未来智讯 > 智能家居论文 > 基于GPRS智能家居控制终端节点的设计

基于GPRS智能家居控制终端节点的设计

发布时间:2017-12-07 09:30:00 文章来源:未来智讯    
    【关键词】STC89C52;智能家居;匹配机制
    引言
    智能家居(Intelligent Home)是以家为平台,兼备建筑、自动化,智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境[1,2]。随着科技的提高,经济的发展,人们的物质生活水平的提高,对家居环境的要求也越来越高,所以作为家居智能化的核心部分――智能家居控制系统也越发显得重要。家居智能化控制的开发和建设是未来国家、经济发展的必然趋势。智能家居控制器可以为系统提供智能控制方案,使住户的控制更便捷,更高效,更能为家庭的日常活动节约不必要的能耗。而且在现在这个注重绿色环保的世界里,智能家居为住户控制好空气的湿度、温度等,检查分析空气成分,让住户安心入住[3,4]。
    所以,开发智能家居系统具有重要意义,本文论述了基于GPRS技术和单片机系统实现家庭智能系统的远程控制的方案,用户可以通过短信方式,访问家庭智能控制器。
    1 智能家居硬件设计
    1.1总体设计
    本文以智能家电控制系统为研究对象,系统的总体设计思路是以STC系列单片机为核心[5,6],采用了继电器控制家用电器的通断,以GPRS无线通信模块(GPRS DTU)为基础,基于AT指令和数据采集器,构建一个远程的智能家电控制系统,对家电进行控制,本设计以控制灯泡为例,实现了对灯泡的开关控制和状态反馈。其中GPRS模块接收用户短信将数据传送到单片机,单片机对数据进行处理并给出相应输出,从而控制家用电器(比如电灯)的开关。之后通过单片机处理,由GPRS发送模块发送回复短信。
    图1  电路设计概念框图
    图1是电路设计概念框图,系统的总体硬件设计主要包括几个模块,分别是单片机核心系统模块、GTM900B DTU模块、利用光耦开关控制LED灯模块。对于STC89C52单片机核心系统模块,它是系统主要的控制模块,调节和控制着系统的各个模块,共同实现整个系统的功能。单片机通过RXD和TXD端口与GTM900B DTU模块进行通信,通过识别短信的内容控制光耦开关,来控制LED灯的亮灭,光耦开关主要通过P0口来控制。
    1.2单片机最小系统
    如图2所示为系统单片机的最小系统,所谓单片机的最小系统是指单片机运行工作起来,所必须的最基本的电路组成,它由时钟电路、复位电路和电源电路组成。它的外围器件非常少,电路的建立简单因此其成本低。
    图2  单片机最小系统图
    本系统采用的是自动上电复位方式由C2(10uF)和R2(10K)组成,该方式通常指,上电后,通过RC电路充电实现的。根据电容从零状态开始充电,电容两端的电压公式
    (1)
    其中, 。可以得知,
    (2)
    根据COMS电平标准,只要 从零电压充电到0.55V的时间大于5ms即可完成上电自动复位。这样就可以算出
    ,(3)
    中值的大小。通常选择R1=1~10KΩ,C=10~30μF。
    1.3 GPRS DTU模块简介
    GPRS DTU全称GPRS数据终端单元,在软件设计上,它封装了协议栈,并且具有嵌入式操作系统,硬件上可看作是嵌入式PC加无线接入部分的结合。目前国内实际上对GPRS DTU有更加明确的约定:GPRS DTU是专门用于将串口数据通过GPRS网络进行传送的GPRS无线设备。如图3 是GTM900B模块的实物图。
    图3  GTM900B实物图
    2系统软件设计
    系统的软件设计包括以下几个部分:GTM900B模块初始化程序设计,即如何使得单片机与GTM900B模块传输数据;短信读取识别程序设计,即使单片机能够发送命令读取GTM900B收到的短信,并且能够识别短信内容并判断并执行相应命令;光耦开关控制电路程序设计,即使得单片机能够控制光耦开关的开启和闭合。如图 4是软件流程图。
    图4  软件流程图
    3 系统测试
    全部元件安装完成后,将电路板放置好,当GTM900B模块的调试都正常后,便可以进行测试,将用手机发出短信,看是否控制LED灯的亮灭:首先将模块准备好后,手机发短信给GTM900B模块,短信内容为“K1”,在等了几十秒后,可以看到串口通信助手从GTM900B模块上接收到了如图5所示的数据,说明已经接收到了短信,并且光耦合器控制的LED灯亮了,说明模块收到短信并完成命令,接着执行发回复短信的命令。
    图5  GTM900B收到短信后串口输出图
    当手机就会收到完成命令的短信“Command completed successfully”,如图6所示,说明该模块已经正常完成所有功能,则智能家居节点测试成功。
    4 小结
    本文以智能家居控制系统为研究对象,应用PC+单片机方式,GPRS无线通信模块为基础,基于AT指令和单片机构建一个远程的智能家电控制系统,对智能家电进行控制。实现了智能家电的实时控制,具有操作简单,控制安全可靠,易维护等特点。
    图6 手机短信内容图
    参考文献:
    [1]侯海涛.国内外智能家居发展现状[J].建材发展导向,2004,05:92-93.
    [2]祁志强.智能家居的现状及发展趋势[J].智能建筑,2008,12:42-44.
    [3]郭锐.EIB智能建筑及调光系统的研究[D].浙江大学,2004.
    [4]戚振兴.浅议我国智能家居发展[J].广西轻工业,2009,10:63-64.
    [5].王卫星.单片机原理与应用开发技术.北京:中国水利水电[M],2009
    [6]李建波. 基于STC89C52单片机的电子密码锁[J]. 现代电子技术,2008,23:154-156.
转载请注明来源。原文地址:https://www.7428.cn/page/2017/1207/9433/
 与本篇相关的热门内容: