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(多图) 基于GSM的家用电器及家居环境监控系统的设计

浙江理工大学学报 高强 秦伟 倪知丰 黄文兴 陈淑敏 姚青?? 2011年10月31日 ?? 收藏0

  摘 要: 设计了一个基于GSM 的家用电器及家居环境监控系统。系统主要由GSM 模块TC35i、红外接收头、51 单片机、DS1820 温度传感器等构成。先通过红外线接收头解析家电遥控器红外控制码, 学习该遥控器; 当系统中GSM 模块接收到来自用户的短信时, 系统解析出用户预控制家电的信息后, 再通过红外发射管将对应的控制代码发射出去, 从而达到监控家用电器的目的; 通过温度传感器采集家居环境温度信息, 当出现异常温度时可通过GSM 模块向用户手机实施报警。实验证明本系统运行稳定, 符合设计要求。

  0 引 言

  目前的家用电器远程控制系统一般是通过互联网或公共交换电话网来实现远程控制的。然而, 随着手机日益普及, 使得利用GSM 短信息实现家居环境和家电的远程监控成为可能。它相对于电话远程控制方式而言, 摆脱了电话线对设备的束缚; 相对于电脑远程控制而言, 降低了设备和使用成本。

  利用GSM 网络来实现家居安防、温室、路灯、自动售货机等监控的研究已很多,这些研究大都是通过使用GSM 网络远程控制继电器而实现的。而本文设计的基于GSM 的家用电器及家居环境监控系统主要是针对目前许多带有红外遥控器的家用电器( 如热水器、空调、电视、机顶盒等) , 通过GSM 网络和对家用电器遥控器的复制来实现家用电器的控制。

  1 系统工作原理

  基于GSM 的家用电器及家居环境监控系统, 由作为上位机的能收发短信的GSM 短信模块、智能控制器( 单片机) 、温度传感器和作为下位机的具有红外遥控器的家用电器( 如热水器、空调、电视、机顶盒等)组成。

  首先系统进行初始化, 单片机从键盘读入用户所设定的温度上限值和发送报警短信的目标号码, 并通过LCD 显示器显示出来。当单片机检测到用户按下红外学习键, 则进入红外线学习中断服务程序, 读取外部家电遥控器发射的红外信号, 并将该红外信号解码, 重定义码长, 分组, 保存, 从而学习该遥控器[ 728] .

  初始化工作完成后, 单片机循环读取温度传感器DS1820 数值, 并将用户事先设定的温度上限值与之比较, 一旦发现当前温度超过温度上限, 则控制GSM 模块TC35i 通过GSM 网络向用户手机发送报警短信。

  同时, 单片机循环查询串口是否收到信息, 如果收到就将信息读入单片机, 解析出短信中的内容是要求单片机向家用电器发送何种指令, 并将代表该指令的红外信号通过红外发射管发射出去, 从而控制家用电器。该系统框图见图1。

系统方框图

图1 系统方框图

  2 系统硬件设计

  基于GSM 的家用电器及家居环境监控系统主要以AT 89S52 单片机为智能控制中心, 4 @4 键盘和1602LCD 显示器作为人机交互设备, GSM 通信模块选用TC35i, DS1820 温度传感器用于温度采集; 通过HS0038B 红外接收头接收红外信号, 完成红外信号的解调与放大; 同时, 利用AT89S52 单片机P1. 0 口的方波发生器功能构成了红外信号的调制装置, 并使用红外LED 作为红外发射装置。

  2. 1 GSM 模块与单片机的连接

  GSM 模块TC35i 是3. 3 V CMOS 元器件, 要求对电源的启动电流超过2 A, 启动电压达到4. 2 V.因此, 采用最大能提供3 A 电流的电源芯片LM2596.TC35i 的1~ 5 脚接LM2596 的电源输出管脚, 6~ 10 脚接地, 25~ 27 脚与SIM 卡相连接。为了能显示TC35i 的工作状态, 在32 脚接一个LED 指示灯到地。

  TC35i 启动之后就可以通过单片机由串口发送数据和命令到TC35i, TC35i 的波特率是自适应的, 这里采用9600 的波特率, 只要将TC35i 的RXD 和TXD 分别和单片机的TXD 和RXD 相连接就可以了。电路图见图2.

TC35i 与单片机的连接

图2 TC35i 与单片机的连接

  2. 2 红外接收头与单片机的连接

  红外接收头HS0038B 是一个集成解调、滤波、放大等功能的红外接收芯片, 它将调制在38 kHz 方波上的红外信号解调出来, 并通过OUT 管脚将方波输出。HS0038B平时输出高电平, 当有遥控信号输入时, 其输出为高低电平脉冲, 故接收时一个码由一个低电平后跟一个高电平构成。利用不同长短高低电平的组合, 可构成不同的码。在本系统中将使用中断的方式读取红外信号, 因此将HS0038B 的OUT 管脚与单片机的外中断0 相连接。HS0038B与单片机的连接见图3。

红外接收头H S0038B 与单片机的连接

图3 红外接收头H S0038B 与单片机的连接


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