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，一旦家中發(fā)生煤氣泄露、火災(zāi)、被盜等安全事故時能夠立即獲知警報，及時處理。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、時鐘模塊、LCD顯示模塊、鍵盤模塊、驅(qū)動模塊、無線收發(fā)模塊、檢測模塊等模塊組成，如圖1所示。系統(tǒng)的工作原理如下：用戶通過手機(jī)將控制或查詢命令以短信的形式通過GSM網(wǎng)發(fā)送到短信收發(fā)*II塊，CPU再通過串口將短信讀入內(nèi)存，然后對命令分析處理后作出響應(yīng)，控制相應(yīng)電器的開通或關(guān)斷，實現(xiàn)了家電的遠(yuǎn)程控制。CPU定時檢測煙感傳感器、CO傳感器、門禁系統(tǒng)的信號，一旦家中發(fā)生煤氣泄露、火災(zāi)、被盜等險情時，系統(tǒng)立即切斷電源、蜂鳴器警報并向指定的手機(jī)發(fā)送報警短信，實現(xiàn)了家居的遠(yuǎn)程監(jiān)視。為了達(dá)到更人性化的設(shè)計，當(dāng)用戶在家時可通過手持無線遙控器控制各個家電的通斷，通過自帶的

3、小鍵盤設(shè)定授權(quán)手機(jī)號碼、權(quán)限和設(shè)定系統(tǒng)的精確時間等參數(shù)。LCD用來實時顯示各電器狀態(tài)和各個傳感器的狀態(tài)。GEMLCD示煙等傳感牌8傳感器門呼軍統(tǒng)電汨槿塊*1愴測微塊空請燃短圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3硬件系統(tǒng)設(shè)計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，具有性價比高、功耗小、可靠性高等特點(diǎn)。短信收發(fā)模塊選擇廈門桑榮公司的Saro310GSMModem傳感器選擇香港嘉永公司的SS-168煙感探測報警器、HD-111家用CO探測報警器。它們在檢測到危險信號時輸出開關(guān)量信號，能及時準(zhǔn)確地向CPU發(fā)出報警信號。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，只用查詢中文字庫表便能實現(xiàn)LCD的中文顯示，占用CPU管腳少，只需三個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。鍵盤模塊采用了一個4X4的小鍵盤。開關(guān)驅(qū)動模塊實現(xiàn)弱電對強(qiáng)電的控制。因為本系統(tǒng)中有較大功率電器，在啟動時電流會較大，可能會達(dá)到10A,因此采用了2JB0.5-1型固態(tài)繼電器。時鐘模塊選用DS1302時鐘芯片，為CPU提供實時時鐘。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，編程簡單，功耗小。無線收發(fā)模塊選用超外差雙向無線接收模塊JL-RT01A.電源模塊由插頭引入220V交流電源,經(jīng)過220V/36V/12V變壓器降壓，整流橋整流，二級電

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)動模塊提供5V和24V供電。應(yīng)視曲由r姓*爺出咎的箭人信號舛所立廣.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語言開發(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RS-232端口向短信模塊發(fā)送ATE命令查詢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)，定時查詢短信模塊是否收到新短信，檢測各個傳感器的信號輸入以及鍵盤操作等。若查詢到有新短信，則判斷它是否來自授權(quán)手機(jī)？若是，核查該手機(jī)號碼的權(quán)限后，對該短信進(jìn)行分析，根據(jù)具體命令（見表1-3）作出響應(yīng)。一旦檢測到煙感、CO傳感等傳感器有異常，則立即切斷主要電器的電源，輸出報警信號并向指定手機(jī)發(fā)送短信。4.2 GSM短信息設(shè)計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模式來收發(fā)短信息。手機(jī)中文字顯示使用國標(biāo)碼，在CPU中需要先將UCS2編碼轉(zhuǎn)換為國標(biāo)碼以便于輸出。UCS2編碼與國標(biāo)碼之間轉(zhuǎn)換不能依靠算法完成，只能通過查表來實現(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命令、基本控制命令、高級管理命令。各種命令格式和說明分別如表1、表2和表3所不表1傳感器查詢命令指令形式格式說明溫度?查詢溫度傳感器的值煙氣?查詢煙氣傳感器:的狀態(tài)一氧化碳?查詢一氧化碳傳感器的狀態(tài)、禁?查詢門禁蒜的狀態(tài)-1,I'PI1二”I9flI1I表2基本控制命令持曹形

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

10、號面麗例如，執(zhí)行打開電燈的命令：uint8ExecuteSMSCmd(void)/執(zhí)行命令caseSMS_DDRELAY_PORT|=BIT(RELAY_DD)；/打開電燈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、基本命令、高級管理命令匹配掃描。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是高級管理命令。掃描完成后，對不同類型命令進(jìn)一步細(xì)化處理，返回對應(yīng)的命令編號。系統(tǒng)根據(jù)不同的命令編號完成不同的操作。4.2.4 發(fā)送短信當(dāng)系統(tǒng)接收到帶有"?”的短信命令時，完成相應(yīng)操作后，將給該授權(quán)號碼發(fā)送報告短信。短信息格式定義如下

12、：typedefstructShortMessage/短信息結(jié)構(gòu)uint8CSCA19;/短信中心號碼uint8FirstOctet3;uint8TP_MR3;/消息參考值uint8RecvPhoneNo19;/對方號碼字段uint8TP_PID3;/協(xié)議標(biāo)識uint8TP_DCS3;/編碼方式uint8TP_VP3;/有效期uint8TP_UDL3;/用戶數(shù)據(jù)長度uint8TP_UD255;/消息內(nèi)容SHORTMESSAGE;系統(tǒng)上電時，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)送短信時再將信息結(jié)構(gòu)補(bǔ)充完整。發(fā)送過程是(：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)計為了提高系統(tǒng)的安全性，本系統(tǒng)設(shè)置了授權(quán)號碼庫，只有在授權(quán)號碼庫中的授權(quán)手機(jī)對系統(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，先判斷號碼是否包含在授權(quán)號碼庫中，如短信來自非授權(quán)手機(jī)則將此信息刪除。執(zhí)行完授權(quán)號碼發(fā)送的命令后，系統(tǒng)再通過短信模塊向用戶發(fā)送命令執(zhí)行情況的信息。授權(quán)號碼庫是可以修改的，管理號碼的手機(jī)可以發(fā)送短信命令將陌生號碼加入到授權(quán)號碼庫中或刪除授權(quán)號碼，也可以通過鍵盤添加、刪除授權(quán)號碼。5實物測試該系統(tǒng)的實物測試結(jié)果如圖4所示，通過授權(quán)