溫室大棚卷簾機無線遠程控制系統的設計

摘 要：針對目前溫室大棚卷簾機存在一定安全隱患，為實現溫室大棚卷簾機的自動升降，采用GSM技術和計算機控制技術，利用現有的移動網絡平臺，設計了一套遠程無線卷簾機控制系統。通過試驗證明，本系統穩定性高，價格低，真正實現了對溫室大棚卷簾機的遠程控制。

關鍵詞：溫室大棚； 遠程控制； GSM； MCU

中圖分類號：TN911-34文獻標識碼：A文章編號：1004-373X(2011)19-0044-02

Design of Wireless Remote Control System for Greenhouse Trellis Shutter Machine

GU Chen-yao， HU Zhi-qiang， WU Yun， DU Cheng-chao

(Xuzhou Institute of Technology， Xuzhou 221008， China)

Abstract： In order to overcome the potential safety hazard existing in the current greenhouse shutter machines and realize auto-lifting of greenhouse shutter machines， the mobile network platform， computer and GSM control technologies are adopted to design a wireless remote control system for the shutter machine. The testing demonstrates that the system has high stabilization and low cost. The system realized the remote control to the greenhouse shutter machine.

Keywords： greenhouse; remote control; GSM; MCU

0 引 言

溫室大棚在農業發展中具有重大意義，他在提供反季節蔬菜、縮短農作物生長周期，以及大幅度提高農作物的成活率等方面起到了巨大作用［1］。

目前使用的溫室大棚卷簾機基本上是依靠現場人工送電，以達到控制卷簾機升降的目的，不僅存在著較大的安全隱患，而且不管溫室中是否有勞動任務，管理人員都必須到現場操控設備，浪費了時間［2］。

本設計以發送短信的方式來控制卷簾機。通過遠程控制，實現卷簾機的升降，一方面可以有效的避免事故的發生，另一方面可減輕管理人員的勞動強度。同時本設計還帶有溫度、濕度檢測功能，能準確的將溫室內的溫度、濕度以短信方式反饋給管理員，提高了農業自動化程度。

1 遠程控制技術

1.1 藍牙控制技術

“藍牙”是一種無線電技術。利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化通信終端設備之間的通信，從而使數據傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。其數據速率為1 Mb/s。采用時分雙工傳輸方案實現全雙工傳輸。但其信號距離較短，一般為10 m以內。

1.2 以太網控制技術

以太網控制技術是在設備中嵌入一個以太網接口，利用處理器TCP/IP協議的方式來實現設備的Internet接入，從而實現對設備的控制。該方式具有通信效率高、開放性好、應用廣泛以及價格低廉等特點。但是以太網一般需要有線的傳輸介質來通信。

1.3 GSM控制技術

GSM控制技術是在設備中嵌入一個GSM模塊，利用處理器的指令控制來實現GSM系統的短信息服務(SMS)，從而實現對設備的控制。該方式具有控制簡單、方便快捷、應用率高以及價格低廉的特點。

考慮各種控制方式的優缺點，本設計采用了GSM控制的方式來實現溫室大棚卷簾機遠程無線控制。

2 控制系統的總體方案設計

溫室遠程控制系統如圖1所示，用戶通過手機發送指令，GSM模塊接收指令，被單片機(STC89C52)讀取，單片機根據短信內容進行一系列操作，如：控制卷簾機升降，返回大棚內的溫度濕度值等。用戶也可以通過輸入設備進行操作，如：控制卷簾機的升降，更改LCD液晶顯示器上顯示的溫度、濕度等。

圖1 卷簾機控制系統總體設計3 控制系統的硬件設計

如圖1所示，控制系統中利用單片機完成一系列的運算，控制任務；采用GSM模塊實現遠程通信。本文主要討論基于GSM技術的遠程控制實現過程。

3.1 GSM模塊的選用

GSM模塊選用Siemens公司提供的TC35模塊［4］。TC35可以快速安全可靠地實現系統方案中的數據傳輸、語音傳輸、短消息服務(Short Message Service)和傳真。模塊的工作電壓為3.3~5.5 V，可以工作在900 MHz和1 800 MHz兩個頻段，所在頻段功耗分別為2 W(900 MHz)和1 W(1 800 MHz)。模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三組的二類傳真、以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。通過獨特的40引腳的ZIF連接器，實現電源連接、指令、數據、語音信號及控制信號的雙向傳輸。通過 ZIF連接器及50 Ω天線連接器，可分別連接SIM卡支架和天線。

3.2 系統其他硬件的選用

本設計中單片機選用STC89C52，該單片機具有價格低，加密性強，抗干擾能力強，超低功耗等特點，作為本設計的主控芯片非常合適；溫度傳感器選用DS18B20，濕度傳感器選用HM1500。

4 控制系統的軟件設計

4.1 單片機軟件設計

單片機的程序結構如圖2所示。開機后，經過TC35模塊、溫度模塊、濕度模塊、LCD液晶顯示屏初始化，程序進入循環檢測狀態，響應TC35模塊和按鍵的輸入，響應后對系統進行相應的處理。

4.2 GSM模塊的程序設計

GSM模塊與手機之間使用AT指令集作為通信協議。用AT命令設置TC35的參數時，必須先要將命令寫入串口，然后通過讀取串口的應答數據來判斷是否成功。

4.2.1 設置發送模式

短消息收發時，必須要用AT命令設置TC35的發送和接收模式。在收發短消息時，必須按照設置的模式對發送和接收的數據進行相應編碼和解碼。其中，設置PDU模式的命令為“AT+CMGF=1 回車”。

圖2 單片機程序的結構4.2.2 設置服務中心號碼

根據前面介紹短消息收發技術原理，短消息的傳輸總是由處于GSM外部的短消息服務中心進行中繼。每個消息有自己的目的地或起源地，但只與用戶和SMSC有關，因此要根據SIM卡的營運商設置相應的服務中心。如設置徐州聯通公司服務中心的命令是， “AT+CSCA=008613010350500 回車”。

4.2.3 短消息發送

在短消息發送時，使用以下命令將短信發出去：

at＋cmgf＝1 回車

at＋csmp＝17，167，0，0 回車

at＋cscs＝gsm 回車

at＋cmgs＝手機號碼 回車

輸入短信內容(text格式)＋^Z

(注：“Ctrl+Z” ASCII值為26，即1AH)

5 結 語

該設計以GSM無線通信技術為基礎，設計了一套應用于蔬菜溫室大棚卷簾機的控制器，通過短信方式控制卷簾機的升降，在國內尚屬首次。該控制器控制方便，安全可靠，可廣泛應用于現代農業；也可經過改進應用于其他農業或工業控制，具有巨大的二次開發價值。

參 考 文 獻

［1］ 鄭文剛，趙春江，王紀華.溫室智能控制的研究進展［J］.農業網絡信息，2004(2)：8-11.

［2］ 蔣峰，韓先花，賀超英.溫室遠程控制系統的研究［J］.農機化研究，2009，31(8)：87-89.

［3］ 劉軻，潘良晉.基于西門子TC35的GSM遠程的溫度/濕度測控系統的設計［J］.科技資訊，2010(15)：70.

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［5］ 梅創社.基于GSM手機模塊在車載防盜中的應用研究［J］.計算機應用與軟件，2007，24(5):124-125.

［6］ 張洪才，崔敬謙，劉新民.改進型上拉式溫室大棚卷簾機［J］.農業知識：瓜果菜，2009(6)：50-51.

［7］ 李久余.遙控式日光溫室卷簾機的研制［J］.農業開發與裝備，2010(4):17.

［8］ 鄭鋒，王巧芝，孫西瑞.溫室大棚自動控制系統的設計［J］.農機科技與信息，2008(1):47.

［9］ 鄭敏.DS18B20溫度傳感器在溫室大棚多路測控技術中的應用［J］.科技信息:學術版，2008(20)：60-61.

［10］ 宋文緒，楊帆.傳感器與檢測［M］.北京：高等教育出版社，2004.