基于单片机的智能家居近远程控制开关系统设计
课题来源：2018年度“创新强校工程”项目（项目编号：CJ18CXQX028）,课题名称：基于PM2.5智能环境检测系统
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摘要：当今时代，随着计算机技术、电子技术、网络技术、通信技术以及大规模集成电路的飞速发展，社会经济水平和社会生活水平得到不断提高，人们对高品质生活质量的追求欲望急为迫切，与此相配套的基于单片机的智能家居远程开关控制系统系列产品越来越受到企业和用户的青睐。本文是基于手机模块SIM900A和蓝牙模块HC-05的智能家居近远程控制开关系统设计，满足用户对家庭环境安全情况实时了解，利用GSM网络以短信息形式远程实现防火、防盗、对部分家电进行远程控制。利用蓝牙模块近程对家用电器进行智能控制。
关键词：单片机；智能家居；控制开关
0引言
当前，国内大部分家用电器开关仍旧是传统的机械式按键开关。原因是传统式的电器开关开发周期短，制作成本低，方案成熟，因而在很长一段时间内，在国内市场上都是传统开关占据着主要的市场份额。最近几年来很多公司已经开始投入研发近远程智能化家居控制开关。
1 智能家居近远程控制开关系统的组成
为了能够实现对家庭环境量如温湿度、烟雾及气体泄漏、防盗等功能进行监控和检测。该设计是一款以单片机为主控芯片，以GSM网络和蓝牙为通信载体的智能家居控制开关系统。如图1所示，STC51单片机最小系统（能够使单片机正常工作的基本电路）、SIM900A GSM模块（负责收发短信，实现远程监控和控制）、HC-05蓝牙模块（实现近程控制）、HC-SR501热释电传感器（该模块用于安防，采集是否有人在家）、DHT11温湿度传感器（采集家庭内部的温度和湿度）、MQ-2气体传感器（该模块用于安防，采集厨房、卫生间是否有气体泄漏）、12864液晶显示器模块（对于传感器采集数据和家用电器的开关状态进行显示）、四路光耦隔离继电驱动电路、电源管理（用来给单片机最小系统、SIM900A模块、蓝牙模块、液晶显示模块、四路继电器驱动模块、温湿度传感器、热释电传感器、MQ-2传感器等）等模块供电。该系统能够很好的控制空气的温度、湿度等，检查分析空气成份，让用户享受该系统对家居环境改善而享受的舒适化、安全化、智能化的环境生活。同时，该系统还可以根据住户的要求对数据采集系统加以调整（通过增加不同的传感器来对不同环境量得以监控和调节控制，如采用光电传感器、雨滴传感器、PM2.5传感器。实现居室窗帘、户外阳台窗户控制和大气污染监测）。
图1智能家居近远程监控控制系统基本框图
2 智能家居近远程控制开关系统主程序流程图
当系统上电后，首先完成各个模块的初始化，一个系统的初始化是程序运行必不可少的环节，系统初始化部分主要包括：单片机初始化、温湿度传感器初始化、液晶显示初始化、SIM900A模块初始化等；初始化完成以后，系统首先要启动GSM网络，保证移动通信模块SIM900A可以正常工作在收发短信状态；单片机通过串口通信的方式实现和SIM900A模块的通信，单片机对SIM900A模块发送的短信信息进行解析然后输出控制指令给继电器开关，从而实现对家电开关的控制；LCD12864液晶对4路家电开关的开启和关闭状态进行显示，便于直观显示电器开关状态和环境量检测状态；手机经SIM900A短信模块向单片机发出控制命令控制，单片机通过串口接收并对其进行解析后向输出终端发出控制信号，继电器动作，相应的电器设备工作或停止。另外手机发出命令信息后SIM900A模块将向手机反馈一个信号以告知短信发送是否成功。
3系统统调
当硬件检测完毕和软件模拟调试完毕后，再进行系统的统调。即将软件调试编译后生成的*.HEX文件通过STC ISPV4.80软件进行烧写到单片机。然后将单片机插入系统中，打开单片机及各模块电源，打开SIM900A电源，系统上电后，首先按PWRKEY键，等信号指示灯闪烁时再释放按键。等闪烁大约7次后，通信模块正常，与此同时观察液晶显示器界面内容，以确定是否正常，若正常，用手机发送短信如“open1”“close1”、“openc”等命令，观察液晶显示器界面和四路光耦隔离继电驱动输出状态以及外接负载（本设计接LED）状态；如果没有达到预期的目标，继续修改程序。SIM900A通信模块检测完毕后没有问题。再对通信模块蓝牙加入系统（首先取下SIM900A模块，因为单片机只要一个串口通信）后的调试。用手机打开蓝牙，并且打开蓝牙软件，使其与单片机外接的蓝牙进行配对，并且事先设置好按键的功能（这里设置必须与程序中的代码相对应）。然后点击按键，观察液晶显示器和电路的四路光耦隔离继电保护驱动电路的发光二极管和外接负载（发光二极管）状态。确定其功能实现状况。如果没有达到预期的目标，继续修改程序。HC-05通信模块检测完毕后没有问题即可。
4 结语
智能家居近远程控制开关系统具有成本低、可靠性高，使用便捷，环保节能等优点，满足市场需求，具有非常广阔的应用前景。
参考文献
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杜永峰（1978- ），男，陕西宝鸡人，硕士，讲师，现就职于广东海洋大学寸金学院，研究方向为人工智能、工厂供电方面的教学与研究。
