“互联网+”智能家居监控系统研究＊

刘 祎 ， 刘 萍 ， 佘 勃

（宿迁学院机电工程学院，江苏 宿迁 223800）

随着人们生活水平的提高，人们对自己的生活质量提出了更高要求，越来越需要一个舒适、便捷、安全的生活环境。恰恰如此，“互联网+”智能家居的诞生正好符合人们对生活环境控制的一些要求。智能家居重点是无线网络和智能控制的结合。“互联网+”智能家居是一种可将生活中各个要素结合起来的家庭管理平台，它基于无线通信技术互联网技术等。文章就此展开研究。

1 系统总体设计

“互联网+”智能家居系统通过GSM无线通信模块将用户手机和家居系统联网。该设计包括的功能有短信控制继电器、LED灯。随着人们生活水平的提高，智能家居监控系统还必须实现温度、湿度、有毒气体监控等功能，以便让家居生活更加舒适、安全、有效。具体实现功能如下：1）实现短信控制继电器。这里的继电器模拟的是一个常用家电，可以是电灯、也可以是热水器等。2）实现单片机控制继电器。运用DS18B20实现对温度的监控。当温度超出范围时，单片机就可以发出信号控制继电器，在这里继电器模拟的是空调。3）实现有毒气体报警。当烟雾传感器遇到可燃性气体时，板子上的蜂鸣器将发出报警信号。

本次设计的主要控制芯片是STC89C52单片机，由温度传感器采集温度数据、红外光电传感器提供侧方物体的距离数据和超声波传感器提供后方物体的距离数据，然后通过液晶模块实时显示，并且使用蜂鸣器报警。根据整个硬件电路的工作原理，硬件电路的系统结构图如图1所示。

1.1 继电器模块

继电器是一种用弱电控制强电的电子控制器件，通常在PLC中使用的非常多，也可与单片机相结合，来实现相应的控制功能[1-2]。本设计中当发生报警时，可以通过控制继电器的开关来执行相关元件或设备发生动作（控制小台灯），其电路控制如图2所示。

1.2 MQ-2烟雾传感器

MQ-2气体传感器是一种常用的气体检测装置，它对可燃性气体、液化气等敏感，在工业上常使用它对以上气体进行监测。本传感器用在家庭中使用也可对家人的安全提供一定的保护。其电路原理图如图3所示。

1.3 DS18B20温度传感器

DS18B20是常用的温度传感器，它以较高的灵敏度在很多场合被使用，而它只占用一个I/O口也使它对单片机造成的负担比较小。它可与多个相同芯片并联使用，每一个芯片都有唯一的ID，18B20是一个单数据线通信芯片[3]，这种类型的芯片在通信的难度上主要会出现在时序方面，即它的读写过程都是通过它的I/O口实现。

图3 烟雾传感器电路图

1.4 TC35模块

Siemens 公司的 TC35 模块是常用的通信模块，在本次设计中主要使用它和单片机联合开发，进而通过发短信来控制单片机，来实现继电器的开关。其实物图如图4所示。

1.5 电源电路设计

GSM模块启动电流比较大，要达到1A以上，单片机设计的LM7805稳压电路是带不动的，需要采用专门的电源来给是TC35i供电。只需给单片机和1602提供5V稳压电源就可以，在本系统中，采用了开关电源芯片，而LM7805完成从 12V 到 5V 的转换，主要作为对单片机进行供电。其电源电路如图5所示。

2 系统软件设计

2.1 测温显示程序设计

1）温度的测量。本设计采用DS18b20进行温度的测量，它的地址线、数据线、数据的出入都是通过它的I/O口完成的，在进行实际的温度编程应当注意它的时序问题，在温度的测取和输出的过程中应当进行恰当的延时，延时时间以480毫秒为基数，即延时时间不可以小于这个数值。其中，具体的操作数参照美信公司给出的芯片基数手册。

图4 TC35 GSM模块

图5 电源电路

2）显示模块。显示模块采用1602来实现，更具设计的使用要求，选择显示实时的室温，以及室温要求的上下界，并通过软件的控制实现温度的模拟调节。在显示程序的设计中，应当注意的是1602的字符显示的位置，以及对比度的调节。在程序编制时，就使用显示模块以及温度读取模块函数。

2.2 TC35程序设计

1）短信息的预制。系统中报警短信息是提前预制好的，它跟一般的短信息有所不同。二者最大的区别就是短信息的内容不同。依据实际的需要，严格地说，要求信息的格式固定，而且组成应该有特殊性，不仅便于记忆、有提示性，还要简单明了。且这种固定的格式要彼此关联[4]。

2）短信发送程序设计。短信息的发送格式并不是像平时所发送的那样随意，短信格式必须符合在程序中的设定，以一定格式的英文发送，短信息收发中采用TEXT编码模式。短信息的实现过程中，如果发送短信息，其主要工作是将发送的内容进行相应的编码，其次将需要发送的信息、目标地址等信息按照TEXT的格式发送出去。如果是接收短信息，其主要工作就是将接收到的短信息内容进行解码[5-6]，从TEXT格式短信中获取SMS服务中心号码、发送号码、短信发送的时间等等。短信息发送流程图如图6所示。

3 结束语

随着GSM网络的各种增值服务的不断更新，基于GSM网络的远程控制系统必然能与移动通信技术的发展同步，因而具有广阔的前景。但它的速度比较慢，适合远程监控中心站的管理。随着整个通信网络的发展越来越完善，功能越来越强大。随着物联网时代的到来，各种智能家居系统的普及，基于GSM网络的各种应用也必将随之一起发展，一起完善。进入物联网时代，人与人之间、人与物之间、物与物之间的联系将会相当的紧密、频繁，世间万物都可以触控，届时真正进入地球村时代。

图6 短信息发送流程图