智能家居远程监控系统

1、一种基于SMS勺智能家居远程监控系统（1）关键字：SMS智能家居远程监控系统1引言随着生活节奏的加快，生活水平的提高，人们对现代家居的安全性、智能性、舒适性和便捷性提出了更高的要求。智能家居控制系统就是适应这种需求而出现的新事物，正朝着智能化、远程化、小型化、低成本等方向发展。如今手机已经十分普及，如何让普通百姓只 需要增加少量投入便可以通过手机远程遥控自己家中的电器设备，远程查看设备或安防系 统状况。同时，一旦家中发生煤气泄露、火灾、被盗等安全事故时能够立即获知警报，及时处理。为此本文提出了一种基于SMS和Atmega128的智能家居远程监控系统。2系统结构及工作原理本文所设计的智能家居远程

2、监控系统由CPU模块、短信收发模块、电源模块、时钟模块、LCD显示模块、键盘模块、驱动模块、无线收发模块、检测模块等模块组成，如图1所示。系统的工作原理如下：用户通过手机将控制或查询命令以短信的形式通过GSM网发送到短信收发模块，CPU再通过串口将短信读入内存，然后对命令分析处理后作出响应，控制相 应电器的开通或关断，实现了家电的远程控制。CPU定时检测烟感传感器、CO传感器、门禁系统的信号，一旦家中发生煤气泄露、火灾、被盗等险情时，系统立即切断电源、蜂鸣 器警报并向指定的手机发送报警短信，实现了家居的远程监视。为了达到更人性化的设计， 当用户在家时可通过手持无线遥控器控制各个家电的通断，通过

3、自带的小键盘设定授权手 机号码、权限和设定系统的精确时间等参数。LCD用来实时显示各电器状态和各个传感器的状态。A短倍收发樺堆r栓测複块电添橫块图1系统结构框图3硬件系统设计CPU选用Atmega128单片机，它是基于 AVRRISC结构的8位低功耗CMOS微处理器，具 有性价比高、功耗小、可靠性高等特点。短信收发模块选择厦门桑荣公司的Saro310 GSMModem传感器选择香港嘉永公司的SS-168烟感探测报警器、HD-111家用CO探测报警器。它们在检测到危险信号时输出开关量信号，能及时准确地向CPU发出报警信号。LCD显示模块选用LCD12864带中文字符型液晶显示屏，它自带汉字字库，

4、只用查询中文字库表便能实现LCD的中文显示，占用CPU管脚少，只需三个管脚便能完成通讯和控制。hl .T .CHFII日严许惜牡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 軍口图2系统主

5、要模块原理图。键盘模块采用了一个 4 X 4的小键盘。开关驱动模块实现弱电对强电的控制。因为本系统中有较大功率电器，在启动时电流会较大，可能会达到10A,因此采用了 2JB0.5-1型固态继电器。时钟模块选用DS1302时钟芯片，为CPU提供实时时钟。它采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能，编程简单， 功耗小。无线收发模块选用超外差双向无线接收模块 JL-RT01A.电源模块由插头引入 220V交流电源,经过220V/36V/12V变压器降压，整流桥整流，二级电容滤波，三端稳压芯片7 8 L 0 5和78L24稳压后，分别为核心板和接口驱动模块提供5V和

6、24V供电。图3主程序流程图。4软件系统设计Atmega 128芯片集成的指令功能丰富，内存等资源也都比较丰富，为了提高编程效率、代码的可读性、可移植性和可维护性，本系统使用C语言开发系统软件。4.1主程序流程系统上电后，首先初始化各底层硬件（包括 LCD设备、串口参数等）和系统 I /0,然后并通过RS- 2 3 2端口向短信模块发送 AT E命令查询短信模块是否正常工作？若收到应答后， 则顺序发送A T + CMGF 、”A T + C NMI 、”AT+CSCA等AT命令（可参考 AT 命令集），设置或获取相关参数，完成短信预处理。然后进入循环等待状态，定时查询短信模块是否收到新短信，检

7、测各个传感器的信号输入以及键盘操作等。若查询到有新短信，则判断它是否来自授权手机？ 若是， 核查该手机号码的权限后， 对该短信进行分析， 根据具体命令（ 见表1-3 ）作出响应。一旦检测到烟感、 CO传感等传感器有异常，则立 即切断主要电器的电源，输出报警信号并向指定手机发送短信。4.2 GSM短信息设计 4.2.1短信收发模式选择Saro 310 GSMModem模块使用AT命令集控制短信的收发，它支持TEXT和PDU两种短信收发模式。前者不支持非ASCII码字符，不能收发中文短信，而后者支持多种不同的编码格式，因此在本系统采用 PDU模式来收发短信息。手机中文字显示使用国标码，在CPU中需

8、要先将U C S 2编码转换为国标码以便于输出。UCS2编码与国标码之间转换不能依靠算法完成，只能通过查表来实现转换。4.2.2短信命令格式（控制协议）短信命令分为传感器查询命令、基本控制命令、高级管理命令。各种命令格式和说明分别 如表1、表2和表3所示。表1传感器查询命令指令形式格式说明査询温度彳专感器的值烟气?査询:烟气传感豆:的状務一氧化碳？査询一氧化碳传感器的状态査询门禁系统的状态 A * li r a表2基本控制命令捋皆形式格式说明开供XX打开或笑闍赵设禹 耳申H表示具悴的控駅对襄 比如芟调.电灯*捕凤 机等“在该命令后抽？可杳询控制状态.开 F关 XX: hhiu定时flf开或关闭

9、嫁设备*其中XSC含义同上.时间格武为血（小时】外钟XSn 12MS示定时幵JS/費厲该设备的时|司为中午皿点3。分.Wj 表3高级管理命令指令形式格式说明当前开启/关闭？査询当前所有开启/关闭的设备管理号码？査询当前管理号码（该号码有管理功能）授权号码列表？査询当前授权号码淸单（仅限笛理号码便用）添加号码:XXX添加XXX为授权号码（仅限管理号码使用）删除号码：XXX删除授权号码XX（仅限管理号码使用）修改主限:QS倏改管理号码为xxx（仅限管理号码使用上忠例如，执行打开电灯的命令：uint8 ExecuteSMS Cmd （void ）/ 执行命令 case SMS_DDRELAY_POR

10、T|=BIT（ RELAY_DD）;/ /打开电灯DvcSt t|=0x02; break; / / 电灯的命令代码为 0000 0010B短信命令以Uni code码的形式存储在数据缓冲区中。4.2.3短信命令解析当系统接收到短信命令后，按顺序从传感器查询、基本命令、高级管理命令匹配扫描。扫描代码如下：wh i l e （ - - i &!（mh = s t r s t r （UART0_RxBu f ,DefDetCmdi ）；i f （ ! i ） II若非传感命令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 指向接收数据缓冲区， DefDetCmd 是系统中预定义的传感 器命令， DefBasicCmd 是基本控制命令， DefAdvanceCmd 是高级管理命令。扫描完成后， 对不同类型命令进一步细化处理，返回对应的命令编号。系统根据不同的命令编号完成不 同的操作。4.2.4 发送短信当系统接收到带有 ? 的短信命令时， 完成相应操作后，将给该授权

12、号码发送报告短信。 短信息格式定义如下：typedef struct Shor tMessage / 短信息结构uint8 CSCA19; / / 短信中心号码uint8 FirstOctet3;uint8 TP_MR3; / / 消息参考值uint8 RecvPhoneNo19; / / 对方号码字段ui n t8 TP_PID3 ; / / 协议标识ui nt8 TP_DCS3 ; / / 编码方式uin t8 TP_VP3; / / 有效期uint8 TP_UDL3; / / 用户数据长度uint8 TP_UD255; / / 消息内容SHORTMESSAGE;系统上电时，先执行短信息预

13、处理，将信息结构中的常量赋值并存入 Flash 中，要发送短 信时再将信息结构补充完整。发送过程是（：1）向短信模块发送AT+CMGS命令（；2）短信模块回应后，发送短信息结构串（； 3）等待发送完成。4.2.5 短信安全设计为了提高系统的安全性，本系统设置了授权号码库，只有在授权号码库中的授权手机对系统发送的命令才是有效的。当系统接收到一条新短信时，先判断号码是否包含在授权号码 库中，如短信来自非授权手机则将此信息删除。执行完授权号码发送的命令后，系统再通 过短信模块向用户发送命令执行情况的信息。授权号码库是可以修改的，管理号码的手机 可以发送短信命令将陌生号码加入到授权号码库中或删除授权号码，也可以通过键盘添加、 删除授权号码。5实物测试该系统的实物测试结果如图