摘要 本文提出了一種基于TC35i的低成本的可遠距離控制的智能家居控制系統(tǒng)設計方案。該系統(tǒng)以51單片機為中央處理單元,結合GSM通信模塊實現(xiàn)家居系統(tǒng)的智能管理及遠程控制。
關鍵詞 智能家居;單片機;GSM;TC35i
中圖分類號TP2 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2010)30-0255-02
0 引言
利用GSM服務可以方便實現(xiàn)諸如住戶防火、防盜以及家用電器遠程控制等功能。利用GSM移動通信通用模塊TC35i結合51單片機可實現(xiàn)低功耗、高可靠性、高性價比的遠距離智能家居控制。
1 總體原理介紹
如圖1所示,本智能家居控制系統(tǒng)是51單片機為核心處理器,首先將采集后的家居環(huán)境信息、安防信號、家電運行狀態(tài),經(jīng)處理器將數(shù)據(jù)處理后,輸出到LCD上,實現(xiàn)直接監(jiān)控。同時,將以上信息進行編碼打包,通過TC35i通訊模塊,在需要查詢或異常的情況下,將信息送到預先設置好號碼的手機上,以此實現(xiàn)用戶對于家統(tǒng)實現(xiàn)遠程的檢測與控制。
具體包含以下功能:
1)家庭環(huán)境監(jiān)測及控制。通過數(shù)字溫度濕度傳感器采集室內(nèi)外溫度濕度信息,緩存在單片機內(nèi),采用自動貨遠程控制的方式,啟動貨關閉繼電器,控制空調(diào)或加濕器開關,使其能自動工作,保持室內(nèi)環(huán)境的舒適。
2)安防報警。在設防狀態(tài)下,通過門磁開關,熱釋電傳感器,煙霧傳感器,二氧化碳傳感器等傳感器,采集室內(nèi)安防信息,出現(xiàn)意外時自動發(fā)送報警信息到預設的用戶手機上。
3)紅外家電控制。通過短信或撥號方式遠距離控制單片機,由單片機控制紅外發(fā)射單元,產(chǎn)生與家電遙控器相同的紅外編碼,來控制家電的運行。
2 硬件設計
2.1 中央處理單元
結合系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能和性價比采用目前性能穩(wěn)定、價格低廉的AT89S52。該處理器控制簡單,功能豐富,含有8k字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32位I/O口線,看門狗定時器,2個數(shù)據(jù)指針,3個16位定時器/計數(shù)器,一個6向量2級中斷結構,全雙工串行口,片內(nèi)晶振及時鐘電路。該設計為實現(xiàn)串口的同步通信,系統(tǒng)采用11.0592M時鐘。
2.2 LCD模塊
LCD控制模塊采用HTM12864Z液晶點陣模塊。該模塊工作電源電壓為3.0V~5.5V;顯示分辨率為128×64點;內(nèi)置漢字字庫,提供8192個16×16點陣漢字采用通信方式為串行、并口可選。128×64點顯示空間,滿足較多信息顯示。內(nèi)置字庫,簡化處理器工作。系統(tǒng)選用并口通信,保留單片機串口供GSM模塊使用。
2.3 GSM通信模塊
GSM通信模塊采用西門子雙頻通訊模塊TC35i,該模塊包括GSM基帶控制器、射頻模塊、供電模塊、閃存、ZIF連接器、射頻功率放大器、天線接口等六部分。其體積小、重量輕、功耗低,工作電壓為3.3V~4.8V,典型電壓為4.2V,休眠電流為3.5mA,最大工作電流為2A。可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號,功耗在EGSM900(4類)和GSM1800(1類)分別為2W和1W,通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。TC35i的數(shù)據(jù)接口通過AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)。支持Text和PDU格式的SMS(Short Message Service,短消息)。
2.4 其他外圍單元
外圍電路主要有紅外發(fā)射單元、溫濕度采集單元和安防信號輸入單元3部分組成。紅外發(fā)射部分采用集成紅外發(fā)射模塊HS0038。溫濕度采集模塊采用DHTll數(shù)字溫濕度傳感器。安防信號輸入單元主要由門磁,熱釋電,煤氣傳感器等組成的報警信號網(wǎng)絡。
3 軟件設計
單片機采用循環(huán)中斷的工作方式。單片機通過并口完成環(huán)境信號、安防信號采集、紅外控制信號輸出和狀態(tài)的顯示。同時通過串口解碼和發(fā)送AT指令,完成與手機的交互通信。系統(tǒng)主要工作流程如圖2所示。
系統(tǒng)設置:包括初始化溫濕度傳感器、LCD,設置報警門限值和輸入控制電話號碼。根據(jù)紅外接收信號,設置設防貨狀態(tài)。
實時監(jiān)控:系統(tǒng)循環(huán)采集環(huán)境信息,檢測各路安防輸入信號,經(jīng)處理后,送到LCD顯示。一旦檢測到安防信號觸發(fā),經(jīng)再次檢測確定后,將啟動聲光報警,同時通過短信息發(fā)到預設的手機實現(xiàn)實時報警。
查詢控制狀態(tài):機主通過預設置于系統(tǒng)的手機號碼,可發(fā)送查詢、設防和家電控制命令。單片機接收GSM模塊收到的信息,若是預設的號碼,則解碼短信內(nèi)容并執(zhí)行,操作結束后,反饋一條完成信息。
4 結論
系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的可擴展性和性價比,本系統(tǒng)的實現(xiàn),可以實現(xiàn)用戶對家居環(huán)境及設備的監(jiān)測和控制,大大的提高了家庭控制的方便性與實時性。
參考文獻
[1]鄔春明,艾闖,李丹.基于TC35i的小區(qū)遠程報警系統(tǒng)[J].電子技術應用,2007(11).
[2]劉濤,等.基于手機模塊TC35的單片機短消息收發(fā)系統(tǒng)[J].電子技術,2003(3).
關鍵詞 智能家居;單片機;GSM;TC35i
中圖分類號TP2 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2010)30-0255-02
0 引言
利用GSM服務可以方便實現(xiàn)諸如住戶防火、防盜以及家用電器遠程控制等功能。利用GSM移動通信通用模塊TC35i結合51單片機可實現(xiàn)低功耗、高可靠性、高性價比的遠距離智能家居控制。
1 總體原理介紹
如圖1所示,本智能家居控制系統(tǒng)是51單片機為核心處理器,首先將采集后的家居環(huán)境信息、安防信號、家電運行狀態(tài),經(jīng)處理器將數(shù)據(jù)處理后,輸出到LCD上,實現(xiàn)直接監(jiān)控。同時,將以上信息進行編碼打包,通過TC35i通訊模塊,在需要查詢或異常的情況下,將信息送到預先設置好號碼的手機上,以此實現(xiàn)用戶對于家統(tǒng)實現(xiàn)遠程的檢測與控制。
具體包含以下功能:
1)家庭環(huán)境監(jiān)測及控制。通過數(shù)字溫度濕度傳感器采集室內(nèi)外溫度濕度信息,緩存在單片機內(nèi),采用自動貨遠程控制的方式,啟動貨關閉繼電器,控制空調(diào)或加濕器開關,使其能自動工作,保持室內(nèi)環(huán)境的舒適。
2)安防報警。在設防狀態(tài)下,通過門磁開關,熱釋電傳感器,煙霧傳感器,二氧化碳傳感器等傳感器,采集室內(nèi)安防信息,出現(xiàn)意外時自動發(fā)送報警信息到預設的用戶手機上。
3)紅外家電控制。通過短信或撥號方式遠距離控制單片機,由單片機控制紅外發(fā)射單元,產(chǎn)生與家電遙控器相同的紅外編碼,來控制家電的運行。
2 硬件設計
2.1 中央處理單元
結合系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能和性價比采用目前性能穩(wěn)定、價格低廉的AT89S52。該處理器控制簡單,功能豐富,含有8k字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32位I/O口線,看門狗定時器,2個數(shù)據(jù)指針,3個16位定時器/計數(shù)器,一個6向量2級中斷結構,全雙工串行口,片內(nèi)晶振及時鐘電路。該設計為實現(xiàn)串口的同步通信,系統(tǒng)采用11.0592M時鐘。
2.2 LCD模塊
LCD控制模塊采用HTM12864Z液晶點陣模塊。該模塊工作電源電壓為3.0V~5.5V;顯示分辨率為128×64點;內(nèi)置漢字字庫,提供8192個16×16點陣漢字采用通信方式為串行、并口可選。128×64點顯示空間,滿足較多信息顯示。內(nèi)置字庫,簡化處理器工作。系統(tǒng)選用并口通信,保留單片機串口供GSM模塊使用。
2.3 GSM通信模塊
GSM通信模塊采用西門子雙頻通訊模塊TC35i,該模塊包括GSM基帶控制器、射頻模塊、供電模塊、閃存、ZIF連接器、射頻功率放大器、天線接口等六部分。其體積小、重量輕、功耗低,工作電壓為3.3V~4.8V,典型電壓為4.2V,休眠電流為3.5mA,最大工作電流為2A。可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號,功耗在EGSM900(4類)和GSM1800(1類)分別為2W和1W,通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。TC35i的數(shù)據(jù)接口通過AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)。支持Text和PDU格式的SMS(Short Message Service,短消息)。
2.4 其他外圍單元
外圍電路主要有紅外發(fā)射單元、溫濕度采集單元和安防信號輸入單元3部分組成。紅外發(fā)射部分采用集成紅外發(fā)射模塊HS0038。溫濕度采集模塊采用DHTll數(shù)字溫濕度傳感器。安防信號輸入單元主要由門磁,熱釋電,煤氣傳感器等組成的報警信號網(wǎng)絡。
3 軟件設計
單片機采用循環(huán)中斷的工作方式。單片機通過并口完成環(huán)境信號、安防信號采集、紅外控制信號輸出和狀態(tài)的顯示。同時通過串口解碼和發(fā)送AT指令,完成與手機的交互通信。系統(tǒng)主要工作流程如圖2所示。
系統(tǒng)設置:包括初始化溫濕度傳感器、LCD,設置報警門限值和輸入控制電話號碼。根據(jù)紅外接收信號,設置設防貨狀態(tài)。
實時監(jiān)控:系統(tǒng)循環(huán)采集環(huán)境信息,檢測各路安防輸入信號,經(jīng)處理后,送到LCD顯示。一旦檢測到安防信號觸發(fā),經(jīng)再次檢測確定后,將啟動聲光報警,同時通過短信息發(fā)到預設的手機實現(xiàn)實時報警。
查詢控制狀態(tài):機主通過預設置于系統(tǒng)的手機號碼,可發(fā)送查詢、設防和家電控制命令。單片機接收GSM模塊收到的信息,若是預設的號碼,則解碼短信內(nèi)容并執(zhí)行,操作結束后,反饋一條完成信息。
4 結論
系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的可擴展性和性價比,本系統(tǒng)的實現(xiàn),可以實現(xiàn)用戶對家居環(huán)境及設備的監(jiān)測和控制,大大的提高了家庭控制的方便性與實時性。
參考文獻
[1]鄔春明,艾闖,李丹.基于TC35i的小區(qū)遠程報警系統(tǒng)[J].電子技術應用,2007(11).
[2]劉濤,等.基于手機模塊TC35的單片機短消息收發(fā)系統(tǒng)[J].電子技術,2003(3).
