摘 要

随着经济的发展，年轻人的竞争压力越来越大，陪在老人小孩身边时间越来越少，经常出现老人走丢，小孩丢失的事情。所以老人小孩的安全监护问题就越来越受到关注，就需要利用现有技术设计一种远程监护便携式终端。

基于移动网络的特护人群位置与状态追踪单元的设计，提供了一个良好的解决方案，它利用特护终端的GPS模块对特护人员定位，通过控制模块处理，判断特护人员是否在安全区域，如果超出安全区，会由GSM模块把定位信息和状态信息发给监护人员。

首先介绍了特护人员的智能终端国内外的发展和现状，对GPS定位原理以及GSM通讯进行了分析，然后从实际的角度提出了特护终端的设计方案。在硬件设计中，主要对微处理器、GSM模块、GSM模块进行了提出应用的具体方案，微处理器通过对GPS模块控制实现定位功能，通过GSM模块和监护人通讯，实现特护人员信息的传递。在对特护终端软件中主要设计了，特护终端如何实现实时获得定位信息和时间信息，开启安全区的保护模式，实现超出安全区域自动提醒，直接反馈模式，直接反馈位置信息和时间信息，和实现语音通话功能。

调试结果显示，特护人员超出设定的安全区，状态就会变成超出安全区域状态，监护人员就会收到特护人员的位置信息和状态信息。并且特护终端上可以实时显示位置信息和时间信息。这样就实现了对特护人员状态信息和位置信息的追踪。

关键词：特护人员、GPS/GSM、微处理器、定位

Abstract

With the development of the economy, the competitive pressure of young people is becoming bigger and bigger, and the time of accompany the elderly and children is becoming less and less. So Often old man wandered off, lost children. So the safety monitoring of the elderly and children is more and more concerned, we need to use the existing technology to design a portable terminal.

Based on mobile network technology design a unit tracking special care population location and states, providing a good solution. Through the control module, it uses terminal’s GPS module to locate the personnel positioning of special care population, judging special care population whether in a safe area. If special care population exceed the safe area, the terminal will send the location information and state information to the guardian by GSM module.

At first, this thesis introduces the development and present situation of the special care population intelligent terminal’s information during national and international. Then it will introduce the special care terminal technology principle, which the positioning principle of GPS and communication principle of GSM were introduced after that. then expounds the design scheme of special care terminal from the practical point of view. In the part of introduction of hardware design, the paper mainly analyzes the micro controller, GSM module and GSM module. In the special care terminal software mainly introduces how to realize the function.

Commissioning results showed that special care population terminal beyond send the safety area, the situation will become insecurity, guardian will receive status and position information of the special care population terminal. And the special care terminal can display the position information and time information on the terminal’ viewing screen.

Keywords: intensive care nurses, GPS/GSM, micro controller, localization

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 课题研究意义 1

1.3 课题研究的现状 2

1.4 本文研究的内容及各章节安排 3

第2章 特护终端功能分析及总体系统方案设计 4

2.1方案设计 4

2.2 特护终端的系统设计方案分析及选择 5

第3章 特护终端的硬件设计方案 6

3.1 特护终端硬件设计需求分析 6

3.1.1 特护终端定位功能的硬件需求 6

3.1.2 特护终端位置安全区功能硬件需求 6

3.1.3 特护终端紧急呼救和远程通讯功能硬件需求 6

3.2 特护终端硬件总体方案设计 7

3.3 微处理器 7

3.3.1 处理器功能需求分析 7

3.3.2 微处理器选择 8

3.3.3 STC12C5A60S2微处理器 8

3.4 卫星定位模块 9

3.4.1 定位种类的选择 9

3.4.2 GPS模块的选择 9

3.4.3 NEO-6 GPS模块总体介绍 9

3.4.5 NEO-6 GPS模块及辅助电路原理图设计 10

3.5 GSM移动通信模块 12

3.5.1 移动网络GSM选用及介绍 12

3.5.2 SIM800的介绍 12

3.5.3 SIM800模块及辅助电路原理图设计 13

3.6 特护终端的显示器模块 14

3.7 特护终端的供电及充电电路 14

3.8产品的经济性分析 16

第4章 特护终端的软件设计方案 17

4.1 特护终端软件需求分析 17

4.2 软件设计构架 17

4.3 终端系统执行程序分析 18

4.3.1 模块初始化 18

4.3.2 主循环 18

4.4 各模块功能程序 22

4.4.1 终端控制器程序 22

4.4.2 GPS模块相关程序 24

4.4.4 GSM模块相关程序 27

4.4.5 LCD1602显示相关程序 31

第5章 总结 33

5.1 全文工作总结 33

5.2 本次课题的总结以及存在的不足 33

参考文献 34

致谢 36

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

在的生活中总有一些特殊群体需要照顾，往往因为需要工作而不能够时时陪在他们身边。其中老人和小孩是主要的特殊群体，随着我国的计划生育工作的开展，目前我国人口老龄化比例越来越高，老人的人数越来越多。从统计局2012年第六次人口普查结果可知，60岁及以上人口为177648705人，同2000年的第五次全国人口普查相比，60岁及以上人口的比例上升了2.9%^[1]。因为老人个人身体素质的下降，对于老人外出的安全，更需要关心和照顾。

随着计划生育的政策和目前的经济压力，独生子女的现象非常普遍，并且随着生活水平和教育水平的提高，家长更加关注孩子的成长。而现在生活中有更加方便的交通工具，小孩子的活动范围也扩大了许多，并且城市的生活环境也更加负责，所以相对于现在孩子的家长们，更加关心小孩外出的安全。

当老年人和小孩遇到安全问题时，他们不能够自己解决，因此需要监护人更多的帮助。而在社会的竞争压力下，监护人需要花更多的时间工作，所以不能够花更多的时间陪在他们身边，因此老年人和小孩的外出安全问题越来越被重视，等待解决。为了解决上述的难题，解决老年人和儿童外出时的安全问题，就需要设计一种远程监护便携式终端，既使监护人不在老年人和小孩身边，也能通过终端得知老年人和小孩当前状态，若遇到紧急情况，也能及时做出反应，替他们解决问题，保证安全。所以本课题就是在这种背景下提出的，研究的目标是基于移动网络的特护人群位置与状态追踪单元的设计。

1.2 课题研究意义

本课题是设计一种基于移动网络的特护人群位置与状态追踪单元，监护人员能对特护人群进行实时监护，因为该终端能够实时定位和远程通讯，所以监护人员能够及时了解特护人员的位置信息。在特护人员遇到紧急情况时，通过监护终端，也可以向指定监护人员发送含有位置的求助消息。该系统能够使老年人和小孩无论何时何地，监护人都能够知道其安全状况。因为部分解决了对于老年人和小孩等特护群体与监护人遇到安全问题时的联系困难的问题，所以该终端对于特护群体以及监护人都有什么重要的意义。

1.3 课题研究的现状

该课题主要依托于定位技术和移动通讯技术，对于定位的技术，一直以来美国的 GPS 定位技术是全球定位领军者，我国的北斗卫星导航系统（BDS）也相当的成熟。目前很多芯片都支持双定位系统，不仅能够使用GPS定位，还能够使用其他定位系统，使得定位更加精确快速^[2]。应用最广泛的GPS芯片是使用的SIRF芯片，SiRF公司在民用GPS领域发布了最新技术，使得GPS功能上了一个新的台阶，精确度有了大幅提升^[3]。对于国内的卫星北斗导航，2012年国家正式宣布，北斗卫星导航系统正是启动，中国自主卫星导航系统开启了新的篇章^[4]。

对于移动通讯技术，自从第二代移动通信GSM技术增加了接收数据的功能，如接收电子邮件或网页，便让该技术有了更多的可能^[5]。2015年年底，中国电话用户达到15.37亿户，其中移动通信用户达到13.06亿户。随着智能终端的普及，移动网络通讯变得更加便捷，移动网络通讯正在慢慢的被更新的技术4G移动通讯更替，因为中国这个人幅员辽阔人口众多的大国，因为其复杂的地理环境，所以将基础通讯的2G通讯一直保留^[6]。在国外很多地区的运营商都已经计划在2017年取消GSM移动通讯网络技术的支持了。