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

2、監(jiān)控系統(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：用戶通過(guò)手機(jī)將控制或查詢命令以短信的形式通過(guò)GSM網(wǎng)發(fā)送到短信收發(fā)模塊，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)用戶在家時(shí)可通過(guò)手持無(wú)線遙控器控制各個(gè)家電的通斷，通過(guò)

3、自帶的小鍵盤(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)。A短倍收發(fā)樺堆r栓測(cè)複塊電添橫塊圖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微處理器，具 有性價(jià)比高、功耗小、可靠性高等特點(diǎn)。短信收發(fā)模塊選擇廈門桑榮公司的Saro310 GSMModem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示屏，它自帶漢字字庫(kù)，

4、只用查詢中文字庫(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。hl .T .CHFII日嚴(yán)許惜牡roc碑verBF H *W Ff r vmr 岸 rnrV i U ii HiFBI rrail u 片J -_JI Fh.L LCKiGIX M wm fiOIIlfi irSI r- GFi 冒 N 3 A L M4h 1 1 UT7 ITOLONOTH?TTFEFTMSIfSRESTrsCFFl.Y lEbJLd anj-B口-TILumsCl-T1IK71 OUTTi 用71 CUTIU OUT MJ 用 BJOUT C 12 mL ： mm 軍口圖2系統(tǒng)主

5、要模塊原理圖。鍵盤(pán)模塊采用了一個(gè) 4 X 4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)線收發(fā)模塊選用超外差雙向無(wú)線接收模塊 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)電容濾波，三端穩(wěn)壓芯片7 8 L 0 5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

6、24V供電。圖3主程序流程圖。4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)Atmega 128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 /0,然后并通過(guò)RS- 2 3 2端口向短信模塊發(fā)送 AT E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A T + CMGF 、”A T + C NMI 、”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)查詢短信模塊是否收到新短信，檢

7、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Saro 310 GSMModem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

8、要先將U C S 2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所示。表1傳感器查詢命令指令形式格式說(shuō)明査詢溫度彳專感器的值煙氣?査詢:煙氣傳感豆:的狀務(wù)一氧化碳？査詢一氧化碳傳感器的狀態(tài)査詢門禁系統(tǒng)的狀態(tài) A * li r a表2基本控制命令捋皆形式格式說(shuō)明開(kāi)供XX打開(kāi)或笑闍趙設(shè)禹 耳申H表示具悴的控駅對(duì)襄 比如芟調(diào).電燈*捕鳳 機(jī)等“在該命令后抽？可杳詢控制狀態(tài).開(kāi) F關(guān) XX: hhiu定時(shí)flf開(kāi)或關(guān)閉

9、嫁設(shè)備*其中XSC含義同上.時(shí)間格武為血（小時(shí)】外鐘XSn 12MS示定時(shí)幵JS/費(fèi)厲該設(shè)備的時(shí)|司為中午皿點(diǎn)3。分.Wj 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？査詢當(dāng)前所有開(kāi)啟/關(guān)閉的設(shè)備管理號(hào)碼？査詢當(dāng)前管理號(hào)碼（該號(hào)碼有管理功能）授權(quán)號(hào)碼列表？査詢當(dāng)前授權(quán)號(hào)碼淸單（僅限笛理號(hào)碼便用）添加號(hào)碼:XXX添加X(jué)XX為授權(quán)號(hào)碼（僅限管理號(hào)碼使用）刪除號(hào)碼：XXX刪除授權(quán)號(hào)碼XX（僅限管理號(hào)碼使用）修改主限:QS倏改管理號(hào)碼為xxx（僅限管理號(hào)碼使用上忠例如，執(zhí)行打開(kāi)電燈的命令：uint8 ExecuteSMS Cmd （void ）/ 執(zhí)行命令 case SMS_DDRELAY_POR

10、T|=BIT（ RELAY_DD）;/ /打開(kāi)電燈DvcSt t|=0x02; break; / / 電燈的命令代碼為 0000 0010B短信命令以Uni code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、基本命令、高級(jí)管理命令匹配掃描。掃描代碼如下：wh i l e （ - - i &!（mh = s t r s t r （UART0_RxBu f ,DefDetCmdi ）；i f （ ! i ） II若非傳感命令wh i l e ( - - j&! (mh = s t r s t r (UART 0 _RxBu f ,DefBasic

11、Cmdj )；i f （ ! j ） / / 若非基本命令wh i l e （ - - k&! （mh = s t r s t r （UART 0 _RxBu f ,DefAdvanceCmdk ）；其中， U A R T 0 _ R x B u f 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)

12、號(hào)碼發(fā)送報(bào)告短信。 短信息格式定義如下：typedef struct Shor tMessage / 短信息結(jié)構(gòu)uint8 CSCA19; / / 短信中心號(hào)碼uint8 FirstOctet3;uint8 TP_MR3; / / 消息參考值uint8 RecvPhoneNo19; / / 對(duì)方號(hào)碼字段ui n t8 TP_PID3 ; / / 協(xié)議標(biāo)識(shí)ui nt8 TP_DCS3 ; / / 編碼方式uin t8 TP_VP3; / / 有效期uint8 TP_UDL3; / / 用戶數(shù)據(jù)長(zhǎng)度uint8 TP_UD255; / / 消息內(nèi)容SHORTMESSAGE;系統(tǒng)上電時(shí)，先執(zhí)行短信息預(yù)

13、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+CMGS命令（；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