薛凡+田红+肖明霞
【摘要】 本项目是专门针对有关儿童走失问题的一个电子设计。此电子设计主要由硬件电路和软件两部分。硬件部分的设计采用了STM32F103ZE单片机作为控制核心，通过外部GPS模块精确地定位信息传给控制核心进行处理，显示在OLCD屏上，并通过GSM模块 把准确定位信息反馈监护人的手机上。软件设计用keilMDK编写程序代码，并使用仿真软件对设计的硬件电路和程序进行测试。
【关键词】 单片机 GPS模块 GSM模块 OLCD屏
引言
儿童安全问题在全世界范围内一直存在。在各种媒体中儿童走失，被拐事件层出不穷，可见孩子的丢失问题已经成为孩子外出玩耍及上学的主要潜在威胁，因此如何设计一款既方便价格又便宜的儿童安全管家是一个比较热门的话题。
随着科技的飞速发展国内外一些软件开发商和电子产品公司都在相继开发生产有关此类的产品，例如腾讯公司设计研发的智能儿童安全手环及360公司自主开发的儿童安全管家等相应电子产品。但这类产品都缺乏一定的互动性，让孩子无法深切感受到此产品的存在，没有主观积极去使用它，从而会忘记充电或放弃携带而最终导致产品不能达到监护儿童的目的。所以这类产品在儿童安全管家电子产品市场上一直没有太大反响，不能引起购买者的兴趣。
一、系统的设计
系统主要由主控制器（STM32F103ZE）、GPS定位模块、GSM通信模块，OLCD液晶显示模、显示模块等部分组成。本设计采用了大量的硬件电路来完成各个模块部分功能，其目的是充分的利用硬件电路设计使系统达到相应的未定性能。系统的总体硬件构思框图如图。
二、硬件电路模块
由上图的的硬件框图可知，該智能儿童安全管家采用了主控模块、定位模块、提示模块、定位模块、显示模块等五大部分组成。下面就对各个硬件模块的功能和设计进行详细介绍。
2.1主控电路
本系统选用STM32F103ZE单片机作为主控芯片，STM32F103ZE是ST旗下的一款常用的增强型系列微控制器，最高72MHz工作频率，在存储器等待周期访问时可达1.25DMips/MHZ，内置32K到128K的闪存，不同的在于SRAM的最大容量和外设接口的组合。作为主系统控制核心，该单片机主要负责采集GPS所定位数据信号和处理，再通过GSM把数据发送到手机上，并协同其他模块电路共同工作。
2.2 GPS模块电路
GPS模块是一款把RF射频芯片、核心CPU和基带芯片以及相关外围电路紧凑的布局在一块PCB电 路板上。 GPS模块具有高灵敏度，低功耗等优点，被广泛的应用应用于各种无线定位设备中。在这块紧凑的的PCB电路板上，可以同时追踪20多颗卫星，并快速确定地点坐标，并以1 Hz/s速度导航更新。该模块在接收到发送定位数据请求之后，通用$GPRMC精简数据输出相应数据信息，这条数据信息包括了目标所在地点的经度、纬度以及目标运动方向角，并相应的对定位数据是否有效进行判断。如果定位数据信息是有效数据则GPS模块就把准确的定位数据进行简单的处理之后发送给主控。从而达到实时监控儿童的动态方位，进而防止儿童走失。
三、通信模块
GSM模块是一款在通信领域应用非常广泛的通讯模块。SIM800系列GSM模块是具有独立GSM射频处理及操作系统的功能模块，故而SIM800系列GSM模块具有发送简易SMS短信的功能。在监护人发送一条读取信息指令之后，该模块把儿童的的时时定位数据通过短信的形式发送到监护人的手机上。让监护人了解儿童的情况。
四、显示模块
该模块主要的的功能是显示儿童所在的地的经纬度坐标，让他们知道自己所处地点，同时更加有效的防止在和家长失去联络时，进行简单的自救。
五、软件设计流程
由于智能儿童安全管家实现的功能比较复杂，相应的程序设计难度增加。程序不仅要考虑到各个模块功能的实现，还要考虑各模块与模块之间协调，主控与模块之间的有效管理。这样才能使程序条理清楚，同时也能提高系统的效率，进而达到最佳效果。
六、结束语
智能儿童安全管家作为寻找走失儿童的重要帮手，将会是未来科技发展的一种趋势，因此对其研究设计具有非常重要现实的意义。本设计主要研究了如何能有效地对地点进行定位，以及进行实时监控，并可以快速的将被监护儿童消息发送给监护人。此设计系统虽然简单，但在儿童安全产品方面的设计发展中提供了新思路。
