基于GSM网络的无线智能家居监控系统设计

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随着移动通信网络技术的飞速发展，利用GSM网络实现无线智能监控系统是一种有效的方法。本文设计了一种基于单片机的无线智能家居监控系统。系统由AT89S52单片机核心主控模块、gsm无线通信模块、传感器模块等组成。核心思想是利用GSM网络，通过短信息的形式，实现智能家居中的安全监控和短信报警等功能，同时在电器智能控制方面实现智能化的管理和调控，最大限度地满足用户人性化的要求。

【关键词】智能家居 GSM模块 单片机

随着网络技术的发展，网络化智能家居系统可提供遥控、家电控制、照明控制、窗帘自控、防盗报警、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段，使生活更加舒适、安全和便利。本文设计的基于GSM网络的智能家居监控系统由智能监控模块、数据采集系统和用户手机构成，通过GSM短信息的收发实现对家庭设备的远程监控。

1 总体设计方案

系统由中心控制模块和各分散控制模块组成。中心控制模块实现控制用户手机和各分散控制功能模块。选用AT89S52单片机作为该监控系统的核心控制元件。主控单片机模块接收用户手机发送的短信息，根据短消息的内容控制各子功能模块；同时主控单片机模块将家居系统的控制信息以短信形式发送到用户手机，由单片机构成各控制模块子系统。

1.1 系统硬件部分

根据任务需要，合理选择单片机、传感器、GSM模块和设备来构成系统。为使硬件设计尽可能合理，系统的电路设计遵循了以下几个方面：

（1）选择标准化、模块化的典型电路，提高设计的成功率和结构的灵活性。

（2）选用功能强、集成度高的电路或芯片。

（3）选择通用性强、市场货源充足的元器件。

（4）在对硬件系统总体结构考虑时，考虑通用性的问题，采用模块化的设计方式。

（5）系统的扩展及各功能模块的设计应适当留有余地，以备将来修改、扩展之需。

（6）在电路设计时，充分考虑应用系统各部分的驱动能力

最终确定采用AT89S52单片机作为处理芯片。西门子的TC35系列的TC35iGSM模块，TC35i与GSM2/2+兼容、双频（GSM900/GSMl800）、RS232数据口、符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，且易于升级为GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠安全的传输，方便用户的应用开发与设计。

1.2 系统软件部分

软件部分由以下几部分构成：数据采集单元、手机短信信令识别与分析单元、GSM模块TC35 modem接口程序部分、分析控制部分。其中数据采集部分和手机短信信令识别需要作实时处理；GSM模块TC35 modem接口程序部分和分析控制部分则是根据采集和手机短信信令进行分时操作有利于提高系统效率。

2 系统软件设计

软件设计部分主要有数据采集部分、手机短信信令识别、TC35Modem接口程序部分、分析控制部分。其中数据采集部分和手机短信信令识别需要作实时处理；GSM模块TC35Modem接口程序部分和分析控制部分则是根据采集和手机短信信令进行分时操作有利于提高系统效率。本智能家居监控系统软件设计的内容主要有主控模块程序、TC35Modem模块通信程序、串口通信初始化程序和短消息的编码解码程序。软件设计模块如图1所示。

2.1 单片机系统软件设计

为了实现单片机与TC35I模块的通信顺畅，必须使二者的串口波特率一致，如果单片机F=11.0590MHZ，设置串行口波特率为9600，工作方式为方式3，Tl定时器采用工作方式2。其中串行口和定时器的工作方式和初值可以根据具体情况加以更改。

本系统的软件设计是将整个短信处理模块放入单片机的中断服务子程序中。发送和接收串行口数据采用中断方式进行，这样可以大大节省CPU资源。当接收一帧数据进入一位寄存器，送入接收SBUF中，同时将Rl置1；当发送数据载入发送SBUF中开始向外发送，发送完毕后即将TI置1。无论Rl置1还是TI置1，均会激发串口中断，执行中断服务程序。响应中断时，首先判断中断是接收程序还是发送程序，若为接收中断则将SBUF中的数据存入接收队列缓冲区；若为发送中断便将待发送的数据帧发送到SBUF中。

2.2 短消息PDU模式编码解码程序

在GSM标准中，中文编码采用UTF-8的编码，不是目前国内常用的GB-2312编码，因此需要对中文编码进行转换才能与采用GB-2312汉字库相配合，方可正确显示出短消息中汉字字型。由于UTF-8和GB-2312编码之间不存在一一对应的线性关系，因此需要采用查表的方式进行转换。

2.3 短消息收发程序设计

发送短信息的主要工作是将发送的内容进行相应的编码，其次就是将发送所用的SMS服务中心号码、目标号、有效时间和短信内容按照PDU编码的格式发送出去。如果是接收短信息，其工作就是将接受到的短信息内容进行解码，发送和接收的PDU串的结构是不同的。接收程序流程图如图2所示。

3 运行结果

运行结果如图3所示。

4 结论

本文设计了一个基于GSM网络的无线传感智能家居监控系统。系统在运行中还有改进之处，还需进一步对程序结构进行优化。本设计只是智能家居控制中的一部分，目前国内很多公司都在致力于智能家居产品的开发，随着相关技术的进一步发展，我国将全面普及智能家庭网络系统和产品。

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作者单位

天津中德职业技术学院 天津市 300350