為給人們提供一個更加舒適,、便捷,、高效、安全的生活環(huán)境,，建立一個高效率,、低成本的智能家居系統(tǒng)已成為當(dāng)今的一個熱點(diǎn)問題。近年來,，國際上許多大公司都提出相應(yīng)的解決方案,，但至今為止，這一領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)尚未成熟,。針對目前利用公共電話,、國際互聯(lián)網(wǎng),、有線電視網(wǎng)或者電力網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的智能家居系統(tǒng)的局限性，本文提出一種基于GSM技術(shù)的低成本智能家居系統(tǒng),，將給普通居民家庭生活方式帶來變革,。
　　智能家居系統(tǒng)采用電子傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù),，對用戶提供全方位的服務(wù),同時(shí)對住房內(nèi)情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)管理,。它包括家庭內(nèi)部傳輸系統(tǒng)、家庭接入系統(tǒng)及智能傳感/ 執(zhí)行設(shè)備等幾個部分,。
　　智能家居系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：
　　(1)住宅保安監(jiān)控報(bào)警(警情報(bào)知),。
　　(2)火警、煙警,、有毒氣體泄露報(bào)警,。
　　(3)閥控功能:有線電視信號、水,、煤氣,、各類家用電器通/ 斷控制。
　　(4)室內(nèi)空氣,、溫度,、濕度、光線的自動調(diào)節(jié)功能,。
　　(5)聲音報(bào)警,。
　　(6)GSM遠(yuǎn)程報(bào)警。
1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及工作過程
　　智能家居系統(tǒng)由系統(tǒng)主機(jī),、系統(tǒng)分機(jī),、GSM模塊、無線發(fā)射收發(fā)模塊等部分組成,。其中,，系統(tǒng)主機(jī)通過GSM模塊與用戶的手機(jī)進(jìn)行通信。其結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示,。主機(jī)與分機(jī)通過無線傳輸" title="無線傳輸">無線傳輸組成星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),。系統(tǒng)主機(jī)通過本地?zé)o線傳輸網(wǎng)絡(luò)同系統(tǒng)分機(jī)進(jìn)行通訊、控制命令傳輸和信息反饋,。

　　該系統(tǒng)正常工作時(shí),，首先由主機(jī)采集傳感器數(shù)據(jù)，并且判斷是否發(fā)生異常情況,，如果發(fā)生異常情況則通過GSM模塊向用戶發(fā)送相應(yīng)的報(bào)警信息,，并根據(jù)不同的異常情況發(fā)出不同聲音報(bào)警。如果主機(jī)無異常情況,，則主機(jī)通過無線模塊按順序向各分機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)采集" title="數(shù)據(jù)采集">數(shù)據(jù)采集命令,，分機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,，將采集結(jié)果打包后發(fā)送回主機(jī)，主機(jī)判斷分機(jī)節(jié)點(diǎn)是否發(fā)生異常,，并進(jìn)行相應(yīng)處理,。此外，用戶還可以通過手機(jī)發(fā)送短信息" title="短信息">短信息進(jìn)行訪問,當(dāng)用戶接收到報(bào)警信息時(shí),，可以根據(jù)報(bào)警的種類向主機(jī)發(fā)送短信息,，對各被控量實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，主機(jī)提取短信息并譯碼后進(jìn)行相應(yīng)的操作,。
2 系統(tǒng)硬件
　　本系統(tǒng)的硬件主要分為系統(tǒng)主機(jī)與系統(tǒng)分機(jī)兩大部分,。系統(tǒng)主機(jī)硬件框圖如圖2所示，由凌陽單片機(jī)SPCE061,、傳感器單元電路,、固態(tài)繼電器" title="固態(tài)繼電器">固態(tài)繼電器控制電路、GSM模塊,、無線傳輸模塊,、語音報(bào)警模塊等組成,并由固態(tài)繼電器控制具體設(shè)備。

　　系統(tǒng)分機(jī)硬件框圖如圖3所示,，由凌陽單片機(jī)SPCE061,、傳感器單元電路、固態(tài)繼電器控制電路,、無線傳輸模塊等組成,并由固態(tài)繼電器控制具體設(shè)備,。

2.1 SPCE061單片機(jī)
　　SPCE061A 是凌陽科技推出的16位微控制器。SPCE061A內(nèi)嵌32K字的閃存(FLASH),。較高的處理速度使μ′nSPTM能夠非常容易,、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。以μ′nSPTM為核心的SPCE061A微控制器適用于數(shù)字語音識別領(lǐng)域,，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示,。

2.2 GSMSMS手機(jī)短消息模塊
　　GSMSMS模塊是“中國電子技術(shù)信息網(wǎng)”(www.cetinet.com)最新推出的系列產(chǎn)品,，該產(chǎn)品是在原GSMGPS模塊的基礎(chǔ)上改進(jìn)的通用產(chǎn)品,。GSMSMS模塊由市面上的廉價(jià)手機(jī)和通訊適配電路組成，性能價(jià)格比高于GSMGPS,。GSMSMS模塊利用手機(jī)短消息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,，是目前各種利用電臺做無線數(shù)傳的理想替代產(chǎn)品。GSMＧＰＳ模塊可廣泛用于遙控,、遙測,、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、防盜報(bào)警,、交通運(yùn)輸監(jiān)控管理,、廣告信息發(fā)布等場合,。由于GSMSMS模塊不受地域限制，將其應(yīng)用于GPS系統(tǒng)是非常理想的設(shè)計(jì)方案,。另外,，GSMSMS模塊使用方便，可以直接跟單片機(jī)的UART接口,，并且生產(chǎn)商可以提供詳細(xì)的GSMSMS模塊通信協(xié)議及相關(guān)調(diào)試軟件,，用戶只要根據(jù)協(xié)議操作即可。
2.3 無線數(shù)據(jù)傳輸電路
　　無線數(shù)據(jù)傳輸電路采用PTR2000無線傳輸模塊,，其顯著特點(diǎn)是所需外圍元件少, 因而設(shè)計(jì)非常方便,。該模塊內(nèi)部集成了高頻發(fā)射、高頻接收,、PLL 合成,、FSK調(diào)制/ 解調(diào)、參量放大,、功率放大,、頻道切換等功能,因而是目前集成度較高的無線數(shù)傳產(chǎn)品。PTR2000 的出現(xiàn)使人們擺脫了傳統(tǒng)無線產(chǎn)品設(shè)計(jì)的困擾,。該器件優(yōu)異的特性使得它非常適合于便攜及手持產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中,。另外, 由于它采用了低發(fā)射功率、高靈敏度的設(shè)計(jì),因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證, 是目前低功率無線數(shù)傳的理想選擇,。
2.4 語音報(bào)警電路
　　SPCE061單片機(jī)具有語音功能,，通過調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的API函數(shù)很容易實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警。語音報(bào)警可以起到嚇阻等作用,。2.5 看門狗電路
　　SPCE061單片機(jī)內(nèi)置看門狗電路,。通常，在單片機(jī)的工作現(xiàn)場可能有各種干擾源,，這些干擾源可能導(dǎo)致程序跑飛,、死機(jī)或者程序不能正常運(yùn)行。如果不及時(shí)恢復(fù)或使系統(tǒng)復(fù)位, 就容易造成損失,?？撮T狗電路的作用就是在程序跑飛或者死機(jī)時(shí),有效地使系統(tǒng)復(fù)位以恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.6 顯示模塊
　　顯示模塊采用凌陽公司的一款128×64點(diǎn)陣的液晶模組,，驅(qū)動芯片是凌陽公司生產(chǎn)的SPLC501,。此液晶模組的面板采用STN(Super Twisted Nematic)超扭曲向列技術(shù)制成，并且由128 Segment和64 Common組成,。該液晶模組接口簡單,，使用方便，且可以完成很多液晶特效功能,。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　本系統(tǒng)軟件采用匯編語言與C語言混合編程實(shí)現(xiàn),，主要包括主機(jī)和分機(jī)兩部分,。
　　系統(tǒng)主機(jī)程序主要包括無線數(shù)據(jù)傳輸程序、傳感器數(shù)據(jù)采集程序,、GSM模塊通信程序,、語音報(bào)警程序、顯示程序,、鍵盤輸入程序,、看門狗程序、系統(tǒng)初始化程序,、意外事件處理程序等,。主機(jī)程序流程圖如圖5所示。

　　由于該系統(tǒng)采用的是一對多的雙向數(shù)據(jù)傳輸,，因此每個分機(jī)都有標(biāo)識自己的地址碼,。其通訊軟件主要分為兩部分：主機(jī)與分機(jī)的無線通訊軟件；單片機(jī)與GSMSMS模塊的串行通訊軟件,。程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是主機(jī),、分機(jī)間無線通訊的準(zhǔn)確性。在程序設(shè)計(jì)中,采用通訊協(xié)議(Protocol) 的做法,，由主機(jī)發(fā)出地址碼與操作指令,通知各分機(jī)采集數(shù)據(jù),同時(shí)進(jìn)行校驗(yàn),。每個分機(jī)都編有不同的地址碼，主機(jī)發(fā)送地址碼和操作指令時(shí)采用廣播通訊的方式,，只有該地址碼與分機(jī)自身的地址碼相同時(shí),，表示主機(jī)查詢的就是該分機(jī),同時(shí)發(fā)送應(yīng)答信號,并準(zhǔn)備接收命令；而主機(jī)將收回的應(yīng)答信號與發(fā)出的地址碼相比較,不同則給出一次錯誤的信息,，相同則可以控制已叫通的分機(jī),，這時(shí)已叫通的分機(jī)繼續(xù)接收主機(jī)發(fā)送的操作命令，并依據(jù)指令采集數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)整理,、打包后通過PTR2000發(fā)送給主機(jī),直到接收到主機(jī)發(fā)來的執(zhí)行完成命令為止,。SPCE061單片機(jī)與GSMPSMS模塊和無線通信模塊PTR2000都通過串口進(jìn)行通信，因此串口采取分時(shí)復(fù)用,。分機(jī)程序流程圖如圖6所示,。