基于GSM的家用電器及家居環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

引 言

　　目前的家用電器遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)一般是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或公共交換電話網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的。然而， 隨著手機(jī)日益普及， 使得利用GSM 短信息實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境和家電的遠(yuǎn)程監(jiān)控成為可能。它相對(duì)于電話遠(yuǎn)程控制方式而言， 擺脫了電話線對(duì)設(shè)備的束縛； 相對(duì)于電腦遠(yuǎn)程控制而言， 降低了設(shè)備和使用成本。

　　利用GSM 網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)家居安防、溫室、路燈、自動(dòng)售貨機(jī)等監(jiān)控的研究已很多，這些研究大都是通過(guò)使用GSM 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制繼電器而實(shí)現(xiàn)的。而本文設(shè)計(jì)的基于GSM 的家用電器及家居環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要是針對(duì)目前許多帶有紅外遙控器的家用電器（ 如熱水器、空調(diào)、電視、機(jī)頂盒等） , 通過(guò)GSM 網(wǎng)絡(luò)和對(duì)家用電器遙控器的復(fù)制來(lái)實(shí)現(xiàn)家用電器的控制。

　　1 系統(tǒng)工作原理

　　基于GSM 的家用電器及家居環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)， 由作為上位機(jī)的能收發(fā)短信的GSM 短信模塊、智能控制器（ 單片機(jī)） 、溫度傳感器和作為下位機(jī)的具有紅外遙控器的家用電器（ 如熱水器、空調(diào)、電視、機(jī)頂盒等）組成。

　　首先系統(tǒng)進(jìn)行初始化， 單片機(jī)從鍵盤讀入用戶所設(shè)定的溫度上限值和發(fā)送報(bào)警短信的目標(biāo)號(hào)碼， 并通過(guò)LCD 顯示器顯示出來(lái)。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到用戶按下紅外學(xué)習(xí)鍵， 則進(jìn)入紅外線學(xué)習(xí)中斷服務(wù)程序， 讀取外部家電遙控器發(fā)射的紅外信號(hào)， 并將該紅外信號(hào)解碼， 重定義碼長(zhǎng)， 分組， 保存， 從而學(xué)習(xí)該遙控器[ 728] .

　　初始化工作完成后， 單片機(jī)循環(huán)讀取溫度傳感器DS1820 數(shù)值， 并將用戶事先設(shè)定的溫度上限值與之比較， 一旦發(fā)現(xiàn)當(dāng)前溫度超過(guò)溫度上限， 則控制GSM 模塊TC35i 通過(guò)GSM 網(wǎng)絡(luò)向用戶手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信。

　　同時(shí)， 單片機(jī)循環(huán)查詢串口是否收到信息， 如果收到就將信息讀入單片機(jī)， 解析出短信中的內(nèi)容是要求單片機(jī)向家用電器發(fā)送何種指令， 并將代表該指令的紅外信號(hào)通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射出去， 從而控制家用電器。該系統(tǒng)框圖見圖1。

圖1 系統(tǒng)方框圖

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　基于GSM 的家用電器及家居環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要以AT 89S52 單片機(jī)為智能控制中心， 4 @4 鍵盤和1602LCD 顯示器作為人機(jī)交互設(shè)備， GSM 通信模塊選用TC35i, DS1820 溫度傳感器用于溫度采集； 通過(guò)HS0038B 紅外接收頭接收紅外信號(hào)， 完成紅外信號(hào)的解調(diào)與放大； 同時(shí)， 利用AT89S52 單片機(jī)P1. 0 口的方波發(fā)生器功能構(gòu)成了紅外信號(hào)的調(diào)制裝置， 并使用紅外LED 作為紅外發(fā)射裝置。

　　2. 1 GSM 模塊與單片機(jī)的連接

　　GSM 模塊TC35i 是3. 3 V CMOS 元器件， 要求對(duì)電源的啟動(dòng)電流超過(guò)2 A, 啟動(dòng)電壓達(dá)到4. 2 V.因此， 采用最大能提供3 A 電流的電源芯片LM2596.TC35i 的1~ 5 腳接LM2596 的電源輸出管腳， 6~ 10 腳接地， 25~ 27 腳與SIM 卡相連接。為了能顯示TC35i 的工作狀態(tài)， 在32 腳接一個(gè)LED 指示燈到地。

　　TC35i 啟動(dòng)之后就可以通過(guò)單片機(jī)由串口發(fā)送數(shù)據(jù)和命令到TC35i, TC35i 的波特率是自適應(yīng)的， 這里采用9600 的波特率， 只要將TC35i 的RXD 和TXD 分別和單片機(jī)的TXD 和RXD 相連接就可以了。電路圖見圖2.

圖2 TC35i 與單片機(jī)的連接

2. 2 紅外接收頭與單片機(jī)的連接

　　紅外接收頭HS0038B 是一個(gè)集成解調(diào)、濾波、放大等功能的紅外接收芯片， 它將調(diào)制在38 kHz 方波上的紅外信號(hào)解調(diào)出來(lái)， 并通過(guò)OUT 管腳將方波輸出。HS0038B平時(shí)輸出高電平， 當(dāng)有遙控信號(hào)輸入時(shí)， 其輸出為高低電平脈沖， 故接收時(shí)一個(gè)碼由一個(gè)低電平后跟一個(gè)高電平構(gòu)成。利用不同長(zhǎng)短高低電平的組合， 可構(gòu)成不同的碼。在本系統(tǒng)中將使用中斷的方式讀取紅外信號(hào)， 因此將HS0038B 的OUT 管腳與單片機(jī)的外中斷0 相連接。HS0038B與單片機(jī)的連接見圖3。

圖3 紅外接收頭H S0038B 與單片機(jī)的連接