基于sms的远程控制智能花卉浇灌系统设计大学论文.docx

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基于sms的远程控制智能花卉浇灌系统设计大学论文

目录

1.前言1

2.系统功能及设计要求2

3．系统总体设计方案2

3.1短信息模块3

3.2智能浇花模块4

4.主要应用器件及技术原理介绍5

4.1芯片选择及简介5

4.2通讯协议9

5.系统硬件电路设计11

5.1系统整体电路设计11

5.2短消息处理电路设计11

5.3晶振及系统复位电路12

5.4智能浇花电路设计13

6．系统软件设计14

6.1系统软件设计流程图14

图6.1系统软件设计流程图14

6.2短信处理流程14

6.3智能浇花的软件设计15

6.4GSM网络连接16

7.系统仿真18

8.总结18

9.致谢20

10.参考文献21

基于SMS的远程控制智能花卉浇灌系统设计

摘要:

设计的远程控制智能花卉浇灌系统选用8位单片机AT89C51作为主控芯片，短信模块MC35i作为通信部件。

系统采用模块化思想设计，主要由主控机模块、数据采集模块和控制执行模块3部分组成，主机与各数据采集和控制模块之间采用RS－485总线连接，构成远程分布式温室环境参数监控系统。

系统采用GSM短消息的方式实现环境参数和现场的远程监控，提高了花卉浇水控制的自动化水平，具有扩展性好、实用性强、便于操作等特点。

利用单片机实现自动浇花，使用湿度浇花的方式。

根据湿度控制浇花是用一个湿度传感器，当检测的湿度低于设定的湿度，就开始浇花，到了设定的湿度就停止浇花。

关键词：

远程监测；MC35i；AT89C51单片机；数据采集

中图分类号：

TP36

SMSBasedRemoteControlIntelligentWateringSystemDesign

Abstract:

Designofremotecontrolintelligentflowersonsystemchooseseightsingle-chipmicrocomputerAT89C51asthemaincontrolchip,textmessagesMC35imoduleasthecommunicationcomponents.SystemUSESmodularthoughtdesign,mainlybythemastercontrolmodule,thedataacquisitionmoduleandthecontrolperformsmodule3parts,thehostandthedataacquisitionandcontrolmodulebetweentheRS-485busconnections,constitutetheremotedistributedgreenhouseenvironmentparametersmonitorsystem.SystemUSESGSMshortmessagewayrealizationenvironmentalparametersandtheremotemonitoringandimprovethewatertheflowerscontrolautomationlevel,andhasgoodexpansibility,practical,easyoperation,etc.Bymakinguseofsinglechipmicrocomputerautomaticwateringtheflowers,setupaccordingtohumiditythewaywatertheflowers.Accordingtohumiditycontrolwatertheflowersistouseahumiditysensor,whentestingthehumidityundersethumidity,begantowatertheflowers,tosetthehumidityofstopwatertheflowers.

Keyword:

Remotemonitoring;MC35i;AT89C51seriesMCU;Dataacquisition

基于SMS的远程控制智能花卉浇灌系统设计

1.前言

随着社会的进步与发展，人们对通信的需求日益迫切，对通信的要求也越来越高，尤其是在远程监控这一方面。

目前基于公共网络的通讯手段在工业远程监控中得到初步的应用。

这些远程通讯手段包括公用电话网，因特网络等。

这些远程通讯方法具有投资少，免维护，成本低，可靠性高等特点，在一些对操作和监控的实时性要求不高的情况下具有很高的性价比。

GSM网具有覆盖范围宽、传输信息量大、双向无线信息传输、支持用户数多的优点。

利用GSM网络对远程目标进行监控；是GSM网络新业务扩展的重要方向，也是对设备进行远程监控的较好选择。

随着GSM通讯网络的不断完善，短消息以其覆盖区域广、快捷、高效、准确、费用低，受环境影响小等特点，使得短消息开始被逐渐应用于工业控制、环境监测等领域。

尤其在分布式远程数据采集和监控领域，可以随时随地通过GSM模块以短消息的方式接收现场的终端设备状态，便于集中管理和远程管理。

系统无需建立专用网络，直接利用中国移动通信网即可实现实时数据传输。

利用手机短信远程控制并监视家居设备是一种简单易行的方法。

用户通过发送一条短信即可控制家居设备或监视其状态,突破了现场操作模式的局限。

随着人们生活水平的提高，花卉逐渐收到人们的青睐，陶冶情操，净化空气。

利用单片机设计了一款家庭智能浇花系统实现自动浇花，节省人力，方便人们出差的时候，不至于影响花卉的生长，如果在家也可以关断浇花器，手动浇花。

根据湿度浇花时，数码管上显示是目前的湿度。

当检测的湿度低于设定的湿度，就开始浇花，到了设定的湿度就停止浇花。

当检测湿度足够，就不需要浇花。

因此，设计远程控制智能花卉浇灌系统设计对现在的生活是非常必要的。

2.系统功能及设计要求

一个很好的系统，它的功能设计首先要符合用户的习惯，同时操作方便，易学，易用本系统应该包括AT89C51单片机、键盘电路、短信模块电路、数据存储电路、湿度传感器模块和控制模块等。

当外出的人们需要时，就可以直接发送短消息，系统接收到短消息后开始工作，当检测的湿度低于设定的湿度，就开始浇花，到了设定的湿度就停止浇花。

当检测湿度足够，就不需要浇花。

该系统还应该具有高度自动化特性，以便在家中无人时，系统能够确保稳定工作。

系统能够实现自动浇花不至于影响花卉的生长，如果在家也可以关断浇花器，手动浇花整个电路要求以AT89C51系列单片机为控制核心，以串行通信方式传输数据。

各模块之间通过485总线连接构成分布式测控系统，传感器模块和控制模块通过485总线与单片机连接。

单片机与其他系统间需要符合RS422及RS485标准接口的SP490E，以增大通信距离，增强抗干扰能力。

要求设计方案能在现实条件下实现功能，同时实时、可靠、可行、维护简单，利于推广。

3．系统总体设计方案

本设计采用价格低廉，性能稳定，低功耗的AT89C51单片机和GSM短信模块MC35i实现智能控制。

系统主要由GSM短消息收发模块和智能浇花模块2部分组成。

其中短消息收发模块采用MC35i，智能浇花由数据采集模块和控制执行模块和浇水模块3部分组成。

控制模块由I/O口控制外部继电器，由继电器控制电磁水阀。

浇花部分由继电器，保险丝，电磁阀，水管。

应用手机短消息的湿度远程监测系统总体框图，如图3.1所示。

单片机是系统的核心，要完成数据处理，存储，传输，人机界面显示等功能。

这此功能的实现可用AT89C51系列单片机。

该单片机中包含中央处理器（CPU）,程序存储器（FLASH），数据存储器（SRAM），定时/计数器，UART串口、串口2，I/O接口，高速AD转换，SPI接口，PCA，看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡电路等模块。

AT89C51系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所在单元模块，可称上一个片上系统。

此系列单片机具有1个时钟/机器周期8051，超强加密，高速高可靠，低功耗，价钱超低，并且强抗静电，强抗干扰等多项优点。

系统工作可以分为数据采集终端的单片机发送现场数据，接收控制指令，主控制器单片机读取数据，发送控制指令。

图3.1应用手机短消息远程监测的智能浇花系统总体框图

GSM模块选用西门子MC35i模块，它是一款三频段GSM/GSM无线模块。

模块接口简单、使用方便且功能强大。

它支持标准的AT命令及增强AT命令。

SIM300能够提供GSM多信道类型多达10个，并支持四种GSM编码方案。

模块与移动应用设备SIM300内部功能模块有：

键盘和SPI类型的LCD接口，方便用户开发自己应用设备；具有调试和数据输出两个串口；双音频通信，包含两个麦克风输入和两个话筒输出，由AT指令配置其工作模式。

3.1短信息模块

通常情况，基于SMS短信息服务的无线数传监视和控制系统为一个点到多点的远程无线双向数据通信和控制系统t如图l所示。

系统的中心点为数据或监控指挥中心，由计算机网络、数据库、电子地图和GSM通信接口组成。

监控中心主要完成各种信息和数据的收发和黎理：

一方面，接收各个监控点上传的信息和数据，并把它们放人相应的数据库和分发给相应的监控计算机，以实现对各个监控点的监控和管理；另一个方面，监控中心响应监控计算机发出的对各个监控点的控制信息，并且把这些信息下发到相应的监控点上，从而达到对监控点设备进行控制的目的。

短消息模块示意图3.2

图3.2短消息模块框图

3.2智能浇花模块

智能浇花主要由LTM8901湿度传感器，AT89C51单片机，按键调整，数码管显示等部分组成。

由于土壤的湿度影响土壤的电阻值，当土壤湿度低时土壤电阻高，土壤湿度高时土壤电阻低。

所以可用土壤电阻的变化作为是否浇水的依据。

或者直接运用湿度传感器进行湿度的实时采集。

本系统采用模数转换芯片ADC0809采集花盆湿度信息，ADC0809是一个8输入8位的AD转换芯片，则数据输出范围为（0~0xFF）。

所以可以处理至少8个花盆，本设计只处理一个花盆的情况。

既是地址选择线全部接低电平，选择输入通道IN0.51单片机是核心处理芯片，把ADC0809采集到的湿度值（范围0~0xFF）进行数据处理，与预设的湿度界限进行比较，如比较显示花盆需要浇水，则通过继电器和电磁阀实现浇水控制，同时采用LED指示状态。

采用FLASH芯片AT24C02保存状态。

通用数据采集模块主要完成传感器模拟信号的采集与传送。

湿度控制浇花结构图如图3.3所示

图3.3湿度控制浇花结构图

4.主要应用器件及技术原理介绍

4.1芯片选择及简介

4.1.1微处理器选择

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性CMOS8位微处理器，俗称单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

C51单片机串行接口是一个可编程的全双工串行通信接口[1]。

它可用作异步通信方式（UART），与串行传送信息的外部设备相连接，或用于通过标准异步通信协议进行全双工的C51多机系统，也能通过同步方式，使用TTL或CMOS移位寄存器来扩充I/O口。

C51单片机通过管脚RXD（P3.0，串行数据接收端）和管脚TXD（P3.1，串行数据发