智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

1、一種基于SMS勺智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（1）關(guān)鍵字：SMS智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)1引言隨著生活節(jié)奏的加快，生活水平的提高，人們對(duì)現(xiàn)代家居的安全性、智能性、舒適性和便捷性提出了更高的要求。智能家居控制系統(tǒng)就是適應(yīng)這種需求而出現(xiàn)的新事物，正朝著智能化、遠(yuǎn)程化、小型化、低成本等方向發(fā)展。如今手機(jī)已經(jīng)十分普及，如何讓普通百姓只需要增加少量投入便可以通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程遙控自己家中的電器設(shè)備，遠(yuǎn)程查看設(shè)備或安防系統(tǒng)狀況。同時(shí)，一旦家中發(fā)生煤氣泄露、火災(zāi)、被盜等安全事故時(shí)能夠立即獲知警報(bào)，及時(shí)處理。為此本文提出了一種基于SMS和Atmega128的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理本文所設(shè)計(jì)的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控

2、系統(tǒng)由CPU模塊、短信收發(fā)模塊、電源模塊、時(shí)鐘模塊、LCD顯示模塊、鍵盤(pán)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、檢測(cè)模塊等模塊組成，如圖1所示。系統(tǒng)的工作原理如下：用戶(hù)通過(guò)手機(jī)將控制或查詢(xún)命令以短信的形式通過(guò)GSM網(wǎng)發(fā)送到短信收發(fā)*II塊，CPU再通過(guò)串口將短信讀入內(nèi)存，然后對(duì)命令分析處理后作出響應(yīng)，控制相應(yīng)電器的開(kāi)通或關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)了家電的遠(yuǎn)程控制。CPU定時(shí)檢測(cè)煙感傳感器、CO傳感器、門(mén)禁系統(tǒng)的信號(hào)，一旦家中發(fā)生煤氣泄露、火災(zāi)、被盜等險(xiǎn)情時(shí)，系統(tǒng)立即切斷電源、蜂鳴器警報(bào)并向指定的手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信，實(shí)現(xiàn)了家居的遠(yuǎn)程監(jiān)視。為了達(dá)到更人性化的設(shè)計(jì)，當(dāng)用戶(hù)在家時(shí)可通過(guò)手持無(wú)線(xiàn)遙控器控制各個(gè)家電的通斷，通過(guò)自帶的

3、小鍵盤(pán)設(shè)定授權(quán)手機(jī)號(hào)碼、權(quán)限和設(shè)定系統(tǒng)的精確時(shí)間等參數(shù)。LCD用來(lái)實(shí)時(shí)顯示各電器狀態(tài)和各個(gè)傳感器的狀態(tài)。GEMLCD示煙等傳感牌8傳感器門(mén)呼軍統(tǒng)電汨槿塊*1愴測(cè)微塊空請(qǐng)燃短圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)CPU選用Atmega128單片機(jī)，它是基于AVRRISC結(jié)構(gòu)的8位低功耗CMOS股處理器，具有性?xún)r(jià)比高、功耗小、可靠性高等特點(diǎn)。短信收發(fā)模塊選擇廈門(mén)桑榮公司的Saro310GSMModem傳感器選擇香港嘉永公司的SS-168煙感探測(cè)報(bào)警器、HD-111家用CO探測(cè)報(bào)警器。它們?cè)跈z測(cè)到危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，能及時(shí)準(zhǔn)確地向CPU發(fā)出報(bào)警信號(hào)。LCD顯示模塊選用LCD12864帶中文字符型液晶顯

4、示屏，它自帶漢字字庫(kù)，只用查詢(xún)中文字庫(kù)表便能實(shí)現(xiàn)LCD的中文顯示，占用CPU管腳少，只需三個(gè)管腳便能完成通訊和控制。FWr注3-30FBIMOKE匚X至二下妄rl>wxrw-二工”l二-,I-UIT8?-KJaFF>l'rwA-F二二：匚ri-二FF3Hm-|二后一-XA-FI1-1目B5-C2號(hào)I_一1ll71-xcwPOSCTr再鼻Qv?3tDCsrCS3VCVC百rSB:-3SyFETE二.4riFFrAS-ma>'1fHeDM-39E5IALF->REJvor6F71Hl2WSkK;gs333333a?SILaEh40ZL甘a-rihi&

5、wrJaXXT*匚n捻掛匚舊戲3目JQTO*-v'、XX"軍口翼手行椅日用仲常注圖2系統(tǒng)主要模塊原理圖。鍵盤(pán)模塊采用了一個(gè)4X4的小鍵盤(pán)。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)弱電對(duì)強(qiáng)電的控制。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中有較大功率電器，在啟動(dòng)時(shí)電流會(huì)較大，可能會(huì)達(dá)到10A,因此采用了2JB0.5-1型固態(tài)繼電器。時(shí)鐘模塊選用DS1302時(shí)鐘芯片，為CPU提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘。它采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能，編程簡(jiǎn)單，功耗小。無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊選用超外差雙向無(wú)線(xiàn)接收模塊JL-RT01A.電源模塊由插頭引入220V交流電源,經(jīng)過(guò)220V/36V/12V變壓器降壓，整流橋整流，二級(jí)電

6、容濾波，三端穩(wěn)壓芯片78L05和78L24穩(wěn)壓后，分別為核心板和接口驅(qū)動(dòng)模塊提供5V和24V供電。應(yīng)視曲由r姓*爺出咎的箭人信號(hào)舛所立廣.舸折并大仃寸，令或回亶廢歸圖3主程序流程圖。4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)Atmega128芯片集成的指令功能豐富，內(nèi)存等資源也都比較豐富，為了提高編程效率、代碼的可讀性、可移植性和可維護(hù)性，本系統(tǒng)使用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件。4.1 主程序流程系統(tǒng)上電后，首先初始化各底層硬件（包括LCD設(shè)備、串口參數(shù)等）和系統(tǒng)I/O,然后并通過(guò)RS-232端口向短信模塊發(fā)送ATE命令查詢(xún)短信模塊是否正常工作？若收到應(yīng)答后，則順序發(fā)送"AT+CMGF"、"AT+CN

7、MI"、"AT+CSCA等AT命令（可參考AT命令集），設(shè)置或獲取相關(guān)參數(shù)，完成短信預(yù)處理。然后進(jìn)入循環(huán)等待狀態(tài)，定時(shí)查詢(xún)短信模塊是否收到新短信，檢測(cè)各個(gè)傳感器的信號(hào)輸入以及鍵盤(pán)操作等。若查詢(xún)到有新短信，則判斷它是否來(lái)自授權(quán)手機(jī)？若是，核查該手機(jī)號(hào)碼的權(quán)限后，對(duì)該短信進(jìn)行分析，根據(jù)具體命令（見(jiàn)表1-3）作出響應(yīng)。一旦檢測(cè)到煙感、CO傳感等傳感器有異常，則立即切斷主要電器的電源，輸出報(bào)警信號(hào)并向指定手機(jī)發(fā)送短信。4.2 GSM短信息設(shè)計(jì)4.2.1 短信收發(fā)模式選擇Saro310GSMModem模塊使用AT命令集控制短信的收發(fā)，它支持TEXT和PDU兩種短信收發(fā)模式。前者不支持

8、非ASCII碼字符，不能收發(fā)中文短信，而后者支持多種不同的編碼格式，因此在本系統(tǒng)采用PDU模式來(lái)收發(fā)短信息。手機(jī)中文字顯示使用國(guó)標(biāo)碼，在CPU中需要先將UCS2編碼轉(zhuǎn)換為國(guó)標(biāo)碼以便于輸出。UCS2編碼與國(guó)標(biāo)碼之間轉(zhuǎn)換不能依靠算法完成，只能通過(guò)查表來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。4.2.2 短信命令格式（控制協(xié)議）短信命令分為傳感器查詢(xún)命令、基本控制命令、高級(jí)管理命令。各種命令格式和說(shuō)明分別如表1、表2和表3所不表1傳感器查詢(xún)命令指令形式格式說(shuō)明溫度?查詢(xún)溫度傳感器的值煙氣?查詢(xún)煙氣傳感器:的狀態(tài)一氧化碳?查詢(xún)一氧化碳傳感器的狀態(tài)、禁?查詢(xún)門(mén)禁蒜的狀態(tài)-1,I'PI1二”I9flI1I表2基本控制命令持曹形

9、式格式說(shuō)期開(kāi)/關(guān)心打開(kāi)或關(guān)閉總設(shè)備.其中總表示具體的控制對(duì)意比如空調(diào).電燈，抽風(fēng)機(jī)等.在該命令后加？可直詢(xún)控制狀態(tài),開(kāi)/關(guān)網(wǎng):麗二定時(shí)仃開(kāi)或關(guān)閉一設(shè)備,其中XK含義間上由確式為義(小時(shí))m(分鐘).加1刈表示定葉開(kāi)啟/美團(tuán)誣設(shè)備的時(shí)1司為中午空點(diǎn)3。分.m，表3高級(jí)管理命令指令形式格式說(shuō)明當(dāng)前開(kāi)啟/關(guān)閉？查詢(xún)當(dāng)前所有開(kāi)啟,關(guān)閉的設(shè)備一整電號(hào)菽善詢(xún)函管理號(hào)碼該號(hào)碼一管理研授權(quán)號(hào)碼列表？查詢(xún)當(dāng)前授權(quán)號(hào)碼清單(僅施哲至號(hào)碼使用):"加寫(xiě)出；口工添加工為行火之正(恨及管"三也侵，用】_如除號(hào)碼:XXX刪除授權(quán)號(hào)碼BCX(僅限管理號(hào)碼使用)一修改主限:XXX修改管理號(hào)包為Xa位限管理

10、號(hào)面麗例如，執(zhí)行打開(kāi)電燈的命令：uint8ExecuteSMSCmd(void)/執(zhí)行命令caseSMS_DDRELAY_PORT|=BIT(RELAY_DD)；/打開(kāi)電燈DvcStt|=0x02;break;/電燈的命令代碼為00000010B短信命令以Unicode碼的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。4.2.3 短信命令解析當(dāng)系統(tǒng)接收到短信命令后，按順序從傳感器查詢(xún)、基本命令、高級(jí)管理命令匹配掃描。掃描代碼如下：while(-i&&!(mh=strstr(UART0_RxBuf,DefDetCmdi);if(!i)/若非傳感命令while(-j&&!(mh=strs

11、tr(UART0_RxBuf,DefBasicCmdj);if(!j)/若非基本命令while-k&&!(mh=strstr(UART0_RxBuf,DefAdvanceCmdk);其中，UART0_RxBuf指向接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，DefDetCmd是系統(tǒng)中預(yù)定義的傳感器命令，DefBasicCmd是基本控制命令，DefAdvanceCmd是高級(jí)管理命令。掃描完成后，對(duì)不同類(lèi)型命令進(jìn)一步細(xì)化處理，返回對(duì)應(yīng)的命令編號(hào)。系統(tǒng)根據(jù)不同的命令編號(hào)完成不同的操作。4.2.4 發(fā)送短信當(dāng)系統(tǒng)接收到帶有"?”的短信命令時(shí)，完成相應(yīng)操作后，將給該授權(quán)號(hào)碼發(fā)送報(bào)告短信。短信息格式定義如下

12、：typedefstructShortMessage/短信息結(jié)構(gòu)uint8CSCA19;/短信中心號(hào)碼uint8FirstOctet3;uint8TP_MR3;/消息參考值uint8RecvPhoneNo19;/對(duì)方號(hào)碼字段uint8TP_PID3;/協(xié)議標(biāo)識(shí)uint8TP_DCS3;/編碼方式uint8TP_VP3;/有效期uint8TP_UDL3;/用戶(hù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度uint8TP_UD255;/消息內(nèi)容SHORTMESSAGE;系統(tǒng)上電時(shí)，先執(zhí)行短信息預(yù)處理，將信息結(jié)構(gòu)中的常量賦值并存入Flash中，要發(fā)送短信時(shí)再將信息結(jié)構(gòu)補(bǔ)充完整。發(fā)送過(guò)程是(：1)向短信模塊發(fā)送"AT+CMG哪令(；2)短信模塊回應(yīng)后，發(fā)送短信息結(jié)構(gòu)串(；3)等待發(fā)送完成。4.2.5 短信安全設(shè)計(jì)為了提高系統(tǒng)的安全性，本系統(tǒng)設(shè)置了授權(quán)號(hào)碼庫(kù)，只有在授權(quán)號(hào)碼庫(kù)中的授權(quán)手機(jī)對(duì)系統(tǒng)發(fā)送的命令才是有效的。當(dāng)系統(tǒng)接收到一條新短信時(shí)，先判斷號(hào)碼是否包含在授權(quán)號(hào)碼庫(kù)中，如短信來(lái)自非授權(quán)手機(jī)則將此信息刪除。執(zhí)行完授權(quán)號(hào)碼發(fā)送的命令后，系統(tǒng)再通過(guò)短信模塊向用戶(hù)發(fā)送命令執(zhí)行情況的信息。授權(quán)號(hào)碼庫(kù)是可以修改的，管理號(hào)碼的手機(jī)可以發(fā)送短信命令將陌生號(hào)碼加入到授權(quán)號(hào)碼庫(kù)中或刪除授權(quán)號(hào)碼，也可以通過(guò)鍵盤(pán)添加、刪除授權(quán)號(hào)碼。5實(shí)物測(cè)試該系統(tǒng)的實(shí)物測(cè)試結(jié)果如圖4所示，通過(guò)授權(quán)