隨著人們生活水平的提高，社會經濟的發(fā)展和城市化進程的加速，社會老齡化步伐加快，獨生子女家庭和丁克家庭和空巢老人越來越多，飼養(yǎng)寵物成為許多家庭必不可少的生活方式，于此同來的是寵物的丟失問題。而且有的寵物十分昂貴，一旦寵物丟失會給人們帶來很大損失，而且丟失的寵物無人管理，還會造成環(huán)境污染。當今市場目前已批量生產的防丟裝置還主要針對于人類，針對寵物的還鮮而少見。本文的防丟失器則專為寵物設計，實現寵物的遠距離快速定位，和遠離報警功能。

本裝置基于AT89C52單片機作為MCU，結合無線通信模塊nRF2401的無線距離報警器，通過從機向主機不間斷的發(fā)送信號當從機離開主機能夠接受的范圍時母機會自動進行聲光報警。并且采用無線通信技術和全球衛(wèi)星定位（GPS）技術，成本低廉，能監(jiān)控較大范圍，操作簡單，而且數據傳輸快。利用GSM系統(tǒng)，我們可以迅速將寵物的位置以信息的方式傳送至用戶的手機，做到對寵物的實時監(jiān)控。

1、系統(tǒng)的硬件設計

寵物防丟失器的硬件主要由以下四部分構成，即單片機控制模塊、GPS模塊、GSM模塊、和聲光報警模塊。單片機控制模塊負責對整體數據進行處理，并且根據指令對系統(tǒng)處理；GPS模塊負責接收位置數據；GSM模塊負責將位置信息發(fā)給用戶；聲光報警模塊在寵物與人距離超過200m時，發(fā)出聲光報警信號。硬件構成如圖1所示。

圖1

1.1、單片機控制電路

系統(tǒng)單片機采用了AT89C52。AT89C52具有功耗低，性能高的優(yōu)點。內部有8位的FlashPEROM，可以反復擦寫；并且有256x8bit內部RAM；而且內部有低功耗空閑和掉電模式，睡眠和喚醒功能。滿足了防丟失器對讀寫速度和功耗的要求。本系統(tǒng)還增加了串口擴展芯片GM8123，從而實現了GPS、GSM的同時通信。

1.2、GPS模塊

本系統(tǒng)采用了全球市占率第一的SiRFIII系列——SIRF三代。SIRF三代芯片組的GPS模塊性能極優(yōu)，靈敏度高，功耗低，定位時間短，能幫助客戶快速的進入了定位應用狀態(tài)。該芯片定位精度在10m內，可同時追蹤20個衛(wèi)星軌道。數據線接口為六線接插件，需要三根輸出線，第一腳接直流正電源，第五腳接電源地，第二腳接GPS，輸出驅動能力為2mA，可直接與單片機接口對接。

1.3、聲光報警模塊

本模塊的無線射頻信號發(fā)射器采用了nRF24L01芯片。電路包括nRF24L01與單片機的接口電路和其外圍電路。本模塊利用GPIO模擬SPI接口工作，進而控制nRF24L01芯片，很好的解決了ST895C52沒有SPI控制器的問題。另位我們在這里采用了電平轉換和分壓處理電路，將ST89C52單片機供電電壓5V轉化到了nRF24L01的VCC腳接電壓范圍內。如圖2所示。

圖2

此外還有聲光報警電路，此電路采用PNP三極管，Q1只起到開關的作用，當基極輸入高電平時，三極管停止工作，蜂鳴器不發(fā)聲，輸入低電平時，三極管被導通時，蜂鳴器發(fā)。出警報聲。

1.4、GSM模塊

GSM模塊可以實時將寵物的位置信息傳送到用戶的手機，況且位置信息需要的數據長度較短，短信按條計費，成本低，可以方便快捷的實現對寵物的保護。本系統(tǒng)應用德國西門子的DTP_RD+模塊，GSM模塊通過RS232串口與單片機相連，使用標準的AT命令來控制GSM模塊實現無線通信功能，可以實現短信報警功能。如圖3所示。

圖3?GSM模塊借口電路

2、系統(tǒng)的軟件設計

2.1、信號發(fā)射與接收

單片機對nRF24L01芯片的控制包括其初始化，發(fā)送數據和接受存儲數據。整個過程為先使接收電路上電，接收機處于接受狀態(tài)，然后運行發(fā)射機的程序，將單片機預存數據發(fā)出，如果子母機在我們設定的范圍內，毫秒內接收模塊就可以接收到發(fā)射機傳送的信號，此時不會觸動報警，如果超出范圍，接收機無法收到信號，蜂鳴器就會聲光報警。我們通過報警情況就能方便快捷的知道寵物是否在一個安全的范圍里。發(fā)射和接收流程如圖4、圖5所示。

圖4 ?發(fā)射機流程圖

圖5?接收機流程圖

2.2、GSM短信息服務

GSM含有一個微控制器，它能將接收到的位置信息以短消息的形式傳遞給手機用戶。這里主要是應用一個AT指令實現對GSM模塊的處理。首先需要對模塊進行初始化，然后控制器通過串口發(fā)送指令，具體流程如下：首先需要連接，在連接成功后；我們發(fā)出指令設置短信的格式：AT+CMGF=m。然后設置短信的接收人及短信：

AT+CSCA=”****”。最后因為SIM存儲有限，我們需要對之前的數據進行刪除，當系統(tǒng)收到新的短信后，之前短消息就將立刻刪除，這樣清空SIM容量有助于下次接收短信所需要的緩存空間。刪除指令為AT+CMGD=INDEX，刪除信息后模塊將返回OK。

2.3、GPS數據接受及解析

GPS的通訊協(xié)議方式有很多種，本裝置使用的是目前比較通用的標準協(xié)議是NMEA－180。微控制器通過串口接收GPS模塊傳輸的標準格式的數據，因為GPS的特殊性，其需要在有不少于四顆星可見的前提下才能獲取定位數據，所以在剛開始啟動系統(tǒng)模塊的時候，定位數據不一定是有效的數據或者是不正確的數據，在處理數據之前必須對所得到的數據進行判斷。當確認收到GPS數據幀之后，根據NEMA－180協(xié)議是以逗號分割數據的特點進行數據解析。依次得到UTC時間，緯度，南緯/北緯，經度，東經/西經，UTC日期。具體流程圖下圖6。

圖6?GPS解析流程

3、結束語

基于單片機的寵物防丟失系統(tǒng)結合了衛(wèi)星定位技術，無線電移動通信技術，信號處理技術，通過軟硬件的設計實現了全面的防丟失技術，不僅適用于寵物，更適用于各種防丟失物品，在很多領域具有大的發(fā)展?jié)摿?，可與多個領域配合使用。

本商品結構簡單，穩(wěn)定性高，成本低廉，適用于各家各戶，符合時代潮流，做到了真正的全天候、全過程、全方位防丟失。