基于單片機的家居安全控制系統(tǒng)

王籃儀　羅通

【摘 要】隨著GSM網絡和移動通信技術的飛速普及和快速發(fā)展，以及新技術和新業(yè)務的開發(fā)應用已經達到了非常重要的地位，使用GSM網絡作為信息傳輸媒介的無線智能監(jiān)控系統(tǒng)，是一種非常有效的方法，GSM網絡覆蓋無縫，基于GSM網絡為家庭系統(tǒng)提供了大量的開發(fā)空間。系統(tǒng)采用ST89C52單片機作為系統(tǒng)控制核心，結合溫度傳感器，人體紅外線傳感器模塊，火焰?zhèn)鞲衅?，煙霧/可燃性傳感器，RFID射頻識別模塊的應用，通過微控制器控制各種功能模塊，以實現(xiàn)家庭環(huán)境的監(jiān)控。系統(tǒng)性能可靠，成本低，可廣泛應用于現(xiàn)代住宅。

【關鍵詞】GSM網絡；家庭系統(tǒng)；ST89C52；RFID

中圖分類號： TP273.5 文獻標識碼： A 文章編號：2095-2457（2018）08-0275-002

Home Safety Control System Based on SCM

WANG Lan-yi LUO Tong

（Sanya University， Hainan， Sanya 572022， China）

【Abstract】With the rapid popularization and rapid development of GSM network and mobile communication technology， as well as the development and application of new technologies and new services， it has reached a very important position. The wireless intelligent monitoring system using GSM network as an information transmission medium is a A very effective method， GSM network coverage is seamless， based on GSM network provides a lot of room for the development of home systems. The system uses the ST89C52 microcontroller as the system control core， combines the application of temperature sensors， human body infrared sensor modules， flame sensors， smoke/flammable sensors， and RFID radio frequency identification modules to control various functional modules through a microcontroller to achieve home environment monitoring. . The system has reliable performance and low cost and can be widely used in modern houses.

【Key words】GSM network； Home system； ST89C52； RFID

0 引言

自從進入21世界新時代，科技在不斷地改革，不斷地發(fā)展和更新，“互聯(lián)網+時代”，“大數(shù)據時代”，“智能化時代”，“計算機技術”等已經得到普遍應用于生活中的各個領域，并且運行的速度越來越快，傳感應用以及通信技術也與互聯(lián)網，物聯(lián)網，運用到智能化領域中發(fā)展。

傳感器可以說是人類的感官的伸展，現(xiàn)在的許多傳感器都能應用在人能想到的任何一個地方。正是因為傳感器應用技術的成熟，很多企業(yè)都應用傳感器技術結合通訊技術，互聯(lián)網制造智能化產品，比如家電系統(tǒng)，它能夠感應識別周圍的環(huán)境的微小變化，從而做出智能變化。自19世界開始，無線電，電報，電話的相繼出現(xiàn)，人類就步入了快速通訊時代，全球移動通訊網絡，4G以及計算機網絡的建立，使得全球范圍內的可以方便快捷遠距離信傳輸和交流。正是這三大信息技術的快速成熟和應用，促使如今智能家用電器的產生和發(fā)展。

活在新時代的人們消費能力和對生活質量的要求提升了一個新高度，開始尋找綠色能源，安全便利，家居環(huán)境系統(tǒng)智能。越來越多的消費者在選擇購買家用電器時，通常會選擇更高層次的智能家電，人們希望他們所購買的家用電器可以根據家庭環(huán)境的變化，自動改變自己的運營狀況，家用電器和人們可以有信息交流，總之，現(xiàn)在傳統(tǒng)家電已經無法滿足人們了。相比之下智能家電能滿足人們的需求，它具有很多特點和優(yōu)勢。比如自動化，控制式多元化，能夠遠程控制，甚至通過模式識別手勢控制和語音控制。比如研究的智能家電系統(tǒng)為例，它能感知周圍環(huán)境的溫度，溫度太高或太低都會發(fā)短信通知戶主，戶主可以通過發(fā)短信開啟繼電器控制空調開與關，除此之外，設計中的智能家電控制系統(tǒng)還能夠包括其他的功用，例如省電節(jié)能，保護家庭等。使用者只需要通過手機發(fā)送指定格式的短信就可以無論在任何地方隨時地對家電進行遠程控制、通信的短信內容的格式設置的十分簡單和人性化，易于使用。

1 系統(tǒng)工作原理

設計基于手機遙控系統(tǒng)的GSM網絡，采用GSM短信模塊將微控制器ST89C52作為控制核心，結合人體紅外，溫度，火焰，煙霧/可燃氣體，RFID射頻識別模塊等常用傳感器的應用為家庭環(huán)境遠距離監(jiān)控，信息反饋和遙控，實現(xiàn)遙控功能。只需通過手機終端發(fā)送相關的短信就可以控制相關的家用電器，操作起來簡易。

系統(tǒng)主要是由STC89C52微控制器及其他集成電路，有繼電器電路，人體紅外，火焰，煙感，溫度等傳感器的電路和電源七部分組成。首先，溫度傳感器先作初始化，做出溫度的收集，將收集到的數(shù)據值傳輸?shù)轿⒖刂破魃希又晌⒖刂破鱽硖幚硎盏街?，并且把收到值傳輸?shù)斤@示模塊，當溫度值高于設定溫度溫度時，微控制器控制蜂鳴器將會發(fā)出警告聲音，而且利用GSM短信模塊向匹配的手機用戶傳送消息提醒，使用者利用編輯相關指令到GSM短信模塊，經過GSM模塊處理后，微控制器能夠馬上做出反應控制家用電器，達到遠程控制電器工作的目的，并且RFID射頻識別模塊，微控制器上的人體紅外傳感器，火焰?zhèn)鞲衅?，煙霧傳感器將在家庭環(huán)境中進行信息收集，異常情況下會發(fā)短信通知手機用戶。

2 系統(tǒng)硬件設計

主控單元采用ST89C52系列單片機，ST89C52是宏晶科技生產的單時鐘、機器周期（1T）的單片機，是高速、低能耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但是速度快8-12倍，內部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換（250k/s，即25萬次/秒）[1]，針對電機控制，強干擾場合。但是一片單片機無法正常工作，必須要選擇其最小的工作系統(tǒng)。常用的單片機最小工作系統(tǒng)除了單片機本身以外還應該包括單片機的起振電路，單片機的復位電路兩部分，以及下載燒錄電路。

無線傳輸選擇 GSM通訊，GSM全球移動通信系統(tǒng)。在歐洲興起并迅速擴大，到現(xiàn)在，全球已經超多100多個國家使用GSM技術。在我國，GSM通信行業(yè)包含中國移動、中國電信和中國聯(lián)通三大運營商。而且目前的GSM移動通訊系統(tǒng)在現(xiàn)在依然是使用最廣泛的全球移動通訊系統(tǒng)。

溫度傳感器選用DS18B20，DS18B20是DALLAS半導體公司近日推出的一種改良型智能溫度傳感器。主要以下幾個特點：體積小，僅僅只有三個引腳；測量溫度精確并且測量的范圍廣泛；多個DS18B20能夠并聯(lián)連接到三條或2條線路，CPU只需用一根的端口線就可以與許多DS18B20通信，可以達到牽一發(fā)動全身的效果，也可以省下不少的連接線。像DS1820，同樣DS18B20還支持溫度范圍為？-54度到+124度，其溫度范圍-11度到+86度的“線路總線”精度為0.5度。DS18B20的精度較差為±0.2℃？?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的直接傳輸，巨大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

火焰?zhèn)鞲衅髦饕霉饷綦娮璧奶匦裕饷綦娮鑼Ω鞣N各樣的光波段的光波效果都不一樣，尤其紅外波最為準確。遠紅外火焰?zhèn)鞲衅髦饕獪y量在七百納米到一千納米的紅外波段，外部的紅外線強度越強，得出的數(shù)據值就越小；紅外光線強度越弱，得出的數(shù)據值就越大。

射頻識別模塊選用MFRC522芯片，MFRC522是應用于非直接接觸式通信中常用的一款芯片，該芯片具有高集成度的讀寫卡芯片的特點，具有低電壓、成本低廉、體積小等一系列的特點，在市場上有著十分廣泛的應用。射頻卡具有識別快速，攜帶方便等一系列的優(yōu)點，這些特點大大增強了該模塊的市場競爭力。

3 軟件設計

設計中軟件設計重要的是串口通訊部分，首先設置單片機的串行口，包括波特率、工作方式等，再根據手機模塊的AT指令，手機用戶可以撥打電話號碼查詢當前的實時的室內溫度，而且還能夠發(fā)送命令，通過發(fā)短信息的形式傳送到微控制器上，微控制器來控制著繼電器，在硬件電路的基礎上，通過檢測幾個傳感器的輸出信號和射頻識別模塊，從而判斷系統(tǒng)是否處于煤氣泄漏、火災或者盜賊入室等情況，使智能化的家居風險降至最低。

4 總結

當今我國經濟的快速發(fā)展，國人消費能力和對生活質量的要求提升了一個高度。人們想要獲得智慧的家居水平，在過去幾年中，智能家居在中國乃至全世界都有直線增長的增長速度。幾年來，市場不斷涌現(xiàn)出智能家居監(jiān)控產品，品種多樣，網絡發(fā)展的主要趨勢，智能化，集成化，成本低廉。在畢業(yè)設計當中，是以人們需求為導向，以現(xiàn)在科技研究狀況作為為背景，以學習知識，應用知識為目的，從實用角度出發(fā)設計中的智能家用電器系統(tǒng)對家用電器以及對家居的監(jiān)控與控制。

當今快速緊張的生活節(jié)奏，對上班一族來說在家里有一個智能，舒適的環(huán)境是多么重要。直到現(xiàn)在，基本上每家每戶都有家用電器，但是絕大多數(shù)的家電使用方式都是很單一的，不能夠滿足現(xiàn)在人們的需求。而隨著移動終端在大眾化手機中的發(fā)展，應用將有廣闊市場前景，因此現(xiàn)有通信線路對家用設備的使用或電氣控制已成為未來家居自動化發(fā)展的趨勢。手機終端控制家用電器有很多好處，人們可以不受地方的遠近，天氣的好壞，隨時隨地監(jiān)控家居安全。

由于本設計是基于簡單、高效、實用的思想原則進行的，所采用的芯片和模塊性價比很高，有很高的實用價值。設計中采用單片機和GSM網絡通信技術，該項目的設計成功實現(xiàn)了家電遙控和監(jiān)控。本系統(tǒng)采用集成電路，可以起到省錢，也可以大大地提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不僅能夠用于住宅，還能夠用于倉庫，工廠，花棚等遠程遙控，具有成本低，應用領域廣泛，安全穩(wěn)定的優(yōu)勢。

【參考文獻】

[1]朱梅梅.智能小車設計與實現(xiàn)[J].電腦知識與技術，2012.