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些改进，采用自适应分频方法，简化了电路结构，提高了系统可靠性；测量精度可达１０－７数量级，测量范围从０．１Ｈｚ到５０ＭＨｚ，实现了高精度、宽范围的测量。而在实际设计中，通过使用ＰＣ１０４总线和ＦＰＧＡ芯片等技术，使整个系统具有体积小、功耗低、便于携带等特点，可以方便地应用到野外条件下的频率测量和校准中。 参考文献
１乔长安，陈运涛，张富平等．等精度频率测量方法．火力与
指挥控制，２００３（２８）
２张志明，李蓉艳．基于ＰＣ总线的高精度频率测量卡设计．微型机与应用，１９９９（２）
３宋万杰，罗丰，吴顺君．ＣＰＬＤ技术及其应用．西安：西安电子科技大学出版社，２００１
４夏宇闻．复杂数字电路与系统的ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ设计技术．北京：北京航空航天大学出版社，１９９８
（收稿日期：２００５－０３－２９）
ＧＳＭ短信息
服务中心
系统主机
……
图１系统的总体结构
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。它包括家庭内部传输系统、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向各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
基于ＧＳＭ技术的智能家居系统的设计
曾志永，凌振宝，王君
（吉林大学地球信息探测仪器教育部重点实验室，长春１３００２６）
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ＧＳＭ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
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《电子技术应用》２００５年第９期本刊邮箱#ｅｔａ＠ｎｃｓｅ．ｃｏｍ．ｃｎ
各种家电控制
湿度传感器温度传感器有毒气体
传感器
防盗传感器光照度
传感器
看门狗
模
数
转
换
ＳＰＣＥ０６１
单片机
数／模转换
ＧＳＭ模块
ＬＣＤ显示
语音报警
无线传输
模块
键盘模块图２主机硬件结构框图
铣床主轴湿度
传感器
各种家电控制
防盗传感器光照度传感器
ＳＰＣＥ０６１
单片机
温度
传感器
有毒气体
传感器
无线传输
模块
图３分机硬件结构框图
ＩＣＥ＿ＥＮ
ＩＣＥ＿ＳＣＫ
ＩＣＥ＿ＳＤＡ
ＶＣＰ
ＸＩ／Ｒ
ＸＯ
控制器
μ′ｎＳＰＴＭ
ＩＣＥ
ＦＬＡＳＨ
ＲＡＭ
锁相环
实时
时钟
低电压监测
低电压复位
双１６位
定时器
７通道
１０位ＡＤＣ
双通道１０位
ＤＡＣ
串行输入
输出接口
３２管脚通用输入输出端
ＩＯＡ１５～０ＩＯＢ１５～０
ＭＩＣ＿ＩＮ
ＡＵＤ１
ＡＵＤ２
图４ＳＰＣＥ０６１结构框图
户还可以通过手机息进行访问，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。
２．１ＳＰＣＥ０６１单片机
ＳＰＣＥ０６１Ａ是凌阳科技推出的１６位微控制器。ＳＰＣＥ０６１Ａ内嵌３２Ｋ字的闪存（ＦＬＡＳＨ）。较高的处理速度使μ′ｎＳＰＴＭ能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号。以μ′ｎＳＰＴＭ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。
２．２ＧＳＭＳＭＳ手机短消息模块
ＧＳＭＳＭＳ模块是“中国电子技术信息网”（ｗｗｗ．ｃｅｔｉｎｅｔ．ｃｏｍ）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模块不受地域限制，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ＧＳＭＳＭＳ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传的理想选择。
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看门狗电路
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
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开始
系统初始化设置用户手机号码
风暖加热器传感器采样
是否异常？
点名分机１
是否异常？
点名分机Ｎ
是否异常？
ＧＳＭ报警
语音报警
开关量控制
接收新信息？
关机？
结束
茂发跳跳糖相应处理
ＮＹ
Ｙ
Ｙ
ＮＮ
ＹＮ
ＹＮ
图５主机程序流程图
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（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）超扭曲向列技术制成，并且由１２８Ｓｅｇｍｅｎｔ和６４Ｃｏｍｍｏｎ组成。该液晶模组接口简单，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完成命令为止。ＳＰＣＥ０６１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、远程监视系统、环境自动监测系统、无人值守系统等应用领域。参考文献
１王君，凌振宝．传感器原理及检测技术．长春：吉林大学
出版社，２００３
２罗亚非．凌阳十六位单片机应用基础．北京：北京航天航空
大学出版社，２００３
抗菌防臭袜
３谭家玉，郑大宇．单片机原理及接口技术．哈尔滨：哈尔滨
工业大学出版社，２００３
４凌振宝，王君，邱春玲．基于ＧＳＭ技术的粮库温度检测
系统设计．仪器仪表学报，２００３（４增上）：１７２～１７４
５凌振宝，王君，邱春玲．基于ＭＳＰ４３０单片机的智能变送
器设计．仪表技术与传感器，２００３（８）：３２～３３
（收稿日期：２００５－０３－２９）
图６分机程序流程图
开始
系统初始化
主机点名？
对各传感器采样
是否异常？
开关量控制
应答主机
关机？
变压器防盗器结束
ＹＮ
Ｎ
Ｎ
Ｙ颗粒级配
Ｙ３３
