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王邦均 黄 虎 谢忠林 郑艳霞
成都理工大学信息科学与技术学院 四川成都 610059
【文章摘要】
随着移动通信技术的进步和社会的发展，对移动物体和设备的轨迹跟踪愈发普遍。本课题拟研究设计一个基于STM32 的轨迹跟踪器，轨迹跟踪器以通信模块SIM908（GSM/ GPRS+GPS）为设计载体，开机启动后， 完成网络注册和GPS 定位初始化, 网络注册成功后, 微控制器对GPS 模块所接收数据进行解析并提取有效定位信息，利用GPRS 模块将有效定位信息传输至远程监控中心，监控中心将轨迹跟踪器所传输信息在电子地图上显示，完成对被监测对象的实时定位。
【关键词】
GPS ；GPRS ；微控制器；轨迹跟踪器；实时定位
1 应用背景介绍
目前，我国人口老龄化处于加速发展时期，具有老龄化、高龄化、空巢化加速发展三个特征。人口老龄化带来一系列亟待解决的问题，其中老人走失就是其中之一。本文拟研究设计一种轨迹跟踪器，对老人运动轨迹进行实时监测，以减少老人看护费用，改变看护方式，为敬老院、养老院、老年公寓等实现老人数字化管理打下重要基础，具有重要的现实意义。
2 总体方案设计
通信模块SIM908 实时接收卫星定位信息，并通过串口传输到微控制器, 微控制器通过对GPS 模块所接收定位信息进行存储和解析，提取有效定位信息。有效定位信息通过GPRS 模块传输到到远程监控中心， 监控中心根据定位信息在电子地图上的位置显示，判断老人运动轨迹的变化。
3 硬件电路设计
3.1 硬件系统框图
轨迹跟踪器硬件系统以基于ARM Cortex-M3 内核的控制器STM32F103VBT6 为控制核心，外接8M/3.2768K 时钟电路、复位电路、电源供电电路和声光报警、输入输出、串行通信等接口。通讯模块SIM908 通过串口与微控制器进行信息交换。硬件系统框图如图3-1 所示。
3.2 串口通信电路
通信模块SIM908 具有2 个串行通信接口，分别用于内置的GPS、GPRS 模块与微控制器之间通信。由于模块输出电压不完全满足微控制器输入电压要求，系统中使用MAX3232 芯片转换两部分电压， 分别送入微控制器或PC 机（可实现PC 机上调试）。
3.3 SIM908 模块电源电路
本设计中，通信模块SIM908 的电源电压参考值为4.0V。开关电压调节器LM2596 具有良好的线性和负载调节特性，能够输出3A 的驱动电流，有固定输出和可调输出两个版本，固定输出版本可输出3.0V、5.0V、12V 三种电压，可调输出版本可以输出小于 37V 的各种电压，本设计选择输出可调的LM2596-ADJ。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为 150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件，外接元器件少，极大地简化了开关电源电路的设计。通信模块SIM908 电源供电电路如图3-3 所示。
输出电压的计算可由下式给出：
VOUT=VREF(1+R2/R1), 其中VREF=1.2 3V。 公式（3-1）
R2=R1(VOUT/VREF-1) 公式（3-2）
反馈线要远离电感，电路中的粗线要短，用地线屏蔽，调节输出电压的电阻 R1、R2 要靠近LM2596 第4 个引脚，R1 的选用标称值为1K、精度为1% 的电阻。
3.4 SIM 卡电路设计
通信模块SIM908 支持 1.8/3.0V 的SIM 卡。SIM 卡可根据SIM 卡的类型自动选择输出电压，可以为 3.0V±10% 或者 1.8V±10%，该引脚最大输出电流能力约为10mA。为增强SIM 卡电路的可靠性， 在接口增加静电保护器件和电容，减小纹波，防止高频干扰，稳定电源输出。在SIM 卡的第2、3、6 引脚和通信模块SIM908 相应引脚之间串联1 个22 欧姆电阻，用以匹配负载阻抗。SIM 卡座离模块尽量近， 走线过远会导致SIM 卡无法识别。
4 软件系统系统设计
软件设计中，轨迹跟踪器开机联网后，微控制器对GPS 模块接收到的数据进行分析处理，并利用GPRS 模块将处理后的有效定位信息传输到监控中心，监控中心通过定位数据在电子地图上的显示来监测老人运动轨迹。软件系统流程图如图4-1 所示。
源代码（略）
【参考文献】
[1] 刘鹏．基于GPS 的车辆调度系统的设计与实现[D]．山东：华东石油大学硕士学位论文，2007．
[2] 胡洪坡．基于GPS 的车辆智能管控系统实现[D]．山西电子技术． 2009(5) ：64-65．
[3] 陈斌，李德华，姚迅．一种基于GPRS 技术的可扩展车辆监控系统的设计与实现[D]．计算机应用研究． 2005(6) ：175-178．
[4] 郭嘉俭．城市公交车辆GPS 定位调度管理系统的总体解决方案．中国公路• 交通信息产业．2002．
[5] 盛鸿. 基于GPS/GPRS 嵌入式移动终端的设计实现和应用[D]. 北京: 北京邮电大学通信与信息系统专业，2004.
【作者简介】
王邦均（1986-），男，四川古蔺人，硕士研究生，研究方向：移动通信技术。
图3-1 硬件系统框图
图3-3 通信模块SIM908 供电电路
图4-1 系统软件流程图004
