基于傳感器和GSM短信報警的智能家居系統

摘 要：本系統以住宅為平臺，利用有線和無線網絡平臺通信技術將家居生活有關的設施集成，構建簡單安全的家居報警系統。提升家居安全性、便利性，并實現良好的居住環境。本設計利用單片機作為控制系統，通過溫度、濕度、烷烴氣體傳感器采樣，單片機處理數據后，傳輸出具體信息，系統可以根據這些信息自行預警，實時掌握家居動態。

關鍵詞：單片機；GSM；傳感器；液晶顯示屏；采樣

智能家居在發達國家，特別是美國、韓國這些電子產品先進的國家應用都比較普遍，并且非常受歡迎。在我國，起步比較晚，但是發展卻非常快。智能家居是未來居家生活的前進方向。隨著我國的經濟不斷發展，微波爐、煤氣灶、電暖氣等家居設備進入日常家庭。但這些家居設備給人帶來便捷生活的同時也存在一些潛在危險性。一旦發生危險，如若不能得到及時預警，會給家庭安全造成極大的隱患。根據現狀所存在的一些問題，本文設計了一種性能優越的智能家庭監控平臺和短信預警平臺并分別對實際運行性能進行了實驗研究。

1 系統總體設計

這個系統在家庭布置溫度傳感器、濕度傳感器、烷烴傳感器來對家庭內的環境信息進行監控，通過單片機處理完數據后，顯示屏顯示當前采樣數據。當監測到某個節點的采樣出現異常情況時，就將這些信息轉換為人類語言，傳送到GSM無線通訊模塊，向用戶發送短信息，以便于把損失降低到最小。本系統包括單片機模塊、傳感器與AD采樣模塊、GSM無線通訊模塊、液晶顯示與鍵盤模塊。本系統選用STC89S52單片機作為微控制器，并借助可靠的GSM移動網絡，以最直觀的短信報警形式反映到用戶的手機上。系統結構框圖如圖1所示。

2 硬件電路設計

2.1 單片機模塊

選用STC89S52單片機作為控制模塊，該控制模塊一方面處理AD采樣模塊接收到的數據，另一方面控制GSM無線通訊模塊發送報警短信。STC89S52芯片是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。具有8K可編程Flash存儲器、32個雙向I/O口、8個中斷源等。本STC89S52單片機模塊電路設計原理如圖2所示。

2.2 GSM無線通訊模塊

GSM無線通訊模塊具有發送SMS短信、語音通話等功能。GSM模塊選用華為公司的GTM900開發板，GTM900開發板適用于GSM遠程控制、智能家電系統、遠程報警等應用。GTM900開發板內置TCP/IP協議棧，除了具有GSM的所有功能外，還具有GPRS數據通信功能，可以通過TCPUD協議與遠端服務器通信，進行數據傳輸。

2.3 傳感器與AD采樣模塊

分別采用HR202濕敏傳感器、NTC熱敏電阻傳感器、MQ-4氣體傳感器。模擬量輸出端可以與AD采樣模塊直接相連，單片機通過I2C總線與AD采樣模塊實現數據交換，由此來檢測環境的改變。AD采樣模塊采用PCF8591芯片，PCF8591芯片是一個單片集成、單獨供電、低功耗、8-bit CMOS數據獲取器件。PCF8591具有4個模擬輸入、1個模擬輸出和1個串行I2C總線接口。在PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數據信號都是通過雙線雙向I2C總線以串行的方式與單片機進行傳輸。AD采樣模塊設計原理如圖3所示。

2.4 液晶顯示與鍵盤模塊

液晶模塊選用LCD12864液晶，通過單片機按相應時序編程控制液晶顯示屏顯示。鍵盤模塊使用矩陣鍵盤，矩陣模塊電路由16個按鍵開關組成，連接單片機的P1口引腳。液晶顯示與鍵盤模塊主要用于該系統的信息顯示和參數設定。

3 系統程序主流程圖設計

系統程序主流程圖如圖4所示。系統先初始化，然后設置發送短信的手機號碼。設置完成后，系統進入溫度，濕度，烷烴氣體濃度采樣，單片機處理完數據后通過液晶屏顯示出來。當溫度或者烷烴氣體濃度超過設定的閾值時，單片機向GSM模塊發送AT指令控制GSM模塊向住戶發送短信。

4 結束語

這種基于傳感器和GSM短信報警系統具有體積小、成本低、無噪音、信號不易被屏蔽、工作安全可靠、可在全國范圍內實現監控等優點。性能優于傳統的煤氣泄露報警器和火災報警器。實踐表明，該系統可以準確及時地對家庭的環境進行監測，可以有效避免由于煤氣泄漏或火災給居民帶來的損失，為人們的家居安全提供了保障。

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