基于Android和SIM900A模塊位置實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張維文，孫耀杰，王彬宇

（河北工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，天津 300401）

基于Android和SIM900A模塊位置實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張維文，孫耀杰，王彬宇

（河北工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，天津 300401）

為及時(shí)掌握特殊工作人員的位置信息進(jìn)而保證其人身安全，研究設(shè)計(jì)出一種基于Android和SIM900A模塊的位置實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)分為被監(jiān)控端和監(jiān)控端兩個(gè)部分，每一部分又包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。被監(jiān)控端硬件包括被監(jiān)控對(duì)象攜帶的設(shè)備，由STC89C52單片機(jī)、電源電路、SIM900A模塊和GPS模塊等構(gòu)成；被監(jiān)控端軟件包括基于KEIL的C語(yǔ)言編程。監(jiān)控端硬件包括一部Android系統(tǒng)的手機(jī)；監(jiān)控端軟件包括基于Eclipse平臺(tái)開(kāi)發(fā)的監(jiān)控端APP，該APP包括GPS信息接收和百度地圖顯現(xiàn)兩個(gè)功能。被監(jiān)控對(duì)象所帶設(shè)備與監(jiān)控端之間是通過(guò)GPRS來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)定對(duì)象的位置監(jiān)控等基本功能，還可應(yīng)用到對(duì)戶外采礦人員和運(yùn)輸?shù)V物的車(chē)輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

Android；SIM900A；GPS信息；地圖顯示

Android是一種基于Linux的自由及開(kāi)放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦，由Google公司和開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟領(lǐng)導(dǎo)及開(kāi)發(fā)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界采用Android系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量已經(jīng)達(dá)到10億臺(tái)［1］。由此可以看出基于該系統(tǒng)的移動(dòng)設(shè)備在群眾中使用廣泛，具有較大的開(kāi)發(fā)價(jià)值。

如今快節(jié)奏的生活中，人們?cè)絹?lái)越重視人身和財(cái)產(chǎn)安全，特別是智能監(jiān)控安全設(shè)備的應(yīng)用逐漸普及。由于礦區(qū)面積大，存在因地勢(shì)復(fù)雜人員走失的情況。針對(duì)此類(lèi)安全問(wèn)題，本文基于Android和SIM900A模塊設(shè)計(jì)出位置實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。由于監(jiān)控端運(yùn)用Android系統(tǒng)的手機(jī)，從而提高便捷性和普及程度，降低成本。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)在整體上可以分成兩大部分，即被監(jiān)控端和監(jiān)控端。被監(jiān)控端設(shè)備的設(shè)計(jì)是主要基于單片機(jī)STC89C52和通信模塊SIM900A等來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的，監(jiān)控端是在基于Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī)上開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸可采用 WiFi、GPRS或者3G網(wǎng)絡(luò)等通信模式，定位采用的GPS衛(wèi)星定位的方式。被監(jiān)控端攜帶的設(shè)備，通過(guò)設(shè)置，定期將GPS定位后的位置數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)無(wú)線通信傳輸，傳送到監(jiān)控端（成人）的Android系統(tǒng)的智能手機(jī)上，然后利用位置分析數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行位置數(shù)據(jù)分析，在手機(jī)上載入電子地圖，直觀地顯示被監(jiān)控端的位置（若出現(xiàn)在非正常區(qū)域則進(jìn)行提醒監(jiān)控端）。系統(tǒng)總體的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 被監(jiān)控端系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

本部分采用STC公司生產(chǎn)的微控制器STC89C52，它具備低功耗、高性能的優(yōu)勢(shì)。STC89C52使用經(jīng)典的 MCS－51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案［2］。

SIM900A是ALIENTEK推出的一款高性能工業(yè)級(jí)GSM/GPRS模塊。完全采用SMT封裝形式，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、SMS（短信，不支持彩信）、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。SIM900A僅適用于中國(guó)市場(chǎng)，其性能穩(wěn)定，外觀精巧，性價(jià)比高，能滿足多種需求［3］。

被監(jiān)控端硬件部分的設(shè)計(jì)思路是通過(guò)GPS模塊獲得攜帶者的GPS位置經(jīng)緯度信息，然后通過(guò)單片機(jī)STC89C52獲得處理，再經(jīng)過(guò)SIM900A模塊無(wú)線發(fā)送到監(jiān)控端。被監(jiān)控端攜帶設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。SIM900A中非常重要的串口通信的硬件電路如圖3所示。

圖2 被監(jiān)控端攜帶設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)

圖3 串口通信硬件電路圖

除設(shè)計(jì)被監(jiān)控端攜帶的硬件設(shè)備外，本文還參照其功能的實(shí)現(xiàn)，基于Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)APP，實(shí)現(xiàn)與以上硬件設(shè)備相同的功能。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

2.2.1 基于硬件電路設(shè)計(jì)

該部分系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境采用的是Keil u Vision4，在Keil u Vision4環(huán)境下，采用的是C語(yǔ)言編程。程序在SIM卡插入SIM900A模塊之前，首先要對(duì)SIM900A進(jìn)行初始化。初始化內(nèi)容如下：①開(kāi)機(jī)自檢；②定時(shí)器的初始化；③串口的初始化；④按鍵的初始化；⑤LED的初始化。

2.2.2 基于Android手機(jī)設(shè)計(jì)

根據(jù)MVC的設(shè)計(jì)模式，將被監(jiān)控端手機(jī)APP的設(shè)計(jì)分為三部分：UI界面、邏輯處理和數(shù)據(jù)交互［4］。被監(jiān)控端手機(jī)APP主要實(shí)現(xiàn)以下的功能。

1）系統(tǒng)登錄。該功能是利用Android系統(tǒng)的軟件，通過(guò)輸入正確的合法用戶信息，進(jìn)入功能界面。

2）經(jīng)緯度信息顯示。通過(guò)手機(jī)內(nèi)嵌的GPS模塊，準(zhǔn)確獲得被監(jiān)控者的GPS定位信息。

3）設(shè)置。該功能主要是設(shè)置監(jiān)控端的信息。一是設(shè)定監(jiān)控端的指定號(hào)碼；二是設(shè)置頻率，即多久被監(jiān)控端向監(jiān)控端發(fā)送一次GPS信息。

4）發(fā)送。實(shí)現(xiàn)位置信息的發(fā)送

5）退出系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)中斷該軟件的使用，退出應(yīng)用，不再進(jìn)行以上功能的實(shí)現(xiàn)。

被監(jiān)控端系統(tǒng)功能模塊圖如圖4所示。基于Eclipse開(kāi)發(fā)的軟件如圖5所示。

圖4 被監(jiān)控端系統(tǒng)功能模塊圖

圖5 被監(jiān)控端軟件定位顯示界面

3 監(jiān)控端系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

本部分的硬件只需要Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī)一部即可。該手機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能包括接收被監(jiān)控端發(fā)送過(guò)來(lái)的經(jīng)緯度信息，通過(guò)應(yīng)用軟件處理這些信息，再加載百度地圖，即可實(shí)時(shí)顯示被監(jiān)控端的直觀位置信息。被監(jiān)控端系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)圖見(jiàn)圖6。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

Android系統(tǒng)可以在Linux、Windows XP和Windows 7等操作系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)。本文采用在Windows 7上進(jìn)行開(kāi)發(fā)。表1為開(kāi)發(fā)所需的軟件及版本，下載并安裝如表1所示的軟件。

圖6 被監(jiān)控端系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)圖

表1 開(kāi)發(fā)所需軟件和版本

圖7 監(jiān)控端軟件功能實(shí)現(xiàn)流程圖

使用百度地圖定位必須注冊(cè)GPS和網(wǎng)絡(luò)使用權(quán)限。定位SDK采用GPS、基站、Wi－Fi信號(hào)進(jìn)行定位。當(dāng)應(yīng)用程序向定位SDK發(fā)起定位請(qǐng)求時(shí)，定位SDK會(huì)根據(jù)應(yīng)用的定位因素（GPS、基站、Wi－Fi信號(hào)）的實(shí)際情況（如是否開(kāi)啟GPS、是否連接網(wǎng)絡(luò)、是否有信號(hào)等）來(lái)生成相應(yīng)定位依據(jù)進(jìn)行定位［5］。

本部分軟件部分主要實(shí)現(xiàn)功能過(guò)程為：接收被監(jiān)控端發(fā)送過(guò)來(lái)的GPS信息，通過(guò)判斷處理加載百度地圖，然后進(jìn)行地圖上顯示。具體軟件功能實(shí)現(xiàn)流程圖如圖7所示。

4 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

如果被監(jiān)控端和監(jiān)控端都采用Android手機(jī)平臺(tái)，可以充分利用Android提供的豐富的接口，使系統(tǒng)具有更好的擴(kuò)展性和實(shí)用性。該系統(tǒng)進(jìn)一步改進(jìn)還可以實(shí)現(xiàn)拍照、截圖、標(biāo)注和查看軌跡等功能。

5 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能明確，軟件界面方便美觀，設(shè)計(jì)完成后該系統(tǒng)在朋友之間進(jìn)行試用。經(jīng)過(guò)實(shí)際生活中的運(yùn)用證明，該系統(tǒng)可對(duì)選定的人進(jìn)行位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)其位置信息家庭成員可以判斷是否正常，及時(shí)打電話確保安全。此外在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，添加LED的顯示模塊也可以應(yīng)用到運(yùn)輸?shù)V物的車(chē)輛中去，為運(yùn)輸?shù)男畔⑾到y(tǒng)的建立提供了一些方法和思路。還可以通過(guò)司機(jī)的Android操作系統(tǒng)手機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)輸車(chē)輛的全程監(jiān)控，極大地降低成本。

［1］http：//baike.baidu.com/subview/1241829/9322617.htm？fr＝aladdin.

［2］http：//baike.so.com/doc/5382101.html.

［3］http：//wm.sim.com/product.aspx？id＝1007.

［4］壽柏炎.基于Android平臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)方法的研究與應(yīng)用［J］.計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用，2013（1）：244－245.

［5］http：//developer.baidu.com/map/geosdk-android.htm.

Design and implementation of real－time location monitoring system based on Android and SIM900A module

ZHANG Wei－wen，SUN Yao－jie，WANG Bin－yu
（School of Information Engineering，Hebei University of Technology，Tianjin 300401，China）

to know the location information of the special worker in ensuring that the man is safe，this paper researches and designs a real－time location monitoring system based on Android and SIM900A module.The system includes two parts of the monitored part and the monitoring part，each part includes hardware and software.the hardware of the monitored part includes the monitored person carrying equipment，which includes The microprocessor STC89C52，power supply circuit，SIM900A module and GPS module；and the software of the monitored part includes C language programming based on KEIL.The hardware of the monitoring part includes an Android mobile phone；the software part of the monitoring part includes monitoring APP based on Eclipse，and this APP includes two functions：receiving GPS information and showing in baidu map.The wireless communication mode between equipment of the monitored side and the monitoring side is realized by GPRS.After testing，the system can realized basic function that the set object position can be monitored，and also can be applied to real－time monitoring of outdoor mining personnel and transport of mineral vehicle.

Android；SIM900A；GPS information；map display

孫耀杰（1958－），男，漢族，教授，主要從事電子信息技術(shù)方向的教學(xué)與研究工作。E－mail：sun678＠126.com。

TN92

A

1004－4051（2014）S2－0362－04

2014－10－16

張維文（1986－），男，碩士，研究方向?yàn)殡娮有畔⒓夹g(shù)與工程。E－mail：405245423＠qq.com。