基于STM32的智能儿童防丢书包设计

黄文准　赵宝辉　秦凡

摘 要：针对市场上书包功能单一的问题，文中设计了一款新型儿童智能防丢书包，能够更好地满足人们的需求。书包上的防丢装置采用STM32F103VET6作为主控制器，SIM808模块作为收发系统，蓝牙模块作为距离判断系统。家长可通过蓝牙是否连接来判断儿童是否在距离家长10 m范围内。此外，主控制端可以对装置进行实时定位，并通过SIM808模块将经纬度信息以短信形式发送至主控制端。

关键词：智能防丢书包；蓝牙；SIM808模块；STM32F103VET6

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）09-00-02

0 引 言

随着社会复杂度及生活节奏的加快，儿童走失和被拐卖事件时有发生，这种现象刺痛了我们的心[1]。

目前，市面上儿童防丢书包稀少，常见的产品都是智能儿童防丢器，主要包括智能手环、电话手表等。前者价格便宜，但功能简单；后者只能称为缩小版的电话，且价格高昂[2]。此外，家长周末经常带着孩子外出玩耍，一不留神，小孩就有可能走丢[3]。本文针对市面上现有产品的缺陷，设计了一款儿童防丢书包。该设计主要包括终端和主控端两部分。主控端即为家长的手机，书包终端通过安装STM32F103VET6，SIM808模块以及蓝牙模块实现相关功能。

本文设计的儿童防丢书包主要包含亲子游玩模式与远程监控模式。第一种模式由家长打开手机预先安装好的App，连接终端装置上的蓝牙，按下键1选择亲子游玩模式。当装置（儿童位置）距离主控端手机（家长位置）小于10 m（即一般蓝牙的通信距离），装置和手机端都不会报警提示。但若超出10 m的范围，则蓝牙断开，装置上的蜂鸣器报警，并通过SIM808模块以短信形式将经纬度信息发送到家长手机上，且手机App也将会进行声音报警。第二种模式是家长在孩子出门前按下键2，即可通过拨打电话获悉装置所在经纬度，并通过地图查询孩子的具体位置。

1 系统硬件设计

1.1 系统总体设计

系统基于STM32平台设计，主要包括电源模块、蓝牙模块、蜂鸣器模块、SIM808模块、手机终端。系统结构框图如图1所示。

STM32模塊作为整个装置的“心脏”，用于控制系统的正常运行；电源模块用来给系统供电，是保障系统正常运行的前提；蜂鸣器用来发声报警，提醒家长；GPRS模块用来实现与主控制端之间的通信，其上设有GPS模块接口，用于连接GPS模块，能够实时定位系统位置。

1.2 蓝牙模块设计

蓝牙模块采用HC-06模块实现。该模块是一块从机模块，在未建立蓝牙连接时支持通过AT指令设置波特率、名称、配对密码等参数，还具有掉电保存功能。蓝牙连接后自动切换到透传模式。该模块的理论通信距离为10 m。使用前需要配置波特率、名称、配对密码等参数。

蓝牙模块的功能是判断终端装置（儿童位置）与主控端手机（家长位置）的距离是否小于10 m。STM32通过调用固件库函数读取蓝牙状态输出脚state的输出电平。高电平表示连接，低电平表示断开。根据STM32读取该引脚的电平值并判断蓝牙是否连接，从而决定是否启动蜂鸣器报警提醒家长。

1.3 GPRS模块设计

GPRS模块采用SIM808模块。该模块是高性能工业级GSM/GPRS四频芯片，集成了GPS和蓝牙功能。除了可以实现电话语音、SMS（短信、彩信）、GPRS数据传输外，还具有GPS定位等功能。使用该模块之前在程序中通过编写AT指令对其进行配置。

GPRS模块的功能是实现主控制端与终端之间的通信，并通过GPS模块进行实时定位。触发报警时，STM32将采集的经纬度信息通过GPRS模块以短信形式发送给主控制端。

2 系统软件设计

2.1 系统主程序设计

系统程序流程图如图2所示。该系统主要采用C语言编程，在Keil5平台上实现。流程实现如下所示：

（1）书包上的装置启动后，其上的STM32单片机开始进行初始化；

（2）STM32扫描两个按键1、2的状态来决定执行哪种模式。当执行第一种模式时，单片机开始检测蓝牙连接状态，若连接则程序通过while函数停留在当前指令上；若断开，则开启蜂鸣器报警提醒，并将SIM808模块传来的经纬度信息经解析后，在中断中通过SIM808模块以短信形式发送给主控制端，每10 s发送一次。当执行第二种模式时，则家长通过打电话来触发中断程序，在中断中发送经纬度到主控制端，只发送一次。发送完毕后，回到模式二程序的初始位置，等待中断指令被再次触发。

2.2 主控制端App设计

主控制端App设计基于Android 4.0及以上的操作系统，所用开发工具是使用广泛的、跨平台的Eclipse集成开发环境。软件程序设计架构流程如图3所示。

2.2.1 主控制端App程序设计

在Eclipse集成开发环境下，设置手机界面时应新建一个Android项目工程。在创建时需要注意以下几点：

（1）一个Activity就是一个类，且该类继承Activity；

（2）当一个Activity首次运行显示在手机上时就会调用Oncreate复写方法；

（3）任何一个Activity都需要在AndroidManifest.xml中配置。

（4）操作蓝牙时FF0C首先应在AndroidManifest.xml中加入权限；

（5）手机界面的Textiew文本控件和Button按钮等控件在Activity中添加。

2.2.2 App界面

App界面如图4所示。

本软件必须要运行在Android 4.0及以上操作系统，打开App，点击连接蓝牙，App会弹出启动蓝牙的请求界面，点击允许便可进行蓝牙连接。

3 系统测试结果

设计好系统软硬件后，将终端装置固定在书包内进行测试。打开手机App，连接蓝牙，按下按键1，装置不报警。将手机端的蓝牙断开，装置上的蜂鸣器响起，装置报警。手机端开始接收来自装置的经纬度信息，每10 s接收一次。复位装置，按下按键2，拨打电话，手机收到来自GPRS模块发送的经纬度信息，拨打一次便接收一次信息。

4 结 语

该防丢书包弥补了传统书包使用功能单一的缺陷，在其基础上融入了实时定位功能，不仅具有实用性和可靠性，更为现有儿童防丢装置的产品设计提供了一定参考[4]。

参考文献

[1]张燕，吴玲，林建波.Android系统中GPS定位监护系统的设计[J].物联网技术，2016，6（11）：46-48.

[2]贺婷.基于SIM900A儿童防丢器终端设计[J].电子技术，2015 （11）：32-34.

[3]郭亮，余祖龙，赵广山.一种新型防丢器的设计[J].科技资讯，2011（34）：1.

[4]王闯，霍雯博.基于STC89C52的无线电子防丢器的设计[J].无线互联科技，2015（1）：81-82.

[5]钱玉斐，宋宇飞.基于嵌入式的智能手表设计[J].物联网技术，2016，6（11）：108-109.

[6]张敏，王宁，刘赛.基于STM32防丢器的设计与实现[J].电子技术与软件工程，2016（8）：100-101.

[7]贺婷.基于SIM900A儿童防丢器终端设计[J].电脑与电信，2015 （11）：32-34.

[8]崔小玲，侯思祖，张璇，等.基于STM32的智能终端的设计与实现[J].电力系统通信，2012，33（5）：76-79.