基于TC35的智能家居系统设计

王启明　饶丹

摘要：随着信息化的发展，获取及时的家庭安全信息显得越来越重要。目前很多家居系统的设计缺少智能化，人性化的作用，智能家居通信系统在未来的生活中必将渗透到生活中的方方面面。文章简单介绍了TC35在通信系统中的应用，着重阐述了在单片机控制下的系统软件设计过程，实验证明该系统性价比高，易于应用。

关键词：智能家居系统；短消息；TC35；单片机

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）02-0353-02

目前的居家门铃中很多产品只是起到响几声的作用，很难起到智能化、人性化的作用。智能化和家居通信系统必将渗透到我们生活的方方面面，这是现代安防系统发展的趋势。提供方便的信息监控和通信、方便快捷的报警系统是本次项目研究的目的。智能门铃采用GSM报警模块、单片机编程技术和串口通信技术和液晶显示的基础上将传统的门铃智能化，采用单片机基本功能控制系统，可以实现批量化和小型化生产，并且保证系统长期稳定的运行，具有较强的抗干扰性。当发生被盗或安全问题时GSM模块可以自动给用户发信息报警信息，可以让用户第一时间得到消息。温度传感器模块可以让用户及时得知水烧开的时间，从而让用户节约等水烧开的时间。电机模块可以让用户很方便的开启和关闭窗户，改进了传统手动开关窗户给用户带来的不方便。当家中不幸着火时，该系统通过温度传感器模块第一时间发出报警信号，用知用户灭火或近早离开。闹铃模块可以让用户早睡早起养成良好的作息习惯。

本设计是基于西门子TC35模块和单片机的一个应用。设计中避免了使用有线报警系统所带来的隐患，不再依赖于有线电话网络进行报警，而是通过移动无线通信网络中发展最完善，性能可靠安全的GSM网络，只需一张SIM卡就能完成工作，不仅简单实用而且性价比高。

1 基于TC35控制的家居安防系统：

系统框图如图1所示。

本设计由TC35模块、烟雾报警模块、温度传感器模块、电机模块、闹钟模块、音乐模块及12864显示模块构成。烟雾传感模块采用MQ-2型烟雾传感器，可燃气体、烟雾等与传感器接触，在家庭生活和工厂气体泄漏检测装置中，如果有液化气、烟雾、丁烷、丙烷、甲烷、酒精等，接触不锈钢的腔体就会引电导率的变化，这样就可以获得烟雾浓度的信息。温度传感器模块采用DS1820温度传感器，这种数字化的可编程传感器可以读出被测温度值，掉电后依然保存用户设定的报警温度在ROM中，性能良好，占用体积小，在系统设计中非常灵活。当温度高于设定上限温度时，高温报警。温度低于设定下限温度时，低温报警。电机控制模块主要由单片机来控制，编写一段程序使单片机发出的PWM脉冲来实现对驱动的控制。闹钟模块采用DS12887时钟芯片，内带有锂电池，断电十年不丢失数据，用二进制数码或BCD码表示时间、日历和设置定闹中断。音乐模块用mp3解码模块VS1003。

1）TC35模块：本设计通讯全部采用AT+xxx完成。是西门子工业开发的支持中文短消息的模块，由天线、供电、闪存等六个部分组成。由于使用GSM网络，也可以称之为GSM模块。这种第二代的蜂窝移动通信技术，用一张中国移动或者联通的SIM卡安装后就可以搜索到附近的蜂窝单元区域，在900Hz和1800Hz无线电频率通信。

该模块的短信模式可以使TEXT模式和PDU模式。PDU模式使用unicode编码发送英文和汉字。TEXT模式只能发送英文。使用AT指令可完成GSM模块通讯，指令以“**”为模式。例如，AT+CMGR读短信息。

2）烟雾传感器模块：本设计所使用传感器属于N型二氧化锡半导体MQ-2型烟雾传感器，其灵敏度高，为防止其损坏影响测量效果，一般都将其敏感元件定于不锈钢腔体中。工作范围在200到300°C时，液化气、烟雾、丁烷、丙烷、甲烷、酒精等，接触不锈钢的腔体就会引电导率的变化，测得浓度值从而进行报警。电路中可以通过调节可变电阻调节传感器的灵敏度，达到预期的效果。

3）温度传感器模块：本设计采用DS1820温度传感器，这个芯片是世界上第一片一线总线接口的温度传感器。数字可编程温度传感器可以直接读出被测温度值（-55°C到+125°C）。不需要A/D转换，减少了系统的硬件电路的成本和整个系统的体积，而且易于调试。

系统采用内部时钟方式来提供时钟信号，C1、C2的选择在30PF左右，晶振频率为在1.2MHZ～12MHZ之间。温度高于设定上限温度时，高温报警； 温度低于设定下限温度时，低温报警。

4）电机模块：本设计控制电路主要由单片机来控制，编写一段程序使单片机发出的PWM脉冲来实现对驱动的控制。新一代的单片机增加了很多的功能，其中包括PWM功能。单片机通过初始化设置，使其能自动的发出PWM脉冲波，只有在改变占空比的时候CPU才干预。隔离电路主要作用是防止驱动电路中的电流过大，与单片机直接相连是可能会烧毁单片机而加的保护性电路。

5）闹钟模块 ：本设计采用DS12887芯片不需要任何外围电路，微功耗、精度高、工作稳定。内带有锂电池，断电十年都可以保存用户设定的数值，但在出厂时防止锂电池在试用前消耗而将其内部晶振关闭，使用时可以让寄存器内开关晶振和复位分频链编程为010打开晶振并让RTC计时。时间、日历、定闹可以设置相应的内存字节初始化和设置，中断控制在寄存器B和C中. DS12887芯片每秒执行一次更新周期，保证闹钟模块的时间和日期准确。

6）音乐模块：本设计采用mp3解码模块VS1003， 是一个多功能的从MP3和WMA解码芯片。有麦克风和线入（Line input）两种输入方式，MP3，MP3+V，WMA，WAV等常见的音频解码格式。支持MP3和WAV流，低功耗、重量10.5g、 PCB尺寸： 50x40.5 mm。由六部分构成：内部锁相环时钟倍频器；高质量的立体声DAC；16位可调片内ADC；30欧的立体声耳塞驱动；单独的模拟、数字和IO供电电源；SPI 接口（控制信号线均引出）。设计可以通过SD卡存储卡内存放的音乐进行播放音乐，实现mp3功能。

2 结束语

本次设计考虑了目前只能家居系统的设计需求，针对日常生活中的火灾盗窃等隐患进行预警处理。设计过程中对各种可能发生的情况进行了构想和实践，制定完成了相应的功能。对各种芯片的选择做了严密的考虑，提高抗干扰能力。此系统借助的是目前发展最可靠、最成熟的第二代移动电话通信系统GSM移动网络，稳定性强、防盗能力佳，用户可以用一张SIM卡接入网络，方便使用。本设调试通过了软件和硬件，工作正常，性能良好。

参考文献：

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