基于GSM技术的智能家居系统的设计
智能家居毕业论文
基于GSM智能家居控制系统的设计物理与电子信息工程系电子信息工程专业张彪指导老师张华林摘要论文中介绍了一种智能家居控制的新方法，详细的论述了系统的组成及实现原理。
以STC12C5A60S2单片机作为主控制芯片，使用GSM模块TC35i发送短信息和接收短信息，实现了手机终端和智能家居控制系统远距离全双工通信。
使用红外热式传感、MQ2煤气传感器、MQ5烟雾传感器采集家中的安全信息并将险情发送至用户的手机上。
系统可以用手机短信定时控制家电，也可以利用VB上位机通过CC1100无线传输模块定时控制家电。
关键词：智能家居；单片机；远程控制；GSM1 引言随着通信技术、嵌入式技术、网络技术的迅猛发展，生活节奏不断加快使人们对智能化的家庭居住环境提出了更高的要求。
目前市场上各种智能化家居控制系统的产品层出不穷，其中大部分产品是以电话线作为载体的，对电话线的依赖较高。
但目前现状是电话家庭用户的数量正逐步减少，且电话线路容易遭到破坏，同时受到地区限制，故这种智能化家居产品中有存在一定的局限性和安全隐患。
但随着GSM 移动网络通信的普及和移动通信应用领域不断扩大以及手机用户的日益增多，为利用GSM 网络研制智能化家居系统提供了一种新的途径。
2 系统的设计要求2.1 系统的设计要求系统设计要求主要有：（1）能够用PC机和远程终端定时和立即控制多路家电的电源开关；（2）具备监控家庭中的安全信息并能把险情随时通知用户。
2.2 设计的基本思路设计一个实用智能化家居控制系统，按照系统设计的基本要求，可分为5个主要模块，分别是：远程控制模块、液晶显示模块、无线射频CC1100模块、实时时钟模块、六路继电器控制模块。
其中远程控制模块是使用短信息或者电话远程控制家用电器（包括定时和立即控制）。
CC1100模块是实现上下位机数据中转，因此PC机可以实现短距无线传输控制家电。
实时时钟模块为定时控制家电提供时间参考，系统实现的大部分功能需要软件控制。
基于GSM网络的智能家居系统设计
线路易被破坏 ， 故此类产品有一定局限性 。Ｇ Ｍ 网 Ｓ 络覆盖范围的广阔化、无缝化以及手机的 日益普及 为基于 Ｇ Ｍ 网络的智能家居系统提供 了巨大的应 Ｓ
用空 间 。
兰苎竺 卜 兰兰 一
一
本文 所 介绍 的基 于 Ｇ Ｍ 网络 的智 能 家 居 系 统 Ｓ
一
模块组 成 。 具 体 的工作 流程 为 ：系统 首先 对微 处 理 器 的 串 口、 中断和无线 通信 模块 初始 化 ， 处 理器 不 断监 测 微 有没有 新短信 来 。 当检 测到 有新 短信 时 ， 设 置相 应 则
个热 点 问题 。 近年来 ， 内外各 种类 型 的智 能 家居 国
本系统数据采集模块主要是用来采集外 部信 息 ， 度传感 器 是用来 检测外 界 温度 ， 超过温 度 限 温 若 制， 则会出现“ 有火灾” 报警信息 ； 电传感器是用来 光 感 测 是 否有 异 物进入 ， 出现感 应 ， 会 出现 “ 人 若 则 有
２ 硬 件设计
系统从结构 上 可划分 为 家居 安 防和家 居控 制 两
个部分 。家居安防部分硬件 电路设计 主要包括 ： 数 据采集模块、 数据处理模块 、 无线通信模块 、 显示模 块、 语音报警模块 ； 家居控制部分硬件电路设计主要
包括 ： 制模 块 。 控
基
于
０
∽
２１ ．数据采集模块
Ｋｅ ｗｏ ｄ Ｓ ｒ Ｈｏ ； Ｍ ｏ ｕ ｅ Ｒｅ ｔ ｎ ｒ ｌ ｙ ｒ ｓ： ｍａ ｍｅ ＧＳ Ｍ ｄ ｌ ； ｍｏ ｅＣｏ ｔｏ ｔ
０ 引言 随着 我 国经济 的快速增 长 ，快 节 奏 的生 活使 得 人 们越来 越 注重生 活 的质量 和 品位 。怎样 建立 一 个 高 效率 、低 成本 的智能家居 系统 已成 为 当今 世界 的
基于GSM网络的智能家居监控系统设计与实现
二、文献综述
近年来，关于智能家居网关系统研究取得了一定的成果。然而，现有研究主 要集中在局域网内的通信，对于广域网（Internet）与全球移动通信系统（GSM） 相结合的研究较少。此外，多数研究集中在硬件设计和协议优化，缺乏对系统稳 定性、可靠性和用户使用体验的全面评估。因此，本研究旨在弥补上述不足，设 计并实现一个稳定、可靠、易用的基于Internet与GSM的智能家居网关系统。
参考内容三
引言
随着科技的不断发展，无线通信技术在智能监控领域的应用越来越广泛。其 中，基于GSM网络的智能监控模块因其远程监控、实时性高等优点而受到青睐。 本次演示将介绍GSM网络的智能监控模块的设计，并分析其应用优势、核心内容、 注意事项及总结。
概述
GSM网络的智能监控模块是一种基于移动通信技术的远程监控解决方案。它 利用GSM网络进行数据传输，实现对远程目标的实时监控。智能监控模块具有体 积小、功耗低、稳定性高等优点，被广泛应用于家庭、工厂、仓库等场所的安防 监控系统。
三、研究问题和假设
本研究的主要问题是如何设计并实现一个基于Internet与GSM的智能家居网 关系统，以满足高稳定性、可靠性和用户友好性的需求。假设通过优化软硬件设 计和引入GSM模块，可以提高系统的稳定性和可靠性，同时提升用户使用体验。
四、研究方法
本研究采用文献调研、实验测试和性能评估等方法。首先，对相关文献进行 综述和分析。其次，设计和实现一个基于Internet与GSM的智能家居网关系统， 包括硬件平台、软件系统和GSM模块。最后，对所设计的系统进行实验测试和性 能评估，以验证系统的稳定性和可靠性。
核心内容
1、模块的材料和硬件设计
智能监控模块的硬件部分主要包括主控制器、GSM模块、传感器等。主控制 器负责处理传感器采集的数据并控制GSM模块进行数据传输。GSM模块则负责实现 无线通信功能，将数据发送至指定号码。此外，还需要考虑内存、电压、接口等 硬件参数，以确保模块的稳定性和兼容性。
基于GSM和AVR单片机的智能家居控制系统
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图 ２
三极管集 电极的负载继 电器吸合线 圈在三极管截止 时会产 生一个 很高的反峰 电压 ，在吸合线 圈两端 并接一个二极管 Ｄ１，其用途是释放 反峰 电压，保护三 极管 和 Ｉ／０口不会 被反 峰电压击 穿 ，提高 系统的 可 靠 性
电 路 三 个 主 要 部 分 ， 以 下 为 部 分 关 键 程 序 段 。
ｆｏｒ（ａ＝Ｏ：ａ＜４；ａ＋＋）
｛ｉｆ（！（ｔｍｐ［ａ］＝＝ｎｅｉｒｏｎｇ３［ａ］）） ａ＝３０；
ｉｆ（ａ＝＝３） ｗ＝１；
／／短 信 内容 检 测 ， 验证 密 码 和 指 令
）
ａａ＝０；／／关 闭 ＡＡ
ｉ＝０；
（２）红外探测报警模 块 本 系 统选 用 了 反 射 红 外 探 测 器 ，９Ｖ电源 供 电， 其 特 性 为 当 光 电 开 关 发出的光线在探测距离 内未被反射时 ，ＯＵＴ输出 ９Ｖ高电平 ；当光电 开关发 出的光线 在探测 距离 内被反射 时，ＯＵＴ输 出ＯＶ低电平。当有人 从探头 的前面经过时 ，就会 产生一个低 电平信号 ，进而触 发单片机 向 主 人 发送 报 警 的 短 信 程 序 。 （３）系 统 硬 件 电路 系 统 硬 件 电 路 部 分 效 果 图 如 图 ４：
令 ），单片机模 块和 ＧＳＭ模块通讯 ，单片机通过控制继 电器来控制 ２２０Ｖ
电器 （这 里 演 示 用 的 是 普 通 台 灯 ）。 在 ＧＳＭ模块 中插 入一张普通 的手机 卡并上 电即可。用另外任何一
基于GSM技术的智能家居远程监控系统的设计
博
【 摘要 】研究基于Ｇ Ｓ Ｍ （ 全球移动通信 系统）技术 构建 智能家居远程监控系统 的方法 ，着 重讨论Ｇ Ｐ Ｒ Ｓ Ｍ ２ ２ 通信模块及报警控制模块的硬件设计方法，讨论基于Ａ Ｔ
１ ． 前 言
庭 防 盗 、 消 防 、 门 禁 等 探 测 器 的报 警 信 系统 整 体结 构框 图如 图ｌ 所示 。 本系 统无 线通 信部 分拟采 用 谱 图显 显 示 出来 ， 以确 定程 序运 行 有 无错 误 。
系 统整 体测 试结 果如 表 １ ，表２ 所示。 经 数 据 分 析 ， 幅 度 、 相 位 的 误 差 值 都 在２ ％ 以 内，满 足一 般 实验 需 求 。
５ ． 结语
备 、 照 明系 统 、 窗帘 控制 、空 调控 制 、安 和 高性价 比的优 点 。
的Ａ Ｔ 命 令来 控制 模 块 ，实 现单 片机 与 手机 用 户 之 间的 短信 息 的收发 通 信 。
主控 模 块 采用 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ 单片 机 ，依 照
防 系 统及 三 表抄 送 等 ）连 接 到 一起 ，提 供 家 居环 境 可 编程 定时 控制 等 多 种 功能 。与 适 性得 到 了极 大 提升 “ 。 监 控 系统 ，采用 单 片 机作 为 中 央处 理 器 ，
以Ｇ Ｓ Ｍ 短 信 息 的 方 式 进 行 无 线通 信 ， 实现 系 统 的 状态 信 息 以短 信 息形 式 发送 给 用户
对 智 能家 居 设备 的远程 监 控 ，可 以接 收家 手 机 。基 于 Ｇ Ｓ Ｍ 技 术 的 智 能 家 居远 程 监 控 信 号采 集 到单 片 机 ；消 防报 警模 块 将 烟感
舒 适 、 安全 、便利 、环保 的居 住 环境 。智 熟 、 覆 盖面 广 ，所 以基 于 Ｇ Ｓ Ｍ 技 术 的 智 能 频段 工作 ，能 提 供 宽 带 的Ｇ Ｓ Ｍ 应 用 ，能进 能家 居将家 中的各种 设备 （ 如 音 视 频 设 家 居 远 程 监控 系 统具 有 方便 、快捷 、高 效 行语 音和 数 据 的传 输 。用 户 可 以利用 标 准
基于GSM的远程家居监控系统的设计
ＷＡ Ｇ Ｙ ｄ ｎ Ｙ Ｎ Ｈｏｇ—ｓｅ ｇ ，Ｉ ｉｇ— ｉｇ ，Ｈ ｉｏ ｈ ｎ Ｎ ｕ— ｏｇ ， Ｉ ｎ ｈｎ ＬＵ Ｊ ｎ ｊ Ｓ Ｉ ａ —ｃｕ ｎ Ｘ
（ ． ｏｌ ｅｏ ｆｒ ａ ｏ １ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎｏｍ ｔ ｎ＆ Ｅｅｔｃ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ ｈｎ ｎｖｒｉ ｆ ｎｎ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ； ｅ Ｉ ｉ ｌｃ ａ Ｅ ｇ ｅ ｎ 。Ｃ ｉａＵ ｉｅｓｙｏ Ｍｉｉｇａ ｄＴ ｃ ｎｌ ｙ ｉ ｒ ｎ ｉ ｔ ｏ ２ ｎｅｎｔ ｆ ｈｎ ｓ（ ｅｃｐｉｎＭｉ ）Ｒ ｓａｃ ｅｔｒＸ ｚｏ ｉｎｓ ２ ０ ８ Ｃ ｉａ ．Ｉｔ ｅ ｏ ｉｇ Ｐ ｒｅｔ ｎ ｒ Ｔ ｏ ｅ ｅｅｒｈＣ ｎｅ ， ｕｈｕＪ ｇｕ２ １０ ， ｈｎ ） ａ
基于GSM技术的智能家电控制系统的研究
３ ． ２ Ｇ Ｓ Ｍ 模块
本系统 的Ｇ Ｓ Ｍ 模 块采用华为公司的Ｇ Ｔ Ｍ ９ ０ ０ 一 Ｂ 。 Ｇ Ｔ Ｍ ９ ０ ０ 一 Ｂ 是一款三频段Ｇ Ｓ Ｍ ／ Ｇ Ｐ Ｒ Ｓ 无线模块 ， 它支 持标准 的
Ａ Ｔ 命令及增强Ａ Ｔ 命令， 适用于高速数据传输 。 它提供Ｕ Ａ Ｒ Ｔ 接 口，
（ ６ ）： ７ ５ ７ － ７ ５ ９ ．
指 导老 师： 梅斌 。
头
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基于ＧＳ Ｍ技术 的智能家 电控制 系统的研究
曹晴雯 解立枝 （ 湖北师范学院， 湖北 黄石 ４ ３ ５ ０ ０ ￣
摘 要 ： 本 文指 出了利用基 于Ｇ ｓ Ｍ 手 机 的短信功 能 实现 对 家电的远 程 控制 的可 实施 性 和优 越 性 。 本 文 围绕 基于 Ｇ ｓ Ｍ 技 术 的智 能 家电控 制 系 统 这一 课 题 ， 提 出了系统 的总体 架 构设 计， 详 细 的介 绍 了系统 的功 能， 并 就 硬件 和 软件 两大模 块 分 别提 出了 设 计思路 。 文 中指 出利用 基于
Ｎ
． ３用户手机模块 系统主要 由单片机 、 Ｇ Ｓ Ｍ 、 传感 器等模块组 成。 采用２ ２ ０ Ｖ 交 ４
开始
Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２上 电 ，开始工作
传 感器 检测 到 异常信号 ？
行解码后 ， 驱 动控制 电路完 成用户指令， 并通
过Ｇ Ｓ Ｍ 模 块向用户发送 回应短信。
３ 系统硬件模块设计
３ ． １控制模块
本 设计 采用 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 作为系统 的控 制核 心。 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 与Ｇ Ｓ Ｍ 模块 （ Ｇ Ｔ Ｍ ｇ Ｏ ０ 一 Ｂ ） 之 间采用
基于GSM网络的智能家居控制系统的设计
２系统 的硬件组 成
ＧＳＭ 系 统 是 目 前 基 于 时 分 多 址 技 术 的
移 动通 信 体 系 中 比较 成 熟 、 善 、 用 最 广 完 应 泛 的 一 种 系 统 ， 于 ＧＳＭ 短 信 息 功 能 可 以 基 做 成 传 输 各 种 监 测 、 控 数 据 信 号 和 控 制 监 命 令 的 数 据 通 信 系 统 ， 之 目前 短 信 息 使 加 用 的 普 及 程 度 ， 此 采 用短 信 息 的 方 式 传 因 输 数 据 将 是 一 个 实 现 远 程 传 输 数 据 的新 的 切 人 点 。 系 统 以 单 片 机 与 ＧＳＭ 通 信 模 块 本 Ｔｃ３ 为核 心 来 实 现 数 据 传 输 、 居设 备 的 ５ 家 远 程 控 制 ， 系 统 采 用 短 信 息 的 方 式 传 输 该 数 据 ， 有 使 用 灵 活 、 行 可 靠 、 本 低 廉 具 运 成 等 特 点 。 如对 空 调 的 远 程 控 制 ， 以先 通 比 可 过 短 信 息 采 集 室 内 气 温 ， 后 再 根 据 系 统 然 返 回 的 室 温 数 据 决 定 是 否 开 启 空 调 ， 系 本 统 不 仅 不 需要 对 空 调 进行 改 装还 能 保 证 控
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基于 GSM 技术的智能家居系统的设计
来源：电子技术应用 作者：曾志永 凌振宝 王 君
摘要：介绍了利用 GSM 技术、计算机技术、控制技术和电子技术研制的一套智能家居系统，实现了对室 内环境信息（如温度、湿度、光亮度）的实时监控与险情报警（如火警、被盗、可燃气体泄漏） ，并通过 G SM 模块完成了远程信息监控。
关键词：智能家居 GSM 技术 SPCE061 单片机 传感器
为给人们提供一个更加舒适、便捷、高效、安全的生活环境，建立一个高效率、低成本的智能家居系 统已成为当今的一个热点问题，近年来，国际上许多大公司都提出相应的解决方案，但至今为止，这一领 域的国际标准尚未成熟。
针对目前利用公共电话、国际互联网、有线电视网或者电力网实现的智能家居系 统的局限性，本文提出一种基于 GSM 技术的低成本智能家居系统，将给普通居民家庭生活方式带来变革。
智能家居系统采用电子传感技术、计算机技术和信息传输技术，对用户提供全方位的服务，同时对住 房内情况进行远程监控和实时管理。
它包括家庭内部传感系统、家庭接入系统及实时管理。
它包括家庭内 部传感系统、家庭接入系统及智能传感/执行设备等几个部分。
智能家居系统应具有以下功能： （1）住宅保安监控报警（警情报知）。
（2）火警、烟警、有毒气体泄露报警。
（3）阀控功能：有线电视信号、水、煤气、各类家用电器通/断控制。
（4）室内空气、温度、湿度、光线的自动调节功能。
（5）声音报警。
（6）GSM 远程报警。
1 系统的总体结构及工作过程 智能家居系统由系统主机、系统分机、GSM 模块、无线发射收发模块等部分组成。
其中，系统主机 通过 GSM 模块与用户的手机进行通信。
其结构图如图 1 所示。
主机与分机通过无线传输组成星形拓扑结 构。
系统主机通过本地无线传输网络同系统分机进行通讯、控制命令传输和信息反馈。
该系统正常工作时，首先由主机采集传感器数据，并且判断是否发生异常情况，如果发生异常情况则 通过 GSM 模块向用户发送相应的报警信息，并根据不同的异常情况发出不同声音报警。
如果主机无异常 情况，则主机通过无线模块按顺序各向分机发送数据采集命令，分机进行数据采集，将采集结果打包后发 送回主机，主机判断分机节点是否发生异常，并进行相应处理。
此外，用户还可以通过手机发送短信息进 行访问，当用户接收到报警信息时，可以根据报警的种类向主机发送短信息，对各被控量实现远程控制，
主机提取短信息并译码后进行相应的操作。
2 系统硬件 本系统的硬件主要分为系统主机与系统分机两大部分。
系统主机硬件框图如图 2 所示，由凌阳单片机 SPCE061、传感器单元电路、固态继电器控制电路、GSM 模块、无线传输模块、语音报警模块等组成， 并由固态继电器控制具体设备。
系统分机硬件框图如图 3 所示，由凌阳单片机 SPCE061、传感器单元电路、固态继电器控制电路、 无线传输模块等组成，并由固态继电器控制具体设备。
2．1 SPCE061 单片机 SPCE061A 是凌阳科技推出的 16 位微控制器。
SPCE061A 内嵌 3 2K 字的闪存（FLASH）。
较高的处理速度使μ’nSP TM 能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号， 以μ’nSP TM 为核心的 SPCE061A 微控制器适用于数字语音识别领域，其内部结构如图 4 所示。
2．2 GSMS MS 手机短消息模块 GSMSMS 模块是“中国电子技术信息网”（）最新推出的系列产品，该产品是在原 GSMGPS 模块的基础上改进的通用产品。
GSMSMS 模块由市面上的廉价手机和通讯适配电路组成，性能 价格比高于 GSMGPS。
GSMSMS 模块利用手机短消息系统进行数据传输，是目前各种利用电台做无线数 传的理想替代产品。
GSMGPS 模块可广泛用于遥控、遥测、工业数据采集、防盗报警、交通运输监控管 理、广告信息发布等场合。
由于 GSMSMS 模块不受到域限制，将其应用于 GPS 系统是非常理想的设计 方案。
另外，GSMSMS 模块使用方便，可以直接跟单片机的 UART 接口，并且生产商可以提供详细的 G SMSMS 模块通信协议及相关调试软件，用户只要根据协议操作即可。
2．3 无线数据传输电路
无线数据传输电路采用 PTR2000 无线传输模块，其显著特点是所需外围元件少， 因而设计非常方便。
该模块内部集成了高频发射、高频接收、PLL 合成、FSK 调制/解 调、参量放大、功率放大、频道切换等功能，因而是目前集成度较高的无线数传产品。
PTR2000 的出现使人们摆脱了传统无线产品设计的困扰。
该器件优异的特性使得它非 常适合于便携及手持产品的设计中。
另外， 由于它采用了低发射功率、 高灵敏度的设计， 因而可满足无线管制的要求且无需使用许可证，是目前低功率无线数据的理想选择。
2．4 语音报警电路 SPCE061 单片机具有语音功能，通过调用标准的 API 函数很容易实现语音报警。
语音报警可以起到吓阻等作用。
2．5 看门警电路 SPCE061 单片机内置看门狗电路。
通常， 在单片机的工作现场可能有各种干扰源， 这些干扰源可能导致程序跑飞、死机或者程序不能正常运行。
如果不及时恢复或使系统 复位，就容易造成损失。
看门狗电路的作用就是在程序跑飞或者死机时，有效地使系统 复位以恢复正常运转。
2．6 显示模块 显示模块采用凌阳公司的一款 128×64 点阵的液晶模组，驱动芯片是凌阳公司生产的 SPLC501。
此 液晶模组的面板采用 STN（Super Twisted Nematic）超扭曲向列技术制成，并且由 128 Segment 和 64 Common 组成。
该液晶模块接口简单，使用方便，且可以完成很多液晶特效功能。
3 系统软件设计 本系统软件采用汇编语言与 C 语言混合编程实现，主要包括主机和分机两部分。
系统主机程序主要包括无线数据传输程序、传感器数据采集程序、GSM 模块通信程序、语音报警程 序、显示程序、键盘输入程序、看门狗程序、系统初始化程序、意外事件处理程序等。
主机程序流程图如 图 5 所示。
由于该系统采用的是一对多的双向数据传输，因此每个分机都有标识自己的地址码。
其通讯软件主要 分为两部分：主机与分机的无线通讯软件；单片机与 GSMSMS 模块的串行通讯软件。
程序设计的关键是 主机、分机间无线通讯的准确性。
在程序设计中，采用通讯协议（Protocol）的做法，由主机发出地址码 与操作指令，通知各分机采集数据，同时进行校验。
每个分机都编有不同的地址码，主机发送地址码和操 作指令时采用广播通讯的方式，只有该地址码与分机自身的地址码相同时，表示主机查询的就是该分机， 同时发送应答信号，并准备接收命令；而主机将收回的应答信号与发出的地址码相比较，不同则给出一次 错误的信息，相同则可以控制已叫通的分机，这时已叫通的分机继续接收主机发送的操作命令，并依据指 令采集数据，将数据整理、打包后通过 PTR2000 发送给主机，直到接收到主机发来的执行命令为止。
SP
CE061 单片机与 GSMPSMS 模块和无线通信模块 PTR2000 都通过串口进行通信，因此串口采取分时复 用。
分机程序流程图如图 6 所示。
对于本系统，目前已经完成了一套演示系统。
本系统充分利用了现有的 GSM 网络资源，通过在实际 GSM 网络中的试运行表明：该系统能够达到设计初期的各项要求，满足了智能家居安防要求。
该设计思想 也可应用到信息家电、智能小区、远程监控系统、环境自动监测系统、无人值守系统等应用领域。
。