基于GSM的家用電器及家居環境監控系統的設計

引言

　　目前的家用電器遠程控制系統一般是通過互聯網或公共交換電話網來實現遠程控制的。然而，隨著手機日益普及，使得利用GSM 短信息實現家居環境和家電的遠程監控成為可能。它相對于電話遠程控制方式而言，擺脫了電話線對設備的束縛；相對于電腦遠程控制而言，降低了設備和使用成本。

　　利用GSM 網絡來實現家居安防、溫室、路燈、自動售貨機等監控的研究已很多，這些研究大都是通過使用GSM 網絡遠程控制繼電器而實現的。而本文設計的基于GSM 的家用電器及家居環境監控系統主要是針對目前許多帶有紅外遙控器的家用電器（如熱水器、空調、電視、機頂盒等） , 通過GSM 網絡和對家用電器遙控器的復制來實現家用電器的控制。

　　1 系統工作原理

　　基于GSM 的家用電器及家居環境監控系統，由作為上位機的能收發短信的GSM 短信模塊、智能控制器（單片機）、溫度傳感器和作為下位機的具有紅外遙控器的家用電器（如熱水器、空調、電視、機頂盒等）組成。

　　首先系統進行初始化，單片機從鍵盤讀入用戶所設定的溫度上限值和發送報警短信的目標號碼，并通過LCD 顯示器顯示出來。當單片機檢測到用戶按下紅外學習鍵，則進入紅外線學習中斷服務程序，讀取外部家電遙控器發射的紅外信號，并將該紅外信號解碼，重定義碼長，分組，保存，從而學習該遙控器[ 728] .

　　初始化工作完成后，單片機循環讀取溫度傳感器DS1820 數值，并將用戶事先設定的溫度上限值與之比較，一旦發現當前溫度超過溫度上限，則控制GSM 模塊TC35i 通過GSM 網絡向用戶手機發送報警短信。

　　同時，單片機循環查詢串口是否收到信息，如果收到就將信息讀入單片機，解析出短信中的內容是要求單片機向家用電器發送何種指令，并將代表該指令的紅外信號通過紅外發射管發射出去，從而控制家用電器。該系統框圖見圖1。

圖1 系統方框圖

　　2 系統硬件設計

　　基于GSM 的家用電器及家居環境監控系統主要以AT 89S52 單片機為智能控制中心， 4 @4 鍵盤和1602LCD 顯示器作為人機交互設備， GSM 通信模塊選用TC35i, DS1820 溫度傳感器用于溫度采集；通過HS0038B 紅外接收頭接收紅外信號，完成紅外信號的解調與放大；同時，利用AT89S52 單片機P1. 0 口的方波發生器功能構成了紅外信號的調制裝置，并使用紅外LED 作為紅外發射裝置。

　　2. 1 GSM 模塊與單片機的連接

　　GSM 模塊TC35i 是3. 3 V CMOS 元器件，要求對電源的啟動電流超過2 A, 啟動電壓達到4. 2 V.因此，采用最大能提供3 A 電流的電源芯片LM2596.TC35i 的1~ 5 腳接LM2596 的電源輸出管腳， 6~ 10 腳接地， 25~ 27 腳與SIM 卡相連接。為了能顯示TC35i 的工作狀態，在32 腳接一個LED 指示燈到地。

　　TC35i 啟動之后就可以通過單片機由串口發送數據和命令到TC35i, TC35i 的波特率是自適應的，這里采用9600 的波特率，只要將TC35i 的RXD 和TXD 分別和單片機的TXD 和RXD 相連接就可以了。電路圖見圖2.

圖2 TC35i 與單片機的連接

2. 2 紅外接收頭與單片機的連接

　　紅外接收頭HS0038B 是一個集成解調、濾波、放大等功能的紅外接收芯片，它將調制在38 kHz 方波上的紅外信號解調出來，并通過OUT 管腳將方波輸出。HS0038B平時輸出高電平，當有遙控信號輸入時，其輸出為高低電平脈沖，故接收時一個碼由一個低電平后跟一個高電平構成。利用不同長短高低電平的組合，可構成不同的碼。在本系統中將使用中斷的方式讀取紅外信號，因此將HS0038B 的OUT 管腳與單片機的外中斷0 相連接。HS0038B與單片機的連接見圖3。