智能家居控制系統(tǒng)

1、智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 .智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 摘要：本文研究和設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于智能家 環(huán)境中的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)方案。它將操作指 由 GSM 經(jīng) GSM 網(wǎng)絡(luò)傳至家中的值 守 GSM 模塊，再由該 GSM 模塊通過由單 片機(jī) 控制的紅外無線局域網(wǎng)傳輸紅外信息 來控制 家電動(dòng)作，完成對(duì)信息家電的控制意 圖，并可 將信息家電的信息反應(yīng)回來，以便 進(jìn)行下一步 的控制。系統(tǒng)平安可靠，性能穩(wěn) 定。同時(shí)該系 統(tǒng)除用于家庭設(shè)備遠(yuǎn)程自動(dòng)控 制外，也可用于 家庭通信、家庭平安防范 , 共同組建智能家居 控制系統(tǒng)。21 世紀(jì)是信息化的世紀(jì)， 各種通信和互聯(lián)網(wǎng) 等 技術(shù)推動(dòng)了人類文明的巨大進(jìn)步。智能家 居控

2、制系統(tǒng)的出現(xiàn)使得人們可以通過 或者互聯(lián) 網(wǎng)在任何時(shí)候、任意地點(diǎn)對(duì)家中的 任意電器空 調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音 響、 DVD 錄 像機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；可以在下 班途中，預(yù)先 將家中的空調(diào)翻開、讓熱水器 提前燒好熱水、 電飯煲煮好香噴噴的米 飯而這一切的實(shí)現(xiàn)都僅僅是輕輕該系 統(tǒng)還可使此外，的點(diǎn)幾下手 機(jī)按鍵或鼠標(biāo)。 .家庭具有多途徑報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)聽、數(shù)字留言 等 多種功能，如果不幸出現(xiàn)某種險(xiǎn)情，您和 110 可以在第一時(shí)間獲得通知以便進(jìn)一步采 取行動(dòng) 舒適、時(shí)尚的家居生活是社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志，智 能 家居系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電的 情況下， 家內(nèi)家外在家內(nèi)通過無線局域網(wǎng) , 在家外通 過電信或互聯(lián)

3、網(wǎng)都能對(duì)家里的電 器、燈光、 電源、家庭環(huán)境進(jìn)行方便的控制， 使人們盡享 高科技帶來的簡(jiǎn)便而時(shí)尚的現(xiàn) 代生活。1 智能家居系統(tǒng)控制的工作原理 本系統(tǒng)是基于 紅外和 GSM 網(wǎng)絡(luò)的用于智能 家居環(huán)境中的一 種遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)。其工 作原理為：用戶通 過自身的 發(fā)出命令短 消息，在家值守的GSM 模塊接收到命令后 發(fā)送給主機(jī)單片機(jī)， 主機(jī)通過對(duì)命令的處 理 , 把命令通過紅外傳輸 到相應(yīng)的分機(jī)單片 機(jī)上，分機(jī)對(duì)命令處理 后，啟動(dòng)相應(yīng)設(shè)備 , 完成用戶給出的命令并向 主機(jī)回復(fù)應(yīng)答，主 機(jī)收到應(yīng)答后，通過 GSM 模塊發(fā)出回復(fù)短 消息，報(bào)告用戶完成命令。假設(shè) 在規(guī)定的時(shí)間 內(nèi)這里定時(shí) 60s 主機(jī)沒有

4、接 收到分機(jī)回復(fù) 操作無即把該操作認(rèn)為無效，的 回復(fù)信息 ,效短消息給用戶 ， 要求用戶重新發(fā)出命 令。 假設(shè)收到的短信息有誤，主機(jī)便立刻回復(fù) 用戶該 操作無效，請(qǐng)求重新發(fā)出命令。系統(tǒng) 構(gòu)成如圖 1所囤外MILJLJJLJE外flFl圖1系統(tǒng)構(gòu)成圖2硬件設(shè)計(jì)2.1 MCU與GSM通信模塊本單片機(jī)通過RS232串行通信接口與GSM模塊通信，提取GSM設(shè)備的短信，發(fā)送相 關(guān)的 信息，并通過串行通信接口與紅外模塊相連,利用紅外模塊，到達(dá)主、分機(jī)之間的 通信，因 此，選用AT89S52芯片?？刂粕?需要用到兩 個(gè)串行接口，但89S52只有一 個(gè)串口，故還 需要在程序中進(jìn)行模擬串行接 口通信。其最簡(jiǎn) 外

5、部接線電路所示。2如圖圖 2 AT89S52 外部接線89S52 與 TC35 之間通過異步串行接口進(jìn)行 通 信，通信速率為 9600b/s, 具有 1 位起始 位、 8 位數(shù)據(jù)位、 1 位停止位，無奇偶校驗(yàn)。 單片機(jī) 啟動(dòng)后，便發(fā)出 AT+CMGD 2 指 令，去除 第二存儲(chǔ)空間的數(shù)據(jù)，然后不斷地 發(fā)出指令讀 取第二存儲(chǔ)空間。假設(shè)有數(shù)據(jù)，即 表示接收到數(shù) 據(jù)，并開始對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 , 處理完畢后再把該空間數(shù)據(jù)刪除。當(dāng)單片機(jī) 向 發(fā)出短消息 時(shí)，單片時(shí)機(jī)向 GSM 模 塊發(fā)出 AT 、 AT+CMGF=O 、 AT+CMGS=X 一系列的指令， 當(dāng)接收到回復(fù)信息后， 最后 發(fā)出短消息的內(nèi)容。紅

6、外無線通信模塊 2.2紅外發(fā)送器電路如圖 3 所示包括 38kHz 晶 體 振蕩器、反相器、與非門、驅(qū)動(dòng)門 Q1 和 紅外 發(fā)射管 D1 等局部。其中 38kHz 晶體振 蕩器、 電阻R3和反相器組成脈沖振蕩器，用以產(chǎn)生38kHz 的脈沖序列作為載波信號(hào)，紅外發(fā)射 管D1選 用Vishay公司生產(chǎn)的TSAL6238,用來向外發(fā) 射950nm的紅外光束。圖3紅外發(fā)射器電路圖紅外接收器電路如圖4所示，當(dāng)接收器收到 數(shù) 位作時(shí)，Q2管導(dǎo)通，使得RXD接收到低電 平，收到數(shù)位？時(shí)，Q2管截至，RXD接收至U 咼電平。.圖4紅外接收器電路圖2.3模擬控制本系統(tǒng)將以不同的電機(jī)做出不同的動(dòng)作，來模擬說明智能

7、家居對(duì)系統(tǒng)控制的響應(yīng)。如圖5所示，當(dāng)分機(jī)的單片機(jī)收到本機(jī)的地址信息，便提取信息中的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的命令,假設(shè)把 PO.O, P0.1腳置成低電平，其他為高電平，那么Q3、Q4管導(dǎo)通，電機(jī)便正向旋轉(zhuǎn)，假設(shè)把P0.2, P0.3腳置成低電平，其他為高 電平，那么 Q5、Q6管導(dǎo)通，電機(jī)便反向旋轉(zhuǎn)以前一情況為正向時(shí)。假設(shè)一臺(tái)分機(jī)上連多 個(gè)電機(jī)，有 多臺(tái)分機(jī)，便可以實(shí)現(xiàn)在智能 家居環(huán)境中對(duì)家 庭各個(gè)設(shè)備的同步控制。.圖 5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3 軟件設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)主程序設(shè)計(jì) 主機(jī)上電復(fù)位后進(jìn)行初始化，然后不斷地對(duì) 塊 接收到用戶發(fā)送的短信時(shí)， 便對(duì)短信進(jìn)行 處理， 提取相關(guān)信息，然后通過紅外模塊相 分機(jī)

8、發(fā)送 相應(yīng)的命令數(shù)據(jù)。接著就在一定時(shí)GSM 模GSM 模 間可根據(jù)用戶需要調(diào)整，這里設(shè)為60s內(nèi)等 待分機(jī)的回復(fù)信息。當(dāng)接收到回復(fù)信息或 規(guī)定 時(shí)間內(nèi)沒有接收到分機(jī)的回復(fù)信息，主 機(jī)都返 回到掃描查詢狀態(tài)。所示。 6 主機(jī)主 程序流程 圖如圖匯檢玻送相應(yīng)飽 冠令散御r、.出相應(yīng)動(dòng)作x 八云蟲蟲a 鉀"yf 按放信息幣命堆址和敷妁 "當(dāng)一 M頗割A(yù)r?述艮J62 一響主機(jī)發(fā)送扁定V圖 6 主程序流程圖 分機(jī)上電復(fù)位后進(jìn)行初始化，然后等待接收 主 機(jī)發(fā)送的命令信息。接收到命令信息后， 從中 提取地址和數(shù)據(jù)信息， 假設(shè)為本分機(jī)地址 , 那么對(duì)數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理并作出響應(yīng)，同時(shí)向主機(jī) 發(fā)送確定 信息；假設(shè)非本分機(jī)地址，那么返回， 繼續(xù)等待主 機(jī)發(fā)送的命令信息。 分機(jī)主程序 流程圖如圖 6(b) 所示。3.2 中斷程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)需要模擬串行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，所以 需 要用上外部中斷來接收數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)傳 輸?shù)?同步性和實(shí)時(shí)性。每接收一位數(shù)據(jù)，中 斷都會(huì) 響應(yīng)一次，接收 8 位為一個(gè)有效數(shù)據(jù) , 接收 8 個(gè)數(shù)據(jù)為所示。 7(a) 個(gè)數(shù)據(jù)幀。外 部中斷流 程圖如圖圖 7 中斷程序流程框圖為了確保主機(jī)正常工作。參加主機(jī)等待分機(jī) 回 復(fù)的等待時(shí)間。 而為了時(shí)間的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn) 確性， 用到單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器 1?設(shè)定其工 作模式為 模式初值為 Ox4bff(5