基于胜群HT46F49E的远程控制防盗系统及智能家居

2010年重庆地区第三届“盛群杯”大学生单片机应用设计竞赛
作品创意书
(参赛编号)
20110150
(作品名称)
基于HOLTEK单片机的
远程控制防盗系统及智能家居一体化
(学校名称)
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（科系名称）
电子信息工程
（指导老师）
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（参赛学生1）//
（参赛学生2）///
（参赛学生3）//
（参赛学生4）///
公元 2010 年 12 月 10 日
作品创意书
一、摘要
本设计主要是一种用于室内安全报警和智能家居一体化的，基于盛群单片机的远程控制系统。

该系统是以盛群公司的HOLTEK MCU作为核心器件，若有人闯入、有火灾，则通过单片机控制GSM 模块发送短信给机主，起到安全防控作用。

另外，机主还可以通过短信控制室内风扇、热水器、电灯的运行，当人在外的时候也能控制家居，风扇、热水器、电灯还能根据室内的环境自动改变工作状态，给人们的生活带来便利。

该系统具有价格低、实用性强、可靠性高、功能齐全、智能化、可扩展性强的特点，可用于广大的室内安装，有很大的发展前景。

二、作品介绍
在经济飞速发展和人民生活水平不断提高的今天，人们对住宅的安全性和智能化功能要求越来越高。

人们迫切需要有一种可靠地智能型的家庭安全防范警报和智能家居的系统进行日常工作。

这种系统不仅能给居民的生活带来便利，同时也保证了居民的生命财产不受损失。

目前有关住宅和办公室等处所的安全防范、自动报警和智能家居系统的开发研制日益受到重视。

然而市场上的各种装置，大多数都因为可靠性差、功能单一、造价高、使用复杂而难以普及。

为此，本设计以盛群单片机为核心器件，通过控制通信平台GSM 网络而设计了一种具有远程监控功能的家庭防盗与智能家居一体化的系统。

该系统可实现主机与装置之间的短信控制功能，通过GSM 与机主联系，将强行入室的行为和火灾的发生进行及时报警，然后做出相应的反应，对防范盗窃和火灾有很大的积极作用；该系统还可以通过门上密码锁（用键盘实现）控制报警系统的开启与关闭；还可以远程控制家庭风扇的转动、热水器的开关、电灯的开关。

风扇、热水器、电灯还能根据室内的环境自动改变状态，这是一室内防盗与智能家居一体化的系统，有着很大的应用前景。

三、工作原理
（一）系统构架
本设计是基于盛群单片机的电子控制系统，由单片机控制GSM模块收发信息，从而将防盗和防火的信息马上发给机主，实现了机主对家居的控制。

本设计主要有单片机控制单元、GSM 远程控制单元、防盗检测单元、火灾检测单元、智能家居单元（如图1）。

单片机控制单元是核心部分，通过防盗检测单元和火灾检测单元检测到盗窃和火灾的信号，开启报警功能，将信号传到单片机，再由单片机控制GSM 远程控制单元发送短信给机主。

同时，机主也可以通过发送特定的短信给GSM 远程控制单元，将其产生的信号传给单片机，单片机就可分别控制风扇、电灯、热水器的运行。

（二）单片机控制单元
基于盛群单片机HT46F49E 的控制中心，通过单片机对检测到的信号进行处理，一方面，当单片机接收到检测单元发来的信号，同时也对GSM 模块发出控制信号，然后通过GSM
模块发送短信给机主；另一方面，机主发送短信到GSM 模块，再由单片机接收GSM 模块传过来的信号，通过指令从而控制家居的运行。

单片机控制单元是该设计的核心部分，通对单片机的编程来实现我们的需要。

结构框图如图1：
图 1 结构框图
（三）GSM 远程控制单元
GSM 远程控制单元，我们将用到TC35I 短信模块来实现手机的收发短信，通过对单片机的程序编写来控制TC35I 短信模块。

当有盗窃行为或火灾发生时，GSM 远程控制单元就能发送特定的字符给手机，让机主知道所发生的情况，也通过机主发送特定的字符给GSM 远程控制单元，再将信号传给单片机控制单元，然后由单片机控制单元控制风扇、电灯、热水器的正常工作，实现远程控制单元对家居的控制，给人们的生活带来很大的便利。

TC35I短信模块是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM短信模块,TC35I短信模块技术特点：体积小、重量轻，低功耗，支持数据、语音、短消息和传真，SIM 应用工具包，TC35I短信模块电气特性：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短信模块接口：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。

TC35I模块的应用图如图2
图 2 TC35I模块的应用图
(四)防盗检测单元
对于该系统我们将在门外设计一个密码装置（用键盘实现），居民通过该装置开启和关闭报警系统，如果密码输入错误将无法关闭报警系统。

当居民不在家，正常时门窗是关闭的，通过设计对非法打开门窗产生一个信号，由单片机处理该信号，再发送短信给机主，我们将用红外热释电处理芯片BISS0001进行探测门窗的非法打开，当门窗被非法打开时，红外检测装置将检测到的信号到单片机，单片机将启动短信的发送、警报的开启，如果居民正常开门时将密码输入正确，报警系统将停止工作，该系统就能起到防范盗窃的行为的发生，同时对室内的安全防护也起着很大的作用，红外检测电路如图3
红外热释电处理芯片BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配有热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关，它的特点是：具有独立的高输入阻抗运算放大器、内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰、内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路，可实现对盗窃行为进行检测。

红外检测电路如图3：
图 3 红外检测电路
（五）火灾检测单元
室内防火对居民有着很大的意义，所以该系统设计了火灾检测单元。

该单元主要由温度检测和温度采集电路组成，由一个温度传感器DS18B20检测室内温度，当温度低于设定温度时，温度报警单元不启动；当温度超过设定温度时，温度检测部分将产生一个信号，
信号传到单片机，单片机使报警开启，产生一个报警声，并控制GSM 模块发送短信给机主起到火灾防范的作用。

DS18B2温度传感器具有超小的体积，抗干扰能力强，精度高，附加功能强特征。

它的主要特征有全数字温度转换及输出，先进的单中线数据通信，精度可达±0.5℃，检测温度范围为-55℃~+125℃。

由于DS18B2单线通信功能分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要，系统对DS18B2的各种操作必须按协议进行，操作协议为：初始化DS18B2（发复位脉冲）-发ROM功能命令-发储存器操作命令-处理数据。

温度采集电路如图4：
DS18B20
图 4 温度采集电路
（六）智能家居单元
智能家居单元，该设计主要是通过短信控制风扇、电灯、热水器的运行，家居还可以根据室内的环境改变工作状态，使居民的日常生活更加便利。

当机主发送特定的字符给GSM 模块，单片机将接收信号，通过发送的内容分别对电扇、电灯、热水器进行控制，使他们正常的工作或停止，还能根据室内的温度自动调节风扇的转速，根据水温的高低控制是否加热，该单元能实现居民在外也能控制家居的使用和家居的自动化。

在现实生活中，能提高居民的生活质量，比如当居民要到家时，可以提前打开热水器，到家就可以用上热水，有着很大的用处和前景。

智能家居控制图如图5：
图 5 智能家居控制图
四、作品功能、特色
功能：
在当今社会防盗和防火是居民最关心的事，该设计主要基于盛群单片机的室内安全防护报警和智能家居一体化的，一方面，通过防盗检测单元和防火检测单元的检测，将检测到的信号传到单片机，再由单片机进行控制，能实现室内的防盗和防火。

当有安全问题时，检测单元检测到信号，单片机控制安全系统开启，就能马上产生报警声，并通过GSM 模块发送特定的短信给机主，让机主在第一时间里知道所发生的情况，找出解决办法；在安全防范方面也有着很大的功能，是室内的安全防护必不可少的，另一方面，该设计能让居民远程控制家居的使用，居民可以通过发特定的短信实现对风扇、电灯、热水器的控制，使家居智能化，居民在到家之前就可控制家居的使用，居民在家时家居还可以根据室内的环境改变工作状态，使居民的日常生活更加富有特色，也让居民更多的享受智能化带来的好处，更好的提高居民的生活质量。

该设计主要作为室内使用，都是居民生活息息相关的，对居民的生活有着莫大的意义，在生活中有着很大的实用性。

随着社会的发展，该设计将在使用中有着很大的发展前景。

特色：
1．使用性强：该设计能实现室内盗窃行为和火灾的报警功能，并以短信的方式马上通知机主，能有效的防止室内盗窃和火灾的发生，该设计还能还能实现居民
通过短信发生控制风扇、电灯、热水器的工作和关闭，当居民在家时家居可以
根据室内的环境改变工作状态，给人们的生活带来方便，在现实生活中有着很
大的实用价值。

2．价格低：与市场上有这些功能的设备相比，该设备价格合理，具有强大的商业价值。

3．可靠性高：该设计采用技术十分成熟的盛群单片机为核心器件，加上稳定的电子控制技术，使系统本身稳定性很高。

4. 智能化高：该设计以盛群单片机为核心控制系统，应用了GSM 通信平台，加
上成熟的电子控制技术，使设计变得智能化。

5．功能齐全：该设计通过盛群单片机的控制，能对室内盗窃和火灾起到防报作用，还能实现机主通过手机对风扇、电灯、热水器的控制，风扇和热水器还能根据
环境自动改变工作的状态。

（五）作品结构
（一）硬件部分
该设计主要以盛群单片机为控制中心，在门窗设置红外检测装置，在室内有温度检测装置。

当检测有信号产生时，单片机可以控制GSM 模块发送短信给机主，当居民进门时需先输入正确的密码，密码用键盘来实现。

当密码正确时，防盗系统停止工作，智能家居系统开始工作，如果有入室盗窃时输入错误密码，单片机控制GSM 模块发送短信给机主，起到安全防控的作用；当有人强行闯入时，报警系统工作，单片机也会控制GSM 模块发送短信给机主。

其中智能家居部分也可通过短信同时控制，实现远程控制，从而实现安全、防盗、智能家居一体化。

硬件结构图如图6：
图 6 硬件结构图
（二）软件部分
1．TC35I 模块的流程图
装置在启动时，TC35I 模块将进行初始化，该设计是采用串行中断来接收短信的，所
以系统在初始化时必须先设置好波特率和串行中断初始化，TC35I 模块的流程图如图7：
TC35I初始化程序TC35I短信发送程序流程图TC35I短信接收程序流程图
图 7 TC35I 模块的流程图
2．主程序流程图
在系统启动时，首先执行初始化，收集室内的数据，判断是否满足条件。

若满足，则循环该系统会一直如下基本循环：采集—判断—处理—采集—判断；若不满足，当有火灾、盗窃发生时，通过对初始值的对比方式，完成报警和发送短信的功能。

当有短信接收时，判断短信的内容，与初始值进行对比，进行控制相关家居的功能，从而实现防盗、火灾报警和智能家居的功能。

主程序流程图如图8：
图 8 主程序流程图
元件申请表
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..
申请勾选名称封装型式数量备注
√HT46F49E28 Pin SKDIP5
盛群单片机
芯片主控芯片
短信模块√ TC35I
短信模块
1
短信平台
红外检测红外感应模块
BISS00012
用于检测
单元√
仿真器√HT46F型1用于仿真。