模塊設(shè)計

藍牙模塊采用HC-06模塊實現(xiàn)。該模塊是一塊從機模塊，在未建立藍牙連接時支持通過AT指令設(shè)置波特率、名稱、配對密碼等參數(shù)，還具有掉電保存功能。藍牙連接后自動切換到透傳模式。該模塊的理論通信距離為10 m。使用前需要配置波特率、名稱、配對密碼等參數(shù)。

藍牙模塊的功能是判斷終端裝置（兒童位置）與主控端手機（家長位置）的距離是否小于10 m。STM32通過調(diào)用固件庫函數(shù)讀取藍牙狀態(tài)輸出腳state的輸出電平。高電平表示連接，低電平表示斷開。根據(jù)STM32讀取該引腳的電平值并判斷藍牙是否連接，從而決定是否啟動蜂鳴器報警提醒家長。

1.3 GPRS模塊設(shè)計

GPRS模塊采用SIM808模塊。該模塊是高性能工業(yè)級GSM/GPRS四頻芯片，集成了GPS和藍牙功能。除了可以實現(xiàn)電話語音、SMS（短信、彩信）、GPRS數(shù)據(jù)傳輸外，還具有GPS定位等功能。使用該模塊之前在程序中通過編寫AT指令對其進行配置。

GPRS模塊的功能是實現(xiàn)主控制端與終端之間的通信，并通過GPS模塊進行實時定位。觸發(fā)報警時，STM32將采集的經(jīng)緯度信息通過GPRS模塊以短信形式發(fā)送給主控制端。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計

系統(tǒng)程序流程圖如圖2所示。該系統(tǒng)主要采用C語言編程，在Keil5平臺上實現(xiàn)。流程實現(xiàn)如下所示：

（1）書包上的裝置啟動后，其上的STM32單片機開始進行初始化；

（2）STM32掃描兩個按鍵1、2的狀態(tài)來決定執(zhí)行哪種模式。當執(zhí)行第一種模式時，單片機開始檢測藍牙連接狀態(tài)，若連接則程序通過while函數(shù)停留在當前指令上；若斷開，則開啟蜂鳴器報警提醒，并將SIM808模塊傳來的經(jīng)緯度信息經(jīng)解析后，在中斷中通過SIM808模塊以短信形式發(fā)送給主控制端，每10 s發(fā)送一次。當執(zhí)行第二種模式時，則家長通過打電話來觸發(fā)中斷程序，在中斷中發(fā)送經(jīng)緯度到主控制端，只發(fā)送一次。發(fā)送完畢后，回到模式二程序的初始位置，等待中斷指令被再次觸發(fā)。

2.2 主控制端App設(shè)計

主控制端App設(shè)計基于Android 4.0及以上的操作系統(tǒng)，所用開發(fā)工具是使用廣泛的、跨平臺的Eclipse集成開發(fā)環(huán)境。軟件程序設(shè)計架構(gòu)流程如圖3所示。

2.2.1 主控制端App程序設(shè)計

在Eclipse集成開發(fā)環(huán)境下，設(shè)置手機界面時應(yīng)新建一個Android項目工程。在創(chuàng)建時需要注意以下幾點：

（1）一個Activity就是一個類，且該類繼承Activity；

（2）當一個Activity首次運行顯示在手機上時就會調(diào)用Oncreate復寫方法；

（3）任何一個Activity都需要在AndroidManifest.xml中配置。

（4）操作藍牙時FF0C首先應(yīng)在AndroidManifest.xml中加入權(quán)限；

（5）手機界面的Textiew文本控件和Button按鈕等控件在Activity中添加。

2.2.2 App界面

App界面如圖4所示。

本軟件必須要運行在Android 4.0及以上操作系統(tǒng)，打開App，點擊連接藍牙，App會彈出啟動藍牙的請求界面，點擊允許便可進行藍牙連接。

3 系統(tǒng)測試結(jié)果

設(shè)計好系統(tǒng)軟硬件后，將終端裝置固定在書包內(nèi)進行測試。打開手機App，連接藍牙，按下按鍵1，裝置不報警。將手機端的藍牙斷開，裝置上的蜂鳴器響起，裝置報警。手機端開始接收來自裝置的經(jīng)緯度信息，每10 s接收一次。復位裝置，按下按鍵2，撥打電話，手機收到來自GPRS模塊發(fā)送的經(jīng)緯度信息，撥打一次便接收一次信息。

4 結(jié) 語

該防丟書包彌補了傳統(tǒng)書包使用功能單一的缺陷，在其基礎(chǔ)上融入了實時定位功能，不僅具有實用性和可靠性，更為現(xiàn)有兒童防丟裝置的產(chǎn)品設(shè)計提供了一定參考[4]。

參考文獻

[1]張燕，吳玲，林建波.Android系統(tǒng)中GPS定位監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（11）：46-48.

[2]賀婷.基于SIM900A兒童防丟器終端設(shè)計[J].電子技術(shù)，2015 （11）：32-34.

[3]郭亮，余祖龍，趙廣山.一種新型防丟器的設(shè)計[J].科技資訊，2011（34）：1.

[4]王闖，霍雯博.基于STC89C52的無線電子防丟器的設(shè)計[J].無線互聯(lián)科技，2015（1）：81-82.

[5]錢玉斐，宋宇飛.基于嵌入式的智能手表設(shè)計[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（11）：108-109.

[6]張敏，王寧，劉賽.基于STM32防丟器的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（8）：100-101.

[7]賀婷.基于SIM900A兒童防丟器終端設(shè)計[J].電腦與電信，2015 （11）：32-34.

[8]崔小玲，侯思祖，張璇，等.基于STM32的智能終端的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)通信，2012，33（5）：76-79.