论文总字数：21016字

摘 要

在煤矿等大型工地的现场作业中，需要实时监控人员位置，一方面是为了管理方便，另一方面也是在出现意外情况时有助于开展工作。大型企业在办公楼和生产园区也需要人员定位技术，既可以管理企业员工，也可以在有外来访客时更好安排。在这种情况下，对人员定位系统就有了越来越多的需求。

本文首先说明了人员定位安全监控子系统的发展背景和现在的发展情况，然后针对具体情况和本次的研究设计具体分析了系统要实现的功能和系统的要求。然后对硬件部分的设计做了重点的阐述，基于STM32F103VCT6芯片设计单片机核心板，在不同的功能模块配合下，用超声波收发器测量，使用三角定位算法计算人员位置。然后是软件方面的工作，主要是为硬件配置串口，计算人员位置和人员位置显示。在文章的最后总结了我在本次研究设计中的工作，分析了还有那些不足，对以后工作的改进方向。

关键词：人员定位系统，STM32F103VCT6，超声波收发器，三角定位算法

Abstract

In the field operations of large-scale construction sites such as coal mines, it is necessary to monitor the location of personnel in real time, on the one hand for management convenience, and on the other hand, it is helpful to carry out work in the event of an accident. Large enterprises also need personnel positioning technology in office buildings and production parks, which can manage employees and better arrange them when there are foreign visitors. In this case, there is an increasing demand for personnel positioning systems.

This paper first describes the development background and current development of the personnel positioning security monitoring subsystem, and then specifically analyzes the functions and system requirements of the system for the specific situation and this research design. Then the design of the hardware part is elaborated. Based on the STM32F103VCT6 chip, the core board of the single chip is designed. With the different functional modules, the ultrasonic sensor is used to measure and the position of the person is calculated by the triangulation algorithm. Then there is the software work, mainly to configure the serial port for the hardware, calculate the position of the personnel and the position of the personnel. At the end of the article, I summarized my work in this research design, and analyzed the deficiencies and the improvement direction for future work.

KEY WORDS: Personnel positioning system; STM32F103VCT6; Ultrasonic sensor; Triangulation algorithm

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 论文的主要工作 2

1.4 论文结构安排 3

第二章 系统需求分析与总体设计 4

2.1 系统需求分析 4

2.2 系统主要目标 4

2.2.1 人员定位安全监控系统主体目标 4

2.2.2 单片机核心板模块 4

2.2.3 超声波传收发器模块 4

2.2.4 软件系统 5

2.3 人员定位安全监控系统设计工作思路 5

2.4 人员定位安全监控系统总体设计 5

2.5 本章总结 7

第三章 系统硬件设计 8

3.1 硬件设计工具选择 8

3.2 单片机核心板电路设计 8

3.2.1 微处理器芯片选型 9

3.2.2 晶振电路设计 10

3.2.3 供电电路设计 12

3.2.4 SWD下载电路设计 13

3.2.5 复位电路设计 14

3.2.6 主控芯片电路设计 15

3.2.7 单片机核心板模块整体设计 18

3.3 超声波收发器模块设计 20

3.3.1 超声波收发器模块概述 20

3.3.2 超声波收发器模块工作原理 20

3.3.3 超声波收发器模块与核心板模块的连接 21

3.4 RS-485总线 21

3.4.1 RS-485总线模块选择 21

3.4.2 RS-485总线驱动电路设计 22

3.5 Lcd显示屏模块设计 22

3.5.1 Lcd显示屏模块选择 22

3.5.2 显示屏模块与芯片的连接 23

3.6 本章总结 23

第四章 系统软件设计 24

4.1 软件开发工具选择 24

4.1.1 上位机软件开发工具选择 24

4.1.2 下位机软件开发工具选择 24

4.2 程序代码设计原则 24

4.2.1 测算被测物体距离 24

4.2.2 计算人员位置 25

4.2.3 人员位置显示功能 25

4.3 软件总体架构设计 25

4.4 超声波收发器模块软件设计 25

4.4.1 超声波收发器模块软件结构 26

4.4.2 超声波收发器模块软件实现 26

4.5 人员位置计算模块代码实现 27

4.5.1 三角定位算法 27

4.5.2 三角定位算法软件实现 28

4.6 上位机界面 29

4.7 上位机与下位机485通信 29

4.7.1 通讯约定 29

4.7.2 报文格式 30

4.8 Lcd显示屏 30

4.8.1 Lcd显示屏初始化 30

4.8.2 Lcd显示屏显示代码 30

4.9 本章总结 31

第五章 系统软硬件测试 32

5.1 系统硬件装配 32

5.2 系统硬件模块调试 32

5.2.1 超声波传感器模块功能测试 32

5.2.2 上位机界面测试 33

5.2.3 Lcd显示屏模块测试 33

5.3 系统总体调试 34

5.4 本章总结 35

第六章 总结与展望 36

6.1 总结 36

6.2 展望 36

参考文献 37

致 谢 38

绪论

本章主要对分析了人员定位系统的发展背景和国内外研究现状，结合本次的研究设计介绍了全文的文章结构。

引言

人员定位系统是指通过一定的手段如网络等，识别不同的人所对应的不同的信息，比如不同的识别码等，来获取人员的位置信息的技术。在现在的社会中，能够实时的获取人员的位置的话，能够获得很多的便利。

在工地现场和企业管理中常用的人员监控系统，主要是用射频技术来作为定位技术，把获得的人员位置信息反馈到中央控制室，方便管理工作人员。在有外来访客的情况下，通过配发不同的识别信息，来管理外来访客的参观范围和浏览权限。不仅能够对人员进行定位，在生产生活中有重要作用的车辆、设备等也可以进行定位识别，通过定位基站进行定位之后，更好的管理和维护。

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