【正文】 as spread to many fields at present, because the technology of GSM have been widely used in industrial, agricultural and military fields, especially the short message business in the technology of GSM are applied more, because the use of the short message business is more convenient, and the main is that it has a high stability, and a strong antijamming capability of the external environment, this business is a lot of attention to operators and developers, so the product based on GSM technology has bee more and more.This subject mainly research the smart home remote wireless monitoring system based on GSM technology of the design, the overall design of this system is divided into two parts,one part is the design of the hardware circuit, the other part is part of software programming. In the hardware design of the system, the main analysis and explanation of SIM900A and STM32 micro controller hardware module and peripheral circuit has carried on the detailed . GSM munication system is divided into two parts : control terminal and remote control . Control terminal is a mobile terminal with the function of short information service 。在現(xiàn)代測量控制系統(tǒng)中，均需要采集被測點(diǎn)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(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理或加以統(tǒng)計(jì)。 課題的研究背景及意義伴隨著智能控制技術(shù)、無線通訊技術(shù)以及計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)生活的現(xiàn)代化，居住環(huán)境的舒適化及家居的安全化與智能化的要求越來越高。自動(dòng)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(qiáng)大。GSM技術(shù)是目前市場上廣泛使用的較為成熟和完善的通信系統(tǒng)。 國內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢實(shí)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(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制的過程。與普通的家居相比，智能家居不僅在傳統(tǒng)的功能可以提供所有的舒適性，其安全性能生活空間的高級(jí)保障。實(shí)現(xiàn)外部流動(dòng)與家庭時(shí)刻關(guān)聯(lián)在一起，合理的安排自己的工作和生活時(shí)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(shí)間和費(fèi)用。智能家居監(jiān)控系統(tǒng)可以利用系統(tǒng)控制器與遠(yuǎn)程終端進(jìn)行信息的交換，使人們的生活更加舒適，方便，安全。第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與各模塊的選擇本課題的設(shè)計(jì)通過對(duì)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(shí)踐，設(shè)計(jì)出一套比較完整和實(shí)用可靠的遠(yuǎn)程控制和智能控制模塊，并且進(jìn)行實(shí)際的制作。本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)包括：GSM無線通信模塊，傳感器模塊（溫濕度數(shù)據(jù)的采集、煙霧濃度采集、雨量大小采集），報(bào)警電路以及系統(tǒng)軟件。本系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行整個(gè)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。圖21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖方案一： STM32F103C8T6單片機(jī)，且含有32位的高速處理芯片。CortexM3系列的單片機(jī)的內(nèi)部資源和接口非常強(qiáng)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(jī)的價(jià)格便宜，工作也穩(wěn)定[1]。AT89C51的運(yùn)算速度相對(duì)于STM32單片機(jī)來說有一定的差距，而且其外部IO資源和寄存器較少，與STM32單片機(jī)相比較顯得有些不足。并且個(gè)人對(duì)STM32運(yùn)用的比較多，因此選用STM32F103C8T6單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器。圖22 STM32F103C8T6芯片方案一：數(shù)字式溫度傳感器的選擇在目前很多工農(nóng)業(yè)場合很多采用DS18B20作為系統(tǒng)的測溫元器件，由于該測溫元件的輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，能很好的與微控制器進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)的傳輸，并且該測溫元件的外圍電路要求簡單，穩(wěn)定性也相對(duì)不錯(cuò)，能夠很大程度上簡化硬件電路的設(shè)計(jì)，但其檢測范圍僅限于溫度測量，檢測功能單一，需要搭配濕度檢測器件才能滿足本設(shè)計(jì)要求，因此，該器件不適用于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。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]。 DS18B20與DHT11相比，在功能和檢測精度上都低于DHT11溫濕度傳感器，因此本設(shè)計(jì)選用方案二作為環(huán)境數(shù)據(jù)的檢測器件。圖23 DHT11溫濕度傳感器防止室內(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(cái)產(chǎn)損失，因而設(shè)計(jì)了煙霧濃度檢測裝置。當(dāng)出現(xiàn)可燃?xì)怏w或煙霧時(shí)，隨著空氣中可燃?xì)怏w的濃度增高，煙霧傳感器的電導(dǎo)率便會(huì)呈現(xiàn)線性增大[4]。煙霧傳感器主要針對(duì)液化氣，氫靈，丙烷的敏度較高，對(duì)于檢測天然氣等易燃蒸氣的效果也非常好。煙霧傳感器如圖24所示。SW420為常閉式振動(dòng)傳感器，用于檢測各種振動(dòng)觸發(fā)動(dòng)作，被廣泛應(yīng)用于家庭防盜報(bào)警，地震震感報(bào)警器，汽車防盜器等。震動(dòng)傳感器如圖25所示。雨滴傳感器如圖26所示。如果室內(nèi)的某項(xiàng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)異常變化，經(jīng)過單片機(jī)處理后，由SIM900A的GSM模塊直接發(fā)送報(bào)警短信息到特定用戶的移動(dòng)終端上，顯示環(huán)境異常的信息或環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)[5]。所選用的SIM900A模塊如圖27所示。并行連接的數(shù)據(jù)顯示和傳輸速度快，適合對(duì)顯示速度要求高的場合，但是IO資源占用的較多；串行連接的數(shù)據(jù)顯示和傳輸速度相對(duì)較慢，但是其IO資源占用較少，對(duì)顯示速度要求不高的場合可以選用串行方式連接[7]。方案二：選用數(shù)碼管對(duì)數(shù)據(jù)顯示。但是數(shù)碼管的顯示對(duì)單片機(jī)的初學(xué)者能起到很好的編程思路學(xué)習(xí)，但是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求較高，不適應(yīng)用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。LCD12864液晶顯示器圖28所示。在日常生活中，各種常見的LED照明都有自己的亮度和意義，往往采用綠色表示正常，黃色代表提示，紅色則表示錯(cuò)誤警告，因此從人們的習(xí)慣出發(fā)，用紅色的LED發(fā)光二極管當(dāng)作燈光報(bào)警。聲音報(bào)警在設(shè)計(jì)是要求可以在一定范圍內(nèi)聽到警報(bào)聲，為了減少制作成本，使用蜂鳴器來進(jìn)行設(shè)計(jì)。蜂鳴器實(shí)物如圖如圖210所示。CortexM3內(nèi)核的高性能單片機(jī)，其工作頻率高達(dá)72MHz，芯片內(nèi)部集成有高速存儲(chǔ)器，豐富的I/O接口[9]。STM32F103C8T6單片機(jī)的溫度工作范圍很寬，能夠在零下40攝氏度到零上105攝氏度的范圍里面正常工作。本課題選用的單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如圖31所示。為了確保該傳感器的可靠性和穩(wěn)定性，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)。DHT11溫濕度傳感器的濕度檢測范圍是20％~90％RH；177。2℃的測量精度，供電范圍較寬，響應(yīng)時(shí)間短，最長不超過5秒，DHT11溫度傳感器有4個(gè)外接引腳，給傳感器上電后，需要經(jīng)過一秒鐘左右的預(yù)熱時(shí)間，因?yàn)閯偵想姇?huì)有一個(gè)不穩(wěn)定過程，所以在這段時(shí)間內(nèi)控制器不需要發(fā)送任何指令個(gè)傳感器。圖32的三個(gè)引腳中有兩個(gè)是電源引腳，有一個(gè)是輸出數(shù)據(jù)的引腳，只需要給模塊供上額定的電壓，然后就可以通過單片機(jī)的某個(gè)IO口從DHT11的輸出引腳采集到所需要的溫濕度數(shù)據(jù)。DHT11傳感器典型應(yīng)用電路如圖33所示：圖32 DHT11實(shí)物圖 圖33 DHT11傳感器典型應(yīng)用電路 煙霧傳感器在工作時(shí)，內(nèi)部的加熱絲會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此需要較大的工作電流，因此對(duì)供電電源有一定的要求，至少應(yīng)該使用電流在1A以上的電源。外部使用電位器來檢測閥值，電壓信號(hào)經(jīng)過調(diào)整以后送到后面一級(jí)，經(jīng)過由LM393組成的比較器進(jìn)行比較，最終將得到的模擬量電壓信號(hào)輸出，以便控制器對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集與處理。圖35 MQ2模塊與單片機(jī)連接電路圖SW420為常閉式振動(dòng)傳感器采用了比較器輸出，波形好，信號(hào)穩(wěn)定，有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，電流大于15mA。輸出可直接連接到單片機(jī)，由單片機(jī)來檢測電平的高低，從而檢測有無振動(dòng)，發(fā)出震感報(bào)警信號(hào)。圖36 SW420震動(dòng)傳感器與單片機(jī)連接電路圖 GSM無線通訊模塊設(shè)計(jì)單片機(jī)與SIM900A模塊的連接和控制主要是通過串口進(jìn)行控制。為了使設(shè)計(jì)簡單化，采用串口的方式與單片機(jī)連接，這樣僅需要三根線即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與SIM900A模塊之間的通信，即發(fā)送線TXD，接收線RXD，地線GND三根線。本設(shè)計(jì)選用SIM900A模塊作為系統(tǒng)的GSM通訊模塊，主要考慮其功耗低，運(yùn)行穩(wěn)定且體積較小，安裝較為方便等優(yōu)點(diǎn)。圖37 SIM900A模塊與單片機(jī)連接電路圖在本系統(tǒng)中LCD12864液晶顯示用于顯示當(dāng)前的日期時(shí)間、系統(tǒng)周圍的溫濕度、煙霧濃度及雨量檢測數(shù)據(jù)。并行連接的數(shù)據(jù)顯示和傳輸速度快，適合對(duì)顯示速度要求高的場合，但是IO資源占用的較多；串行連接的數(shù)據(jù)顯示和傳輸速度相對(duì)較慢，但是其