基于Android与单片机的军用重要物资位置监控系统

姚刚 孙涛 桑德一 洪贝

摘要：为了加强军用重要物资及资料监管，以在发生盗窃事故时能够追踪其下落，设计并实现了一款军队重要物资位置监控系统。该系统由平板安卓端和单片机端组成，其中单片机端包括STC89C52芯片、GPS模块、GSM模块以及蓝牙模块。系统可以实现物品远近距离结合的物资位置管理功能：在近距离用蓝牙实现监控，在远距离利用GPS发送定位信息。结果表明，系统能正常运行，在物资丢失时能收到正确的坐标信息并显示在APP中，对于军队重要物资和资料监管具有实用价值。

关键词：位置监控;单片机;蓝牙;GPS

DOI：10.11907/rjdk.191545开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

中图分类号：TP319文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2019）010-0121-04

0引言

目前，军用重要物资和资料监管主要依靠人工统计和判断，无法实时掌握物资位置信息，并且在物资丢失后只能通过事后监控的方式查找。便携式位置监控系统大致分为两种：一种以无线技术为核心，另一种则以定位技术为核心，其中定位技术又分为GPS定位系统和北斗定位系统两大阵营。文献[1]和文献[2]利用5l单片机和nRF24L01实现了近距离位置监控，对于远距离监控并未涉及;文献[3]和文献[4]使用安卓手机和蓝牙完成物品防丢失设计;文献[5]借助GPS和GPRS完成了对车辆信息的远程监控;文献[6]采用Wifi技术对室内物品位置进行监控。上述研究只针对近程或远程监控，而远近距离监控相结合的研究并未涉及。

为了实现物品远近距离无缝结合管理，设计了军队重要物资位置监控系统。设计系统时考虑其覆盖范围、用户体验、位置数据传输即时性、定位准确性以及操作便捷性等要求，分别选择蓝牙和GPS作为近距离和远距离监控手段。

1系统整体设计

系统基于S7C89C52单片机、Keil C及App Inventor开发，将单片机端与安卓端以蓝牙方式连接。当两个终端间距离超过蓝牙连接范围，即蓝牙连接断开，安卓端的APP侦测不到蓝牙信号，则触发APP报警程序;同时，单片机端的GPS模块开始接收卫星信号，主板芯片对数据进行处理后，交由GSM模块以短信方式发送至安卓端，APP读取短信内容，并将坐标信息显示于界面，使用户能即时掌握物资位置信息。位置监控系统架构如图1所示。

2系统硬件分析

2.1系统硬件总体架构

系统核心部件是STC公司生产的STC89C52芯片，以此作为位置监控系统的控制中枢及数据处理中心。以STC89C52芯片为基础，加上GPS模块、GSM模块以及蓝牙模块等外围器件实现整体设计。

军队重要物资位置监控系统整体结构设计如图2所示，在整个硬件系统设计框架下，STC公司生产的STC89C52作为主控芯片，同时包括GPS模块、GSM模块、蓝牙模块以及电源模块等。系统主要有报警和追踪两大功能：报警功能主要依靠安卓端的APP，设定APP检测到蓝牙断开，立即触发报警响铃;追踪功能是在实现报警功能后，在单片机端，主控芯片控制GPS模块接收卫星信号，实现数据转换，并将转换后的数据通过GSM模块发送到安卓端，以实现追踪功能。

2.2硬件电路

整个硬件系统电路设计如图3所示。各部分主要功能如下：

STC89C52主芯片：STC公司生产的STC89C52芯片具备低功耗、高性能等优点，是CMOS8位微控制器，配设的Flash存储器为8K字节且允许系统编程。STC89C52芯片是单片机端的核心，负责蓝牙连接处理、GPS信息处理及发送。

GPS模块：快速准确地获取坐标信息。

GSM模块：实现单片机和安卓端间的数据传输，采用SIMCOM公司生产的SIM800L芯片。GPS模块的主要功能是将接收到的卫星信号转换为标准的NMEA0183协议格式，之后通过串口将协议数据传输给微控器进行解析。

蓝牙模块：实现与安卓端程序的近距离连接。

本系统设计制作的硬件系统如图4所示。

3系统程序设计

3.1程序总体流程设计

系统软件设计包括安卓端APP程序设计和单片机端C程序设计两大部分。安卓端程序有两大功能：一是负责检测蓝牙信号连接是否正常，出现异常即时报警;二是读取手机短信，将接收到的坐标显示在APP中。

单片机端程序主要功能有：负责检测蓝牙信号是否正常连接、启动GPS模块进行位置信号接收、主控芯片对接收到的GPS信号进行解析和数据格式转换、发送GSM模块的SMS短信至安卓端。

系统运行整体流程是安卓端APP检测蓝牙连接信号是否正常，发生异常则报警，并读取短信内容，显示坐标;单片机端检测蓝牙連接信号是否正常，如果发生异常，则接收GPS信号，将数据格式转化后，通过GSM模块发送SMS短信至安卓端。具体流程如图5所示。

3.2安卓端程序设计

为了实现良好的人机交互，在界面中设“手动”和“断开”两个按钮。其中，“断开”按钮功能是在蓝牙连接正常的情况下人为控制断开蓝牙连接，以触发单片机端的GPS信号接收及GSM短信发送;“手动”按钮则是调用警报声，测试APP能否正常报警。整体布局如图6所示。

3.3单片机端程序设计

单片机数据发送流程如图7所示。

4系统测试

测试时，将安卓端的蓝牙与单片机端蓝牙连接，APP中“请连接”字样转变为“连接成功！”字样，表明蓝牙连接成功。等待1分钟左右，单片机端的GPS模块及蓝牙模块处于稳定状态，指示灯稳定闪烁或者常亮。将单片机端所有设备一同带离现场，至开阔地域，使得单片机端和安卓端的蓝牙连接断开，此时在安卓端听到刺耳的报警声，“连接成功”字样转变成“请连接”字样。在等待数秒后，安卓端接收到单片机端发送过来的短信，并成功读取显示在APP中央定制区域。

5结语

本文设计的军队重要物资位置监控系统，不仅能够即时提供丢失报警服务，还能在发现物资丢失后的第一时间准确追踪到物资位置，为物资安全提供强有力的保障。但从整体看仍然存在诸多问题，例如硬件系统体积较大，在恶劣环境中难以生存，同时连接数量有限等，需继续优化完善。