1.引言
　　
　　隨著生活節奏的加快，生活水平的提高，人們對現代家居的安全性、智能性、舒適性和便捷性提出了更高的要求。智能家居控制系統就是適應這種需求而出現的新事物，正朝著智能化、遠程化、小型化、低成本等方向發展。如今手機已經十分普及，如何讓普通百姓只需要增加少量投入便可以通過手機遠程遙控自己家中的電器設備，遠程查看設備或安防系統狀況。同時，一旦家中發生煤氣泄露、火災、被盜等安全事故時能夠立即獲知警報，及時處理。為此本文提出了一種基于SMS和Atmega128的智能家居遠程監控系統。
　　
　　2系統結構及工作原理
　　
　　本文所設計的智能家居遠程監控系統由CPU模塊、短信收發模塊、電源模塊、時鐘模塊、LCD顯示模塊、鍵盤模塊、驅動模塊、無線收發模塊、檢測模塊等模塊組成，如圖1所示。系統的工作原理如下：用戶通過手機將控制或查詢命令以短信的形式通過GSM網發送到短信收發模塊，CPU再通過串口將短信讀入內存，然后對命令分析處理后作出響應，控制相應電器的開通或關斷，實現了家電的遠程控制。CPU定時檢測煙感傳感器、CO傳感器、門禁系統的信號，一旦家中發生煤氣泄露、火災、被盜等險情時，系統立即切斷電源、蜂鳴器警報并向的手機發送報警短信，實現了家居的遠程監視。為了達到更人性化的設計，當用戶在家時可通過手持無線遙控器控制各個家電的通斷，通過自帶的小鍵盤設定*、權限和設定系統的時間等參數。LCD用來實時顯示各電器狀態和各個傳感器的狀態。
　　
　　3硬件系統設計
　　
　　CPU選用Atmega128單片機，它是基于AVRRISC結構的8位低功耗CMOS微處理器，具有性價比高、功耗小、可靠性高等特點。短信收發模塊選擇廈門桑榮公司的Saro310GSMModem.傳感器選擇香港嘉永公司的SS-168煙感探測報警器、HD-111家用CO探測報警器。它們在檢測到危險信號時輸出開關量信號，能及時準確地向CPU發出報警信號。LCD顯示模塊選用LCD12864帶中文字符型液晶顯示屏，它自帶漢字字庫，只用查詢中文字庫表便能實現LCD的中文顯示，占用CPU管腳少，只需三個管腳便能完成通訊和控制。
　　
　　鍵盤模塊采用了一個4×4的小鍵盤。開關驅動模塊實現弱電對強電的控制。因為本系統中有較大功率電器，在啟動時電流會較大，可能會達到10A,因此采用了2JB0.5-1型固態繼電器。時鐘模塊選用DS1302時鐘芯片，為CPU提供實時時鐘。它采用串行數據傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能，編程簡單，功耗小。無線收發模塊選用超外差雙向無線接收模塊JL-RT01A.電源模塊由插頭引入220V交流電源，經過220V/36V/12V變壓器降壓，整流橋整流，二級電容濾波，三端穩壓芯片78L05和78L24穩壓后，分別為核心板和接口驅動模塊提供5V和24V供電。
　　
　　4軟件系統設計
　　
　　Atmega128芯片集成的指令功能豐富，內存等資源也都比較豐富，為了提高編程效率、代碼的可讀性、可移植性和可維護性，本系統使用C語言開發系統軟件。
　　
　　4.1主程序流程
　　
　　系統上電后，首先初始化各底層硬件（包括LCD設備、串口參數等）和系統I/O,然后并通過RS-232端口向短信模塊發送ATE命令查詢短信模塊是否正常工作？若收到應答后，則順序發送"AT+CMGF"、"AT+CNMI"、"AT+CSCA"等AT命令（可參考AT命令集），設置或獲取相關參數，完成短信預處理。然后進入循環等待狀態，定時查詢短信模塊是否收到新短信，檢測各個傳感器的信號輸入以及鍵盤操作等。若查詢到有新短信，則判斷它是否來自*手機？若是，核查該的權限后，對該短信進行分析，根據具體命令（見表1-3）作出響應。一旦檢測到煙感、CO傳感等傳感器有異常，則立即切斷主要電器的電源，輸出報警信號并向手機發送短信。
　　
　　4.2GSM短信息設計
　　
　　4.2.1短信收發模式選擇
　　
　　Saro310GSMModem模塊使用AT命令集控制短信的收發，它支持TEXT和PDU兩種短信收發模式。
　　
　　前者不支持非ASCII碼字符，不能收發中文短信，而后者支持多種不同的編碼格式，因此在本系統采用PDU模式來收發短信息。手機中文字顯示使用國標碼，在CPU中需要先將UCS2編碼轉換為國標碼以便于輸出。
　　
　　UCS2編碼與國標碼之間轉換不能依靠算法完成，只能通過查表來實現轉換。
　　
　　4.2.2短信命令格式（控制協議）
　　
　　短信命令分為傳感器查詢命令、基本控制命令、管理命令。各種命令格式和說明分別如表1、表2和表3所示。
　　
　　例如，執行打開電燈的命令：
　　
　　uint8ExecuteSMSCmd（void）//執行命令
　　
　　{caseSMS_DD:RELAY_PORT|=BIT（RELAY_DD
　　
　　）;//打開電燈
　　
　　DvcStt|=0x02;break;//電燈的命令代碼為00000010B
　　
　　}
　　
　　短信命令以Unicode碼的形式存儲在數據緩沖區中。
　　
　　4.2.3短信命令解析
　　
　　當系統接收到短信命令后，按順序從傳感器查詢、基本命令、管理命令匹配掃描。掃描代碼如下：
　　
　　while（--i&&!（mh=strstr（UART0_RxBuf,DefDetCmd[i]）））；
　　
　　if（!i）//若非傳感命令
　　
　　while（--j&&!（mh=strstr（UART0_RxBuf,DefBasicCmd[j]）））；
　　
　　if（!j）//若非基本命令
　　
　　while（--k&&!（mh=strstr（UART0_RxBuf,DefAdvanceCmd[k]））；
　　
　　其中，UART0_RxBuf指向接收數據緩沖區，DefDetCmd是系統中預定義的傳感器命令，DefBasicCmd是基本控制命令，DefAdvanceCmd是管理命令。掃描完成后，對不同類型命令進一步細化處理，返回對應的命令編號。系統根據不同的命令編號完成不同的操作。
　　
　　4.2.4發送短信
　　
　　當系統接收到帶有"?"的短信命令時，完成相應操作后，將給該*號碼發送報告短信。短信息格式定義如下：
　　
　　typedefstructShortMessage//短信息結構
　　
　　{uint8CSCA[19];//短信中心號碼
　　
　　uint8FirstOctet[3];
　　
　　uint8TP_MR[3];//消息參考值
　　
　　uint8RecvPhone9];//對方號碼字段
　　
　　uint8TP_PID[3];//協議標識
　　
　　uint8TP_DCS[3];//編碼方式
　　
　　uint8TP_VP[3];//有效期
　　
　　uint8TP_UDL[3];//用戶數據長度
　　
　　uint8TP_UD[255];//消息內容
　　
　　}SHORTMESSAGE;
　　
　　系統上電時，先執行短信息預處理，將信息結構中的常量賦值并存入Flash中，要發送短信時再將信息結構補充完整。發送過程是（：1）向短信模塊發送"AT+CMGS"命令（；2）短信模塊回應后，發送短信息結構串（；3）等待發送完成。
　　
　　4.2.5短信安全設計
　　
　　為了提高系統的安全性，本系統設置了*號碼庫，只有在*號碼庫中的*手機對系統發送的命令才是有效的。當系統接收到一條新短信時，先判斷號碼是否包含在*號碼庫中，如短信來自非*手機則將此信息刪除。執行完*號碼發送的命令后，系統再通過短信模塊向用戶發送命令執行情況的信息。*號碼庫是可以修改的，管理號碼的手機可以發送短信命令將陌生號碼加入到*號碼庫中或刪除*號碼，也可以通過鍵盤添加、刪除*號碼。
　　
　　5實物測試
　　
　　該系統的實物測試結果如圖4所示，通過*手機向系統發送短信"打開電燈？",系統完成短信命令的解析、打開電燈后，在LCD顯示當前操作，并按要求回復一條短信。
　　
　　6結束語
　　
　　本文所設計的智能家居遠程監控系統只須對原有的電源、安防等系統的布線做很少的調整，便可通過手機實現遙控家電。該系統實用性強、操作簡單、成本低、性價比高。還很容易推廣到戶外廣告牌監控、水庫水位監控、電梯安全運行監控等眾多領域。