【正文】 震動傳感器檢測室內(nèi)震感，預(yù)防地震災(zāi)害。該傳感器可以檢測的可燃?xì)怏w很多，因此非 常適合用于各種應(yīng)用場合的低成本傳感器。煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，所使用的敏感材料二氧化錫 (SnO2)，在正常的空間環(huán)境里，空氣中導(dǎo)電率比較低。該傳感器采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸方式，并且其體積小，功耗低，傳輸距離能達到 20 米以上，能夠很好的與單片機進行連接并嵌入到系統(tǒng)中。STM32F103C8T6 芯片 如圖 22 所示。 方案二： AT89C51 單片機， 該單片機的外部 IO 資源和內(nèi)部寄存器的資源相對較少，是目前市場上功能較為落后的一款控制芯片，但是該芯片是上市比較早的一款高性能的 8 位微處理器芯片，并且該芯片的市場價位相對較低，比較適合用于對系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度要求不是很苛刻的場合，而且該芯片的編程方法比較簡單 ，非常適合剛開始接觸微控制器的初學(xué)者 [2]。并與預(yù)先設(shè)定的上限值進行比較，判斷是否達到設(shè)置的預(yù)警值，進行報警電路的驅(qū)動以及是否將報警信息發(fā)送到遠程移動終端，實現(xiàn)遠程短信息報警。 本次的設(shè)計是基于 STM32 單片機與 GSM 無線通信模塊 SIM900A 所制作的一套家庭環(huán)境監(jiān)測和控制系統(tǒng)，它涉及微控制器和 GSM 模塊的短信息功能，溫濕度的檢測，煙霧濃度的檢測，雨量大小檢測，報警模組，無線通信以及 LCD 液晶顯示屏等硬件電路的設(shè)計。 利用 GSM 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的短消息業(yè)務(wù)功能，可以通過遠程移動終端系統(tǒng)將命令發(fā)送到微控制器上，控制器通過命令識別，運行相應(yīng)的內(nèi)部程序，然后根據(jù)控制器內(nèi)部預(yù)先設(shè)定的程序和 SMS（ Short Messaging Service） 命令共同驅(qū)動相關(guān)的電器或電子設(shè)備開關(guān)，該設(shè)備可以通過多類型的檢測 傳感器，將室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)進行收集，并且通過 GSM 系統(tǒng)通過短信方式發(fā)送到遠程移動終端，實現(xiàn)實時監(jiān)控，預(yù)防危險，避免財產(chǎn)和人員的損失。利用 先進 網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和計算機 技術(shù) 以及 無線傳感器技術(shù)， 將智能控制與 家庭生活 環(huán)天津職 業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 2 境 有機地結(jié)合 在一起 ，通過綜合 的 管理 系統(tǒng)保證 人 們 生活家居 環(huán)境的 的舒適 和 安全。并且傳感器的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計，在智能家居控制系統(tǒng)的研究中，提供了很大的方便。在檢測點相對集中的地方 ，可以采用有線連接的通信方式進行數(shù)據(jù)的檢測與收集，但是在智能家居的環(huán)境下通過有線連接的方式卻不能滿足實際遠程監(jiān)控的需求，因此需要遠程無線技術(shù)的支持才能實現(xiàn)智能家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用。系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計主要是遠程控制站中 STM32 單片機的軟件程序設(shè)計。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) Tianjin University of Technology and Education 畢 業(yè) 設(shè) 計 專 業(yè)： 班級學(xué)號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二〇一 年 月 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 GSM 技術(shù)的智能家居遠程無線 監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 The Smart Home Remote Wireless Monitoring System Based on GSM Technology Design 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院： 201 年 月 摘 要 目前 GSM 移動通信技術(shù)即全球移動通信系統(tǒng)（ Global System For Mobile Communication）已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，并且已經(jīng)普及到很多領(lǐng)域里，因為 GSM技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及軍事領(lǐng)域都已經(jīng)被廣泛使用，特別是 GSM 技術(shù)里面的短信息業(yè)務(wù)被應(yīng)用較多，因為短 信息業(yè)務(wù)使用比較方便，而且最主要的是穩(wěn)定性高，對外界環(huán)境的抗干擾能力很強，這一業(yè)務(wù)被很多運營商和開發(fā)商重視起來，因此基于 GSM 技術(shù)的產(chǎn)品應(yīng)用也越來越多。 GSM 通訊系統(tǒng)分為控制終端和遠程控制站兩個部分：控 制終端是一部具有短信息業(yè)務(wù)功能的移動手機終端；遠程控制站的硬件包括 GSM通信模塊 SIM900A， STM32F103C8T6單片機， LCD 液晶顯示單元（ Liquid Crystal Display ） ，溫濕度傳感器等多類型環(huán)境參數(shù)檢測傳感器以及數(shù)據(jù)采集與處理單元。在現(xiàn)代測量控制系統(tǒng)中，均需要采集被測點傳感器的數(shù)據(jù)，而且在數(shù)據(jù)的采集與處理過程中，往往都需要上位機對采集到的數(shù)據(jù)進行處理或加以統(tǒng)計。 自動化和新技術(shù)的發(fā)展迅猛，傳感器在生活中的應(yīng)用數(shù)量也越來越強大。 國內(nèi)外研究狀況及 發(fā)展趨勢 實際上， 智能 家居環(huán)境的監(jiān)測 控制系統(tǒng)， 可以 定義 為 一個 遠程監(jiān)控與控制的 過程。 實現(xiàn)外部流動與家庭時刻關(guān)聯(lián)在一起，合理的安排自己的工作和生活時間，不僅保證了家庭生活的安全性，更提高了人們的工作和生活效率，有效的節(jié)省了時間和費用 。 天津職 業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 3 第 2 章 系統(tǒng) 方案 設(shè)計 與各模塊的選擇 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 智能家居系統(tǒng)概述 本課題的設(shè)計通過對 GSM 通信模塊和微控制器之間的通信協(xié)議的充分學(xué)習(xí)和研究，通過實踐，設(shè)計出一套比 較完整和實用可靠的遠程控制和智能控制模塊，并且進行實際的制作。本系統(tǒng)上電后，首先進行整個系統(tǒng)的初始 化，收集一組環(huán)境數(shù)據(jù)，把室內(nèi)的溫度和濕度，煙霧濃度，雨量等環(huán)境參數(shù)顯示在 LCD12864 液晶屏上。 CortexM3系列的單片機的內(nèi)部資源和接口非常強大，擁有多路串口、 A/D 接口、 SPI 接口及外部中斷，能夠很好的應(yīng)用到系統(tǒng)中，并且該單片機的 價格 便宜 ， 工作也穩(wěn)定 [1]。并且個人對STM32 運用的比較多，因此選用 STM32F103C8T6 單片機作為 系統(tǒng)的 控制 器。為了確保該傳感器的可靠性和穩(wěn)定性，傳感器內(nèi)部采用了專用的溫濕度傳感技術(shù)和數(shù)字模塊采集技術(shù) [3]。 圖 23 DHT11 溫濕度傳感器 煙霧傳感器的選 擇 防止室內(nèi)由于可燃?xì)怏w的泄露而造成的重大事故，導(dǎo)致人員傷害和財產(chǎn)損失，因而設(shè)計了煙霧濃度檢測裝置。 煙霧傳感器主要針對液化氣，氫靈，丙烷的敏度較高，對于檢測天然氣等易燃蒸氣的效果也非常好。 SW420 為常閉式振動傳感器，用于檢測各種振動觸發(fā)動作，被廣泛應(yīng)用于家庭防盜報警，地震震感報警器，汽車防盜器等。雨滴傳感器如圖 26 所示。所選用的 SIM900A 模塊如圖 27 所示。 方案二：選用 數(shù)碼管對數(shù)據(jù)顯示 。LCD12864 液晶顯示器圖 28 所示。 聲音報警在設(shè)計是要求可以在一定范圍內(nèi)聽到警報聲，為了減少制作成本，使用蜂鳴器來進行設(shè)計。內(nèi)部包括多路 ADC 接口、串口、中斷定時器、硬件 SPI、CAN 通信以及外部中斷等多種資源接口。 圖 31 STM32F103C8T6 最小系統(tǒng) 原理圖 溫濕度傳感器電路設(shè)計 DHT11 傳感器是一款能夠輸出溫度和濕度的數(shù)字式溫濕度一體傳感器，并且該傳感器的輸出信號已經(jīng)經(jīng)過校準(zhǔn)后輸出給控制器。 5％ RH 的測量精度；溫度檢測的范圍是 0~50℃ ， 177。 DHT11 是數(shù)字式的溫濕度傳感器，所以其 DATA 端可直接以數(shù)字方式傳輸所采集的當(dāng)前環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，由于 DHT11 是通過單總線的通信方式進行檢測數(shù)據(jù)的輸出，所以僅需將 CPU 的一個 IO 接口與 DHT11 的 DATA 端連接在一起就能夠進行實時溫濕度數(shù)據(jù)的采集了，為了保證接收數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和正確性一般都會在 DHT11 的輸出端與單片機的連接處焊接一個 5K?的上拉電阻，該電路的設(shè)計相對于其他電路來說比較簡單 [10]。 MQ2 模塊與單片機的電路連接如圖 35 所示 [11]。SW420 與單片機連接的電路原理圖如圖 36 所示。通過 SIM900A模塊發(fā)送短信息需要單片機通過串口發(fā)送相應(yīng)的指令才能實現(xiàn)， SIM900A 模塊的控制指令采用簡單的 AT 指令即可實現(xiàn)短信息和電話功能，在本設(shè)計中主要使用了模塊的短信息功能，短信息功能有分為 Text 模式和 PDU 模式，兩種短信息模式在發(fā)送指令上有部分天津職 業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 12 差別，根據(jù)不同的功能需要，在本設(shè)計系統(tǒng)中兩種模式均涉及。 LCD12864 的顯示功能比較強大，不僅僅能顯示中文和英文，而且一些較為復(fù)雜的圖形符號都可以通過編程的方式在液晶屏上顯示出來，LCD12864 液晶屏 與單片機的連接方式有串行連接和并行連接，可以根據(jù)不同場合和顯示數(shù)據(jù)量的大小進行選擇。 LCD12864液晶顯示屏 電路連接 如圖 38 所 示。驅(qū)動電路如圖 39 所示。電源 適配器 一般都具有 多種自我 保護功能，使用更加安全可靠。 電源 5V 轉(zhuǎn) 驅(qū)動電路圖如圖 310 所示。傳感器復(fù)位 完成 后， 需要等待 接收應(yīng)答信號， 然后發(fā)送掃描命令并 啟動溫度轉(zhuǎn)換， 最后 等待 溫度轉(zhuǎn)換完畢后，保存數(shù)據(jù)。如此反復(fù)運行，直到完成整個流程操作。如此反復(fù)運行，直到完成整個流程操作，雨滴傳感器數(shù)據(jù)采集程序流程圖如圖 43 所示。在系統(tǒng)中需要一張開通 GSM 網(wǎng)絡(luò)的手機卡，能夠接受和發(fā)送短 信指令，并且設(shè)定唯一控制終端手機號碼，防止其他手機控制端對該系統(tǒng)進行惡意操作， SIM900A 模塊的工作流程圖如圖 44 所示。 第四步： 將 STM32 單片機 與溫 濕 度傳感器 DHT11 相連， 燒寫讀取 DHT11 溫濕度的 C 程序，并在 LCD12864 液晶顯示屏上顯示出來，保證溫濕度檢測的 硬件及軟件部分 的正確 。 第七步： 對整個系統(tǒng)進行整體的測試，測試完成后，對系統(tǒng)中的每個模塊進行固定，做好作品的外觀設(shè)計，至此本課題的實物作品已基本完成。本課題的設(shè)計與研究就是針對智能家居的一個典型應(yīng)用，家居不單單用于物品的存放，也適用于家庭智能小助手，協(xié)助主人來監(jiān)控家庭室內(nèi)的環(huán)境，能夠做到監(jiān)控的實時性，并且能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r的變化所導(dǎo)致的財產(chǎn)損失和人身安全危害做到提前預(yù)防， 減少不必要的損失。通過這次課題的設(shè)計，自己在各方面都有了很大程度的進步，既補充了自己缺乏的知識，又提高了實踐能力。 //IO管腳初始化配置 void TIM_Configuration(void)。 //報警掃描函數(shù) void EXTI1_Configuration(void)。 int fputc(int ch,FILE *f) //串口配置函數(shù) { //ch送給 USART1 USART_SendData(USART1, ch)。 for(i=0。j)。 TIM_Configuration()。 USART_Configuration()。 NVIC1_Configuration()。 //讀取 AD數(shù)據(jù)函數(shù) Warning_device()。 do { AM2301_RX_Data=AM2301_RX_Data1。 //檢測 26~28us高電平 AM2301_RX_Data=AM2301_RX_Dataamp。 //等待高電平越下一位的低電平 } while(i)。 GPIO_SDA_OUT()。 //拉低總線 30ms釋放 書上是至少拉低 18ms SDA_1。 //判斷從機是否發(fā)出 80us 的低電平響應(yīng)信號是否結(jié)束 While(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0))。 //溫度整數(shù)字節(jié) Tem_L=AM2301_ReadOnebyte()。 } Checkdata=RH_H+RH_L+Tem_H+Tem_L。 = GPIO_Pin_0 。GPIO_InitStructure)。 = GPIO_Mode_IPU。 void sim900_sms_english(void) //查詢實時環(huán)境數(shù)據(jù)短信函數(shù) { printf(AT\r\n)。 printf(AT+CMGS=\15510973321\\r\n)。Rainfall: %d \r\n,Temperature,Humidity,Smokescope,Rainfall)。 printf(AT+CSCS=\GSM\\r\n)。 printf(AT+CMGS=\00310035003500310030003900370033443300370031\ \r\n)。 break。 break。 USART1_SendByte(0x1a)。 } 天津職 業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 34 致 謝 畢業(yè)設(shè)計終于完成，也標(biāo)志著我的大學(xué)時光