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基于GSM的智能家居抑制系统设计

发布时间:2018-11-22 01:06:05 文章来源:未来智库    
    基于GSM的智能家居抑制系统设计作者:未知   【摘要】介绍了一种基于GSM网络的智能家居抑制系统的功能、事务原理及实现。选取PIC单片机为系统抑制核心,对家居中可能出现的意外情况用各种传感器进行采集,利用GSM模块的短消息收发功能,实现远程安防监控和家电抑制。
  【关键词】GSM;智能家居;单片机;远程抑制;短消息
  
  0.引言
  随着生活水平的提高,人们对居住环境舒适与平安程度的要求越来越高,智能家居抑制系统正日益成为家居产品中的一个热点。但传统的智能家居抑制产品大局部是基于固定电话网或互联网的,这就要求用户家庭必须装接固定电话或者互联网,且线路易被破坏。而随着现代通讯技能和抑制技能的飞速发展,以及手机的日益普及,基于GSM网络的低成本无线智能家居抑制系统将给广大普通居民家庭生活方式带来变革。
  本文所介绍的基于GSM的智能家居抑制系统选取GSM模块进行短消息收发,以单片机为抑制核心,进行信息反馈和远程抑制,可实现无线远程报警和抑制等功能。
  1.系统结构及事务原理
  该智能家居抑制系统结构如图1所示,主要由单片机、GSM短消息模块、无线接收模块、各类安防模块(如温度传感器、防盗传感器、烟雾传感器、煤气传感器等)、声光报警模块、电器开关抑制模块等组成。其事务原理:系统正常事务时,最初由单片机采集各安防传感器模块数据,如有异常(如发生火灾、煤气泄漏、被盗等)则在通过本地声光电报警模块发出声光报警信号的同时,通过GSM模块向用户发送相应的报警信息。用户收到报警信息,可通过回复相应的短消息,实现对家居设施的抑制来进行一定的准时处理,如切断家里总电源。在没有异常情况时,用户能够通过发送短消息来查询和抑制家中电器的状态,比如查询是否忘记关闭某个电源,或者回家前提前打开空调等。
  图1系统结构图
  2.系统硬件
  2.1单片机抑制模块
  智能抑制器是该家居抑制系统的核心,这里选用MicroChip公司的PIC 单片机16F628。该单片机CPU选取RISC结构,仅有35条单字节指令,选取Harvard双总线结构,最高事务速度可达20MHz,内置高精度4MHz振荡器和3个定时器,宽事务电压范围(2.0V到5.5V),低功耗(当频率为1MHz,电压为2.0V时,典型值为120uA),具有较大的输入输出直接驱动能力(可直接驱动LED),选取高耐用性内存(10万次写操作)/EEPROM(100万次写操作),数据保持期为40年,价格低,小体积。特别适用于用量大,档次中低,价格敏感的产品。
  2.2GSM模块
  GSM模块是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上,具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块,具有发送SMS短消息,语音通话,GPRS数据传输等基于GSM网络进行通讯的所有基本功能。开发人员可使用ARM或者单片机通过RS232串口与GSM模块通讯,使用标准的AT下令来抑制GSM模块实现各种无线通讯功能。
  GSM模块的厂家最早主要在国外,包括西门子、Wavcom、Sagem等;随着国内的技能进步,国内厂家如华为、Simcom、BenQ等模块也起初逐步成熟起来。本系统使用的是高性价比的Wavecom公司的Q2403A模块。Q2403A支持EGSM900/GSM1800双频段,能够通过SMS、CSD或是GPRS进行数据收发,以及处理语音通信。Q2403A结构非常紧凑,经过封装后的体积惟有58.3×32.2×3.9mm,能够方便地嵌入各种系统中进行开发。其它主要本能及参数如下:直接AT指令抑制;输出功率(EGSM900时2W, GSM1800时1W);输入电压 2.8-3.6V;重量 18.5g(包括外壳);环境温度 -30°C―+75°C(事务温度)/-40°C―+85°C(存放温度);CSD状态下最大速率9.6kbps;60pin接口,包括电源、3V SIM卡、RS232接口、语音/ MMCX天线接口。
  2.3无线接收模块
  本系统中用来接收无线安防传感器模块信号的无线接收模块选型为超外差无线接收模块 J05U。它是一款特小体积,超低功耗,高灵敏度和稳定性的OOK / ASK超外差接收模块,事务在315.0MHz~433.92MHz频段,具有较宽的事务温度范围和较宽的电压范围(2.1-5.5V,推荐3V或者 5V)。芯片目标适合欧洲或北美管理标准。可广泛应用于工业和民用测控领域。其它本能或参数:数据速率最高10字节/秒;接收灵敏度-112dBm (ASK 2 Kb/s);数据接口为DATA串口数据;系统启动时间为5mS;天线形式为外接20Cm天线;参考距离为300米(配10mW发射加天线,PT2262 编码/2272解码,坦荡地);模块尺寸:20X11X6mm(长X 宽 X厚)。
  2.4电器开关抑制
  本系统选取MOS场效应管输出高电压固态光电继电器KAQY212SE作为由GSM短消息抑制的家用电器多路抑制开关输出耦合接口器件,以实现系统输出与家用电器电源抑制的物理隔绝,实现弱电信号对高电压、大电流及高功率的电气设备的抑制。
  2.5系统电源
  本系统主电源选取锂离子电池充电器HYM4054,它是一款完整的单节锂离子电池用恒定电流/恒定电压线性充电器,其ThinSOT 封装与较少的外部元件数目使得HYM4054为便携式应用的理想选择。由于系统选取了150mA低噪声LDO稳压器MIC5205进行保护,因此在使用外接2~12V直流电源对充电器进行充电时,即使极性接反也不会对系统造成损伤,大大提高了系统的平安性。
  2.6安防无线传感器模块及声光电报警模块
  该系统中所用安防无线传感器模块及声光电报警模块能够直接选用目前市场上对照成熟的定型产品,但要注意其事务频率应与无线接收模块J05U兼容,即315.0MHz。根据用户家居的实际需要,可在无线门磁、红外探测器、煤气探测器、烟雾探测器等众多无线传感器模块中随意选择和搭配,实现防盗、防火、防煤气等功能,构成全面的家居安防系统。
  3.系统软件设计
  本系统软件设计主要可分为2个模块。
  3.1无线通讯模块
  本模块主要负责短消息的发送与接收。短消息的收发是通过向串口发送AT指令集来实现的。AT指令集是GSM模块与嵌入式计算机之间的通讯协议。根据AT指令的GSM07.05标准,发送和接收中文或中/英文混合的短消息必须选取PDU模式,Text模式只支持传送英文及数字信息。PDU模式的编解码过程复杂,本系统使用Text模式即可满足系统功能需求。模块的通信全部选取AT+XXXX完成。发送短消息的基本下令如下。
  3.1.1设置短消息发送格式(0-PDU,1-文本)AT+CMGF=1;
  3.1.2发送短消息(短消息内容“hello”)
  AT+CMGS=”13645541221”>hello^z(^z表示ctrl+z);
  3.1.3列出所有的短消息
  AT+CMGL=“ALL”;
  3.1.4读取短消息内容(假如INDEX=5)
  AT+CMGR=5。
  3.2监测与抑制模块
  本模块主要完成对信号的检测,在满足条件时产生停止。在停止服务程序中,生成报警短消息并调用发送短消息函数,将报警信息发送给用户手机中。抑制模块根据接收到的短消息内容,发送相应的抑制信号给抑制器。
  整个系统的程序流程图如图2所示。图2 系统程序流程图
  4.结束语
  本设计以GSM网络通讯技能和单片机抑制功能为主,实现了对家居环境及设施的远程监控。整个系统具有体积小、成本低、功耗低、功能实用、实现大略、操作大略、平安可靠、适用范围广等特点,不但可用于居民住宅,也能够用于对仓库、厂房、各类大棚等地方进行远程监控,因此具有广泛的应用前景。■
  
  【参考文献】
  [1]林添成.基于GSM的远程家居抑制系统[J] .装备制造技能,2010.5:75-76.
  [2]施自华,伍臣周,余晃晶.基于GSM的智能家居系统设计与实现[J].2010.8(27):341-344.
  [3]苏江福.基于GSM网络的智能家居监控系统设计与实现[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2008.
  [4]卢伯英.PIC单片机基础与传感器应用[M].北京:科学出版社,2010.

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