基于傳感器和GSM短信報警的智能家居系統(tǒng)

摘 要：本系統(tǒng)以住宅為平臺，利用有線和無線網(wǎng)絡(luò)平臺通信技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建簡單安全的家居報警系統(tǒng)。提升家居安全性、便利性，并實現(xiàn)良好的居住環(huán)境。本設(shè)計利用單片機作為控制系統(tǒng)，通過溫度、濕度、烷烴氣體傳感器采樣，單片機處理數(shù)據(jù)后，傳輸出具體信息，系統(tǒng)可以根據(jù)這些信息自行預(yù)警，實時掌握家居動態(tài)。

關(guān)鍵詞：單片機；GSM；傳感器；液晶顯示屏；采樣

智能家居在發(fā)達(dá)國家，特別是美國、韓國這些電子產(chǎn)品先進的國家應(yīng)用都比較普遍，并且非常受歡迎。在我國，起步比較晚，但是發(fā)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(jīng)濟不斷發(fā)展，微波爐、煤氣灶、電暖氣等家居設(shè)備進入日常家庭。但這些家居設(shè)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(fā)生危險，如若不能得到及時預(yù)警，會給家庭安全造成極大的隱患。根據(jù)現(xiàn)狀所存在的一些問題，本文設(shè)計了一種性能優(yōu)越的智能家庭監(jiān)控平臺和短信預(yù)警平臺并分別對實際運行性能進行了實驗研究。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

這個系統(tǒng)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(nèi)的環(huán)境信息進行監(jiān)控，通過單片機處理完數(shù)據(jù)后，顯示屏顯示當(dāng)前采樣數(shù)據(jù)。當(dāng)監(jiān)測到某個節(jié)點的采樣出現(xiàn)異常情況時，就將這些信息轉(zhuǎn)換為人類語言，傳送到GSM無線通訊模塊，向用戶發(fā)送短信息，以便于把損失降低到最小。本系統(tǒng)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(tǒng)選用STC89S52單片機作為微控制器，并借助可靠的GSM移動網(wǎng)絡(luò)，以最直觀的短信報警形式反映到用戶的手機上。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 硬件電路設(shè)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(shù)據(jù)，另一方面控制GSM無線通訊模塊發(fā)送報警短信。STC89S52芯片是STC公司生產(chǎn)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(shè)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(fā)送SMS短信、語音通話等功能。GSM模塊選用華為公司的GTM900開發(fā)板，GTM900開發(fā)板適用于GSM遠(yuǎn)程控制、智能家電系統(tǒng)、遠(yuǎn)程報警等應(yīng)用。GTM900開發(fā)板內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，除了具有GSM的所有功能外，還具有GPRS數(shù)據(jù)通信功能，可以通過TCPUD協(xié)議與遠(yuǎn)端服務(wù)器通信，進行數(shù)據(jù)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(xiàn)數(shù)據(jù)交換，由此來檢測環(huán)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shè)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(yīng)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(guān)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(tǒng)的信息顯示和參數(shù)設(shè)定。

3 系統(tǒng)程序主流程圖設(shè)計

系統(tǒng)程序主流程圖如圖4所示。系統(tǒng)先初始化，然后設(shè)置發(fā)送短信的手機號碼。設(shè)置完成后，系統(tǒng)進入溫度，濕度，烷烴氣體濃度采樣，單片機處理完數(shù)據(jù)后通過液晶屏顯示出來。當(dāng)溫度或者烷烴氣體濃度超過設(shè)定的閾值時，單片機向GSM模塊發(fā)送AT指令控制GSM模塊向住戶發(fā)送短信。

4 結(jié)束語

這種基于傳感器和GSM短信報警系統(tǒng)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(nèi)實現(xiàn)監(jiān)控等優(yōu)點。性能優(yōu)于傳統(tǒng)的煤氣泄露報警器和火災(zāi)報警器。實踐表明，該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確及時地對家庭的環(huán)境進行監(jiān)測，可以有效避免由于煤氣泄漏或火災(zāi)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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