基于GSM的無線智能家居控制系統

安克思 李小娣 蘇丹

摘 要：本設計是基于GSM的無線智能家居控制系統。該系統以STC89C52單片機和SIM900模塊為核心，設計自動照明電路、溫度自動采集電路、自動窗簾控制電路以及防盜、防火、防水模塊硬件電路。采用軟硬件相結合的方式，具有運行費用低、維護簡單的特點。

關鍵詞：智能家居;STC89C52單片機;SIM90

1.引言

隨著計算機網絡技術的發展和人們對生活水平要求的不斷提高，智能家居控制系統將成為未來家居生活發展的必然趨勢。根據有關部門對小區智能化的要求，住宅內部發生火災等突發狀況時需自動報警。報警系統常采用紅外等各類探測器，但由于無線通訊技術不發達、費用高等因素，實現無線控制難度較大。而基于GSM（Global System of Mobile communication，全球移動通信系統）的無線智能家居控制系統能實現無線通信，且通信費用低、傳輸距離遠、傳輸速度快。本文利用STC89C52單片機、SIM900和各類家居控制傳感器設計制作了一款全新的智能家居控制系統。

2.系統設計

本系統以STC89C52單片機和SIM900為控制核心，控制系統傳感器采集到各類信號后通過無線收發單元傳輸給單片機，根據傳輸數據實現室內“三防”、自動照明、自動窗簾的控制以及溫度采集等功能，同時通過短信可以控制系統的工作狀態。系統總體方案如圖1所示。

2.1 控制模塊

采用的STC89C52單片機是新一代把中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器、定時/計數器、I/O接口電路等主要計算機部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。具有高速、低功耗、抗干擾性強的特點，指令代碼完全兼容傳統8051單片機。它具有8K字節可編程閃爍存儲器，可以1000寫、擦循環，數據保留時間長達10年，具有兩個16位定時器/計數器和5個中斷源，每個定時器/計數器都可以設置成計數方式或定時方式，并可以根據計數或定時的結構實現計算機控制。采用串行通信，可以實現單片機之間或單片機與其他設備之間的串行通信。最小系統電路如圖2所示。單片機內部擁有時鐘電路，必須外接石英晶體和微調電容產生時鐘脈沖序列。

2.2傳感器信號采集模塊

本系統采集模塊主要有煙霧傳感器、門禁傳感器、溫度傳感器、釋熱紅外電傳感器，其中煙霧傳感器在家庭安全防范系統起到至關重要的作用，它工作可靠、體積小、安裝使用非常方便，并且內部具有無線發射模塊，只需要將傳感器放在室內合適的位置便可監測室內是否有火災發生。門禁傳感器主要是實現住宅防盜的功能。在住宅內部安裝紅外監測設備，當家中無人時通過短信開啟智能家居控制系統，當有外人闖入時，安裝在室內的報警系統報警。溫度傳感器是一款最新單總線元件，線路結構簡單，只需簡單的外圍器件即可實現通信。釋熱電紅外線傳感器是一款通過非接觸式檢測人體輻射紅外線等能量變化的器件，并將熱信號轉化成電壓信號。該信號通過放大電路可驅動各種控制電路，如做室內自動照明開關控制等。

2.3 無線接口和傳輸模塊

智能家居控制系統為達到降低費用同時為用戶提供更為舒適和方便的居住環境，室內日常生活中的某些設備都將采用無線控制，用戶可以在一定的距離范圍內輕輕按動遙控則系統會自動執行命令。

2.3.1 無線接口模塊

SIM900是一個2頻的GSM/GPRS無線模塊，支持GPRS功能，工作頻段為：EGSM 900MHz和DCS 1800MHz。此外，該模塊內嵌TCP/IP協議，擴展的TCP/IP命令讓用戶能夠很容易使用。SIM900的波特率范圍是1200bps到115200bps，支持自適應波特率。本文采用LM2576穩壓芯片給SIM900提供4.5V工作電壓，其TXD和RXD直接與單片機數據口相連接進行數據傳輸。

2.3.2 無線傳輸模塊

本系統運用PT2262構成無線發射電路，運用PT2272作為無線接收模塊，無線接收模塊的數據端直接與單片機連接實現解碼運算，實現門禁、煙霧以及自動窗簾的控制。其無線發射電路如圖3所示。

2.4 電源模塊

電源是各種電子系統與設備的原動力，電源性能的好壞直接影響到系統與設備的工作質量和工作效率。本系統采用LM2576作為電源穩壓芯片，運用極少的外部器件便可將DC12V電源經穩壓芯片轉換為DC5V和DC4.5V分別為單片機和SIM900模塊供電。電路如圖4所示。

3 系統程序設計

本設計采用C語言編程，利用Keil和Proteus軟件進行程序調試，程序主要包括串口接收模塊、發送短信模塊、溫度采集模塊和室內“三防”模塊。

溫度采集模塊選用DS18B20溫度傳感器采集室內溫度，通過外圍元件與單片機直接相連接。當用手機發送控制命令時，SIM900通信讀取單片機相應接口數據，然后通過短信發送給指定的手機號碼。

室內“三防”模塊主要通過門禁傳感器、煙霧傳感器采集外部環境信號，煙霧傳感器用于檢測室內是否有火災發生，門禁傳感器用于檢測是否有人闖入?？刂葡到y采用模塊化設計，采集信息精確、無數據丟失現象。程序流程圖如圖5所示。

4.結語

本設計以國內外現有的無線智能家居控制系統研究背景以及目前研究現狀為基礎。從系統穩定度和安全性兩方面對控制系統進行設計。以STC89C52單片機和SIM900為核心，利用相關傳感器、無線模塊以及檢測設備完成控制系統設計。

參考文獻：

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[3] 陳長友，朱禮智，馬曉軍等.現代智能家居的研究設計[J].西北農林科技大學學報，2006，4（3）：6-12.

作者簡介：

第一作者：安克思，（1997-）男，漢，寧夏銀川，本科，銀川能源學院，研究方向為自動化，銀川能源學院

第二作者：李小娣，（1989-）女，漢，甘肅蘭州，本科，蘭州交通大學，助教，研究方向為電氣工程，銀川能源學院

第三作者：蘇丹，（1998-）男 ，回族，寧夏吳忠市，本科，銀川能源學院，研究方向為電氣工程及其自動化，銀川能源學院

項目名稱：基于GSM的無線智能家居控制系統;來源：大學生創新創業項目;編號：NXCX2016390