项目名称 | 基于单片机的智能家居远程监控系统 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
申请经费 | 起止时间 | 2011.3.15-2012.3.15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
负责人 | 学号 | 姓名 | 年级 | 所在院系、专业 | E-mail | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
参加成员 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
指导老师 | 姓 名 | 职 称 | 所在院系 | E-mail | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 金属粘合剂 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
项目负责人获奖情况： | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
研究内容提要： 本课题拟以单片机技术，成熟的GSM通信网络和各种传感器的应用来实现智能家居环境监控系统。该系统能全天监控家居环境，由各传感器采样信息，经过处理器处理，实时以短信的方式报告信息，以便主人能采取及时有效的措施。对于家庭防火防盗有着现实的意义，保障财产安全等。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
一、项目申请理由 研究的目的和意义： 半带滤波器随着社会的发展，人们的安全意识越来越强，尤其是家居安全，一方面需要防止煤气泄露、火灾等意外事件的发生，一方面还需要防止强盗陌生人等的进入，这就对家居环境监测提出了较高的要求，所以要求有更加智能化的监控设备的产生，以保证人们的人身以及财产安全。 目前市场上的一些家居监控系统的价格非常高，普通老百姓承受不了如此高的价格，所以智能家居监控系统的普及率比较低，本课题的研究将会大幅度的降低其成本，使之真正的能进入每家每户，真正的使每家每户的财产安全得到保障。 二、项目研究内容 国内外本项目的研究状况： 目前远程监控主要有以下几种方式:短距离长线监控;通过市话网;通过 internet网络；通过自组网络(CDPD 网);通过数传电台等方式。短距离长线监控和通过自组网络(CDPD网)首先要自行建设通信网络，建网初期投资巨大，运营期间自主维护耗费人力物力较大，信号质量得以保证，效果好，相对运营费用高;通过市话网和internet方式以现有的网络为依托，无需自行建设通信网络，但是由于市话网和 internet难以达到工业现场覆盖面，接入网络受到限制，局限性很大，网络运行效果取决于网络运营商，线路安全不能得到保证，其通信效果好，信号量大，运营费用相对低廉;数传电台出现较早，应用很广泛，是一种不错的无线数传方式，但是建网初期投资巨大，数传电台的传输范围有限，而且容易受到空间无线信号的干扰，信号不能得到保障，但是数传电台信号传输实时性好，运行费用低。因此目前这些远程监控系统无论从成本、可靠性、稳定性、使用方便性、还是维护的难易程度等方面都不能最大限度的使人满意。 本系统把GSM网络引入到远程监控系统中，提出了基于PLC的GSM短消息的远程监控系统。GSM 网络是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟完善、覆盖面最广、功能最强、用户最多的移动通信网络。在本系统中由于GSM短消息业务不需要建立拨号连接，只需把待发的消息加上目的地址发送至短消息中心，再由短消息中心转发到GSM无线数传模块中，通过GSM模块与PLC的通信，实现数据(信息)的传递，最终实现对控制目标的监控。运用GSM短消息实现远程监控可靠性高、信号传播距离远、覆盖面积广，并且可以节省建网初期的巨额投资，运营期间无需维护网络，运行费用低廉。 目前基于GSM短信息的远程监控国内有很多研究，应用也很广泛，如利用GSM实现车辆远程监控和调度管理信息化、利用GSM进行棉田水分的远程监测、利用GSM进行机械设备的远程监控和故障诊断等，但这些远程监控系统的核心控制器件多采用单片机或DSP，而将PLC与GSM模块结合进行远程监控的研究很少，虽然单片机相比较PLC而言价格上有优势、在数据采集和数据处理方面优于PLC，但用单片机进行控制抗干扰能力差，稳定性和可靠性低、通用性、设计、安装、调试等方面都比PLC控制逊不少，例如:用单片机实现自动控制，一般要在输入、输出接口上做大量的工作，要考虑现场与单片机的连接、接口的扩展、输入/输出信号的处理、接口的工作方式等，其调试也比较麻烦。因此将PLC与GSM模块结合进行远程监控在安全性、稳定性要求较高的场合如:家居远程监控和汽车防盗远程监控方面，应用更为合理，设计、安装和调试也更为方便。 参考文献：[1] 杨士元.远程监控技术的发展[J].电子产品世界，2005，2：58 [2] 曹京生.PLC输入端扩展技巧[J].机械制造与自动化，2004，3：103-105 [3] 郑斌，威传辉.GSM数据传输装置的研究与实现[J].信息工程大学学报，2003，3：62-64 [4] 臧怀泉，李海生.基于GSM短消息的远程监控系统的设计与实现[J].燕山大学学报，2005，1第29卷，第一期：55-58 [5] 三菱电机公司.FX2N系列微型可编程控制器使用手册 [6] 邱公伟.可编程控制器网络通信及应用[M].北京：清华大学出版社，2000 [7] 王整风，谢云敏.可编程控制器原理与实践[M].上海：上海交通大学出版社，2007 [8] 廖常初.FX系列PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2007 [9] 吴军基，王文斌，张鹏.基于GSM短消息远程抄表系统研究[D].电力自动化设备，2006.4 第26卷：102-104 精密电阻箱[10] 邱文静.基于GSM短信的家居设施监控系统设计[D].硕士学位论文2005.6 [11] 谢惠玲，牛林，何燕.基于PLC的GSM/SMS通讯的实现[EB/OL]..热点论坛，2005 [12] 谢嘉奎.电子线路.北京:高等教育出版社[M]，1999，6.第四版 项目的创新点： 1.目前市场上常见的防盗报警系统的通信方式有电话拨号、以太网、集系统等等。但是它们有各自的缺点。本课题设计了基于GSM短信模块的智能家居环境监控系统，此系统可以解决这些隐患，让家庭防火防盗更及时、使用更方便。它不再依赖有线电话执行报警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，以最直观的中文短信息形式，直接把报警地点的反映到您的手机屏幕上。 2.当用户离家时，把系统置于工作模式，系统可以根据用户设定的时间，室内电灯开关、声音播放给盗犯一种家中有人的感觉，起到迷惑盗犯的目的，使其放弃偷盗意图。 3.此系统体积小，所用成本少，对于一般家庭都能接受。 研究详细内容、研究方案： 1．工作原理及硬件系统设计： 防火防盗探测器不断地进行采集，当在警戒范围内出现人体时、家中发生煤气泄漏或火灾时，信号处理电路向单片机输出信号，单片机与雉模块通信，短信通知家主。整套系统的硬件结构图如图1所示。 图1 系统总体结构图 （1）微处理器：此部分是以单片机为核心，用来控制A/D转换器的相应寄存器，并完成模拟信号到数字信号的转换、设定采样频率、同无线通讯模块交换数据等操作。本课题采用Atmel公司生产的AT89S52单片机，其CPU采用与MCS-51兼容的结构和指令系统。AT89S52是一款带有8 kB可在线编程Flash存储器的低功耗、高性能8位CMOS微控制器。AT89S52提供以下标准功能：8 KB的Flash存储器、256字节RAM、32根I/O引线、看门狗定时器、两个数据指针、3个16位定时器／计数器、一个六向量两级中断结构、一个全双工通讯端口、片内振荡器和时钟电路。上述功能能够满足系统硬件部分的设计要求。 （2）GSM模块：图2为GSM模块与单片机的连接示意图。 图2 GSM模块连接图 系统采用TC35I型号的GSM模块。TC35I短信模块是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM短信模块。在GSM网络日臻完善的今天，TC35I短信模块秉承了西门子一贯的优秀品质，它易于集成，使用它可以在较短的时间内花费较少的成本开发出新颖的产品。在远程监控和无线公话以及无线POS终端等领域都能看到TC35I短信模块无线模块在发挥作用，使用它产品的质量和性能可以得到保证。TC35I短信模块体积小、重量轻、低功耗和支持数据、语音、短消息及传真。支持电压范围：3.3 至4.4V 。电流消耗： 3.0 mA（睡眠） 10.0 mA（闲置）300 mA (通话，最高2.0 A) 100 μA（掉电）。TC35I短信模块输出功率：2W-类别4，for EGSM 900 和1W-类别1，for GSM 1800。TC35I短信模块机械特性： 尺寸： 54.5 x 36 x 6.75 mm 重量：17g 环境温度：–20°C to +55°C （GSM 11.10标准）。 数据特征: CSD 最大达到14.4 kbps、 USSD、 不透明模式。 译码方式： CS 1,2,3,4 TC35I短信模块接口： - 40 脚连接 - 电源接口 - SIM 3 V接口 - 标准RS232 双向接口 - 模拟语音接口0 50 欧姆天线连接器 图3 TC35I功能框图 （3）键盘和显示：为了实现系统发生警情时能够向指定的号码息的功能，则必须有键盘和LED显示，对对防盗报警系统进行电话号码的预设。本设计选用HD7279作为键盘显示驱动。该芯片支持64键盘和8位数码管动态显示，与传统的键盘显示芯片8279相比，外围芯片少，与CPU仅有4线串行通信，大大节约了CPU的I/O口的资源。 图4 HD7279结构图 （4）传感器：要实现防盗、防火、防燃气泄漏，相应的传感器是必不可少的，而无论是哪种传感器，其最终输出的都是开关量。 ①红外传感器 对于防盗传感器，本系统采用主动式红牌对射传感器，相对于传统的被动式热释红外传感器主支式对射红外传感器安装于门窗及一切需要设防的位置，采用多光束综合判断，当有一定体积的障碍物遮挡时，才被触发，极大的降低了传感器的误报。 ②烟雾传感器 本设计选用离子式烟雾传感器，它是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。 ③温湿度传感器 由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温湿度一体的传感器可以应用于此系统。温湿度传感器可以将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号。 在传感器与单片机之间，还有放大电路。使传感器采集的信号放大，通过A/D转换，给处理器信号。 图5 两级放大电路 （5）继电器：家用电器控制系统是用一个固态继电器来控制家电开关的，本设计可以通过ULN2003驱动继电器，继电器开关。 图6 继电器控制电路 （6）实时时钟：实时时钟芯片采用Dallas公司生产的DS1302，该芯片附加31字节静态RAM，可通过简单的串行总线与单片机进行通讯，实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31d时可自动调整，包括闰年，有效到2100年。可采用12h或24h方式计时，采用双电源供电，可设置备用电源充电方式，芯片为8引脚小型DIP封装。 图7 DS1302封装图 图8 DS1302结构图 （7）遥控器：为了实现用户在进入防区前或离开防区后能对系统的布、撤防状态进行改变，本设计选用了315M调幅遥控器，该遥控器具有以下优点：工作在业余频段，不用花钱购买频点；有效距离远，一般可达200-1000m；有丰富的地址供用户选择。 （8）报警电路 系统报警电路采用单片机驱动的蜂鸣器，如图9所示 图9 锋鸣器电路 （9）A/D转换：ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及与微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。下图10为AT89S52与8路A/D转换器ADC0809的接口电路。 图10 Adc0809与单片机接口电路 2、系统软件设计 系统主程序流程图如下图11所示 图11 主程序流程图 A/D转换流程图 ADC0809负责将电流形式的脉搏信号转变为脉冲数字信号，并传送至从单片机。转换过程如图12所示。 图12 A/D转换流程图 三、拟利用实验室资源 示波器、电压表、电流表、电烙铁、函数发生器、稳压源、计算机、单片机试验箱等实验室常用设备。 四、项目进度安排及预期成果
技术路线的可行性论证： 1.课题组成员在远程监控系统及其关键技术研究方面有着一定的积累，能够为课题的研究提供各种理论指导。 2.课题组成员熟悉各种传感器、51系列单片机的使用和开发流程，具备开展更深层次研发与设计的能力。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
五、项目经费预算与用途
六、项目预期成果 基于单片机的智能家居远程监控系统实物一件 论文一篇 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
七、项目诚信承诺 本项目负责人和全体成员慎重承诺，该项目研究不抄袭他人成果，不弄虚作假，先诚实做人，再诚信做学问和研究，按项目研究进度保质保量完成各项研究任务。 项目负责人签名： 项目组成员签名：电动自行车越来越受到人们的青睐 年 月 日 年 月 日 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
八、指导教师意见： 签 名： 年 月 日电动画舫船 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
九、院系意见： 签名盖章： 年 月 日 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
十、学校意见： 签名盖章： 年 月 日 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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本文发布于:2023-06-02 06:59:47，感谢您对本站的认可！
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