CN2543287Y - 家庭gsm短消息遥控监测装置 - Google Patents

Abstract

一种家庭GSM短消息遥控监测装置，具有GSM通信模块、主控电路、从控模块、电源电路，GSM通信模块与主控电路连接，主控电路内置单片机，单片机外接看门狗电路和存储器电路，主控电路还与从控模块连接；其特征是在主控电路中，单片机与异步通信集成电路连接，同时该异步通信集成电路的串行口与GSM通信模块的RS232接口连接；主控电路与从控模块通过总线接口模块构成RS485总线型通信网络结构，其优点在于工作区域不受限制，功能多，数据可以双向传输，具有自动报警信号，还可进行远距离人机对话，且人机界面友好，使用方便，成本低廉。

Description

家庭GSM短消息遥控监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种遥控监测技术，特别涉及家庭GSM短消息遥控监测装置技术领域。

背景技术

现有的遥控监测装置通常采用无线电遥控、电话遥控和利用GSM短信息遥控，无线电遥控需要专门的收发设备，而且范围有限；电话遥控采用DTMF信号编解码来实现，依靠用户在拨通电话遥控器后，按用户电话机上的按键发送DTMF信号给电话遥控器，遥控器接收到信号，经解码后根据按键代表的意义来执行相应的动作，如中国专利号为99236323远距离报警遥控装置，它通过有线电话网络或移动电话完成远距离报警，可以不受区域限制，但其缺点是电话遥控的执行结果要依靠遥控器发出的声音或语音提示反馈给用户，另外因为电话机只有数字键，所以是对设备的控制必须依赖编号，也就是用户只能对设备的编号操作，例如对3号设备进行操作，但是3号设备是什么，用户必须牢记在心，一旦遗忘，只有回家查看才能知道。另外，由于是采用打电话的方式，打一次电话，至少计一次市内话费，如果是长途，则话费就更贵了，而手机遥控则仅显示手机号码，功能单一。

由于目前GSM网络基本覆盖全国，GSM手机已经到了普及的程度，而且手机可以购买零入网费和零月租费的如意通或神州行，手机又有汉字显示功能，因此，利用GSM手机的短消息收发功能来实现遥控监测的装置优势明显，虽然已有科学工作者开发了这方面的装置，如中国专利号为98241124GSM移动电话报警控制器，它可以以GSM短信息方式给控制中心发送信号，但无论是用途还是功能都太单一，侧重用于安全报警，而且它仅单向传输信号。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是开发一种家庭GSM短消息遥控监测装置，它人机界面友好，费用低廉，不受区域限制，控制功能多，使用方便，不仅有自动报警功能，还可监测遥控家居环境、设备，并能进行数据的双向传输。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该家庭GSM短消息遥控监测装置具有GSM通信模块、主控电路、从控模块、电源电路；电源电路用于为本装置提供电源；主控电路内置单片机，单片机外接看门狗电路和存储器电路，看门狗电路用于保证单片机的正常工作，存储器电路用于扩大单片机的存储空间和在停电时保护重要数据，主控电路还与从控模块连接；其特征在于：在主控电路中，单片机与异步通信集成电路连接，同时该异步通信集成电路的串行口与GSM通信模块的RS232接口连接，通过这种连接，GSM通信模块一方面接收手机用户通过GSM网络发来的短消息，并将该短消息信号传送到单片机，另一方面又将单片机的信号通过GSM网络发回给手机用户；主控电路与从控模块构成总线型通信网络结构，主控电路中的单片机的串行通信口与开关电路连接，开关电路分别通过总线接口模块、将三表接口、总线接口连接到总线，从控模块接口也通过各自的总线接口模块与总线连接。

所有的总线接口模块都是单片机TTL电平串口电路转RS485接口电路，型号为MAX485或其他RS485接口集成电路，RS485通信总线按RS485传输协议工作；单片机的一组口线与锁存器连接，该锁存器还与异步通信集成电路连接，该异步通信集成电路与单片机的另一组口线连接，单片机也可以直接与异步通信集成电路连接而不需要锁存器，开关电路为二选一开关电路，它根据单片机的CPU指令，分别轮流切换接通三表接口和总线接口；从控模块为一个及以一个上内置单片机和DIP开关的智能化模块，通过DIP开关可人工设定从控模块的地址编码，带有编码地址的从控模块通过其自身配置的单片机来判断接收总线上来自主控电路单片机的CPU对它的指令，并根据指令进行双向传输信号；从控模块的执行元件为一个及一个以上固态继电器，它根据从控模块单片机中的CPU指令控制阀门的开关或电源插座通电断电状态；从控模块中的传感元件为温度传感器和/或湿度传感器和/或烟雾传感器和/或气体传感器，分别用于对温度和/或湿度和/或烟雾和/或气体进行检测；主控电路中的单片机的口线还与串行A/D转换器连接，该串行A/D转换器与用电功率监测模块接口连接，用于对模拟量输出的电功率监测，并将模拟量转化为数字量传送到主控电路单片机的口线。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于利用GSM手机短消息的收发功能来实现对家庭环境及设备的监测遥控，工作区域不受限制，由于单片机功能强大、外围接口电路简单，在构成主控电路与从控模块总线型通信网络结构后，其优越性更显突出，又由于RS-485通信接口的传输距离远，连线少，使该装置性能稳定，功能增多，数据可以双向传输，预先可设置自动报警信号，还可进行远距离人机对话，且人机界面友好，使用方便，成本低廉。

附图说明

图1是家庭GSM短消息遥控监测装置工作原理图；

图2是家庭GSM短消息遥控监测装置主机结构框图；

图3是家庭GSM短消息遥控监测装置主控电路图；

图4是智能化电源插座模块的电路图；

图5是智能化阀门控制器模块电路图；

图6是智能化温度、湿度传感器模块电路图；

图7是智能化烟雾、气体传感器模块电路图；

图8是智能化用电功率检测模块电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，家庭GSM短消息遥控监测装置的工作原理为：带有SIM卡的GSM手机用户通过GSM移动通信网络发送中文或英文短消息，询问或遥控家庭或办公室环境或设备的工作状态，具有GSM通信模块的家庭GSM短消息遥控监测装置接收该短消息后，按短消息要求检测家庭或办公室环境或设备工作状态，执行相应的遥控指令并将检测到的家庭或办公室环境或设备的现场工作状态及执行情况以短消息形式返回给手机用户。

图2为家庭GSM短消息遥控监测装置主机结构框图，它由GSM通信模块、主控电路、总线接口模块、从控模块、电源电路构成，单片机主控电路与从控模块通过总线接门模块构成总线型通信网络结构。

图3为家庭GSM短消息遥控监测装置主控电路图，其电源是通过一个由市电供电的开关电源接入到插座PIN15对电路进行供电，标号为BAT的部件是蓄电池，用于在市电停电时，临时向电路供电，BAT的正极串接二极管D2的负端，D2两端并接一个电阻R2，市电电源连接到开关电源，开关电源的输出端连接插座PIN15，PIN15连接二极管D3负端，二极管D3正端与二极管D2正端连接一起构成市电供电和蓄电池BAT供电的自动切换电路，若市电电压比蓄电池BAT电压高，则用市电，且通过电阻R2对蓄电池BAT进行充电，而当市电停电或低于蓄电池BAT电压时，则使用蓄电池BAT供电；在主控电路中，单片机IC17型号为AT89C52，它是一个具有40只DIP引脚包括CPU、输入输出接口电路、复位电路、程序存储器、数据存储器、EEPROM等的单片机电路，它外接一个型号为93LC66A的EEPROM存储器IC13，EEPROM存储器IC13用来存放装置的密码、预先设定的手机紧急号码、总线上挂接模块的编号及定义和在停电时保护这些重要数据；单片机IC17还与型号为IMP813的看门狗电路IC14连接，看门狗电路IC14为CPU正常运行提供保证，同时检测供电电压，如果市电供电过低或停电，它立刻通知CPU，CPU接到信号后立刻响应，把工作状态切换到蓄电池供电状态；单片机IC17一组口线与型号为74LS373的地址锁存器IC10连接，该锁存器IC10又与型号为TL16C550B的异步通信集成电路IC18连接，而该异步通信集成电路与单片机IC17的另一组口线连接，同时该异步通信集成电路IC18的串行口通过一个8脚插座PIN13与GSM通信模块的RS232接口连接，通过这种连接实现CPU和GSM通信模块的数据和指令的双向传输；为了编程方便，根据需要单片机IC17也可以直接与异步通信集成电路IC18连接而不需要锁存器；主控电路与从控模块构成总线型通信网络结构，主控电路中的单片机IC17的串行通信口与型号为CD4053的二选一开关电路IC16连接，该开关电路IC16分别通过总线接口模块IC3、IC4与三表即煤气、水、电表接口PIN11、总线接口PIN12连接，它根据CPU指令，轮流切换接通三表接口和总线接口，IC3型号为MAX485，它将智能化煤气、水、电三表挂接到RS485总线上，IC4型号为MAX485，它将从控模块挂接到RS485总线上，主控电路中的单片机IC17的口线还与串行A/D转换器IC19连接，该串行A/D转换器IC19与用电功率监测模块接口PIN14连接，用于对模拟量输出的电功率监测，并将模拟量转化为数字量传送到单片机IC17的口线。

从控模块为一个及以上内置单片机和DIP开关的智能化模块。

图4是智能化电源插座模块的电路图，它由电源进线插座PIN22、两个电源插座PIN23、PIN24、两个固态继电器J1C、J2C、DIP开关DP2、型号为AT89C2051的单片机电路IC23、型号为IMP813的看门狗电路IC22、总线接口模块IC24及晶振电路构成，单片机IC23与看门狗电路IC22、总线接口模块IC24及晶振电路连接，接收总线上传来的指令及执行指令，控制电源插座PIN23、PIN24的通断电状态，进而控制家用电器的工作状态，并回送工作状况或根据插座自身工作情况自动发送状态数据到总线上，传给主控电路单片机IC17的CPU进行数据处理，为了主控电路单片机IC17的CPU识别，电源插座模块带有通过开关DP2人为设定的地址编号；此外，用户在家时可以通过AN21、AN22直接控制电源插座的通断。

图5是智能化阀门控制器模块电路图，其工作原理与智能化电源插座模块类似，阀门控制器用来控制煤气管道、自来水管道的通断。

图6是智能化温度、湿度传感器模块电路图，它除了具有与智能化电源插座模块相同的DIP开关、单片机电路、看门狗电路、总线接口模块及晶振电路外，还包含有温度传感器DS1621、湿度传感器HIH-3610-001、串行AD转换器TLC549，其工作原理与智能化电源插座模块类似，湿度传感器HIH-3610-001与串行AD转换器TLC549连接，将探测到的模拟信号转换成数字信号传送到单片机IC45的口线。

图7是智能化烟雾、气体传感器电路图，它除了具有与智能化电源插座模块相同的DIP开关、单片机电路、看门狗电路、总线接口模块及晶振电路外，还包含烟雾、气体传感器，其工作原理与智能化电源插座模块类似。

图8是智能化用电功率检测模块电路图，它由电流互感器模块WBI414Ad1、串行AD转换器TLC1549、直流升压集成电路TPS6734、DIP开关、型号为AT89C2051单片机电路、看门狗电路IMP813、总线接口模块MAX485及晶振电路连接构成；监测整个家庭电源线路的用电功率的专用模块经过串行AD转换器TLC1549将模拟量转数字量后接入到单片机电路，由于互感器模块需要的供电电压比其他集成元件高，所以采用直流升压集成电路TPS6734来提升电压，为了CPU的识别，用电功率检测模块带有通过DIP开关人为设定的地址编号。

在装置安装完成后，首先需要对安装在总线上的所有模块的地址编号进行手工设定，不能有冲突，然后采用GSM手机发送短消息给家庭GSM短消息遥控监测装置进行密码的修改，装置初始密码是1234，例如GSM手机用户发送到家庭GSM短消息遥控监测装置的短消息内容是：＂旧密码1234，新密码ABCD＂，则密码被修改为ABCD，当然密码也可以是汉字，装置规定密码位数是英文字母或数字最多8位，或者汉字最多4个，密码修改后，装置回送确认短消息给手机用户，最后，GSM手机用户通过短消息对总线上所接模块的地址进行汉字定义，以便将来遥控或监测。

例如编号是12号的模块是个电源插座，插座上接的是个热水器，编号是3号的模块是煤气阀门控制器，编号是5号的模块是温度、湿度控制器，则用户用GSM手机发送短消息“密码ABCD，定义：12，热水器，3，煤气阀门，5，温度，湿度传感器”到家庭GSM短消息遥控监测装置，则装置记录12号模块是电源插座，3号模块是煤气阀门，5号模块是温度、湿度传感器，装置以短消息形式回送设置结果。以后，如果用户希望遥控热水器打开，煤气阀门关闭，则用GSM手机发送短消息“密码ABCD，热水器开，煤气阀门关”给家庭GSM短消息遥控监测装置，装置接收到短消息后，立即接通12号设备即电源插座，热水器就被通电，关闭3号设备即煤气阀门控制器，同时装置发送短消息“热水器已开启，煤气阀门已关闭”给GSM手机用户供确认。如果用户想了解家庭环境和模块工作情况，则发送短消息到家庭GSM短消息遥控监测装置，短消息内容“密码ABCD，查询”，装置以短消息的形式把家庭环境情况和各执行模块的当前状况返回到GSM手机用户。例如返回短消息内容“温度：23度，湿度：78％，煤气阀门关闭，热水器工作。”，如果短消息内容较多，则可以分多次发。如果用户只需获取家庭环境情况，则发送短消息“密码ABCD，查询环境”到家庭GSM短消息遥控监测装置，装置将返回有关环境内容信息的短消息。如果用户只需获取家庭设备工作情况，则发送短消息“密码ABCD，查询工作”到家庭GSM短消息遥控监测装置，装置将返回有关设备工作状态信息的短消息。

主控电路中的CPU每隔一定的时间查询GSM通信模块，指令采用AT指令格式，如果有短消息接收，则进行判别处理，处理结果回送回发送短消息的手机用户；CPU也每隔一定的时间查询总线上的模块工作情况，如果发现异常，则进行记录，并通过GSM通信模块发送给手机用户，实现自动报警功能。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于工作区域不受限制，功能多，数据可以双向传输，具有自动报警信号，还可进行远距离人机对话，且人机界面友好，使用方便，成本低廉。

本实用新型的保护范围不局限于实施例的限制，由于系统结构是开放式的，总线上所接模块数量可变，模块类型可变，视实际需要安装，最多可以安装255个模块。

Claims (10)

1、家庭GSM短消息遥控监测装置，具有GSM通信模块、主控电路、从控模块、电源电路，GSM通信模块与主控电路连接，主控电路内置单片机，单片机外接看门狗电路和存储器电路，主控电路还与从控模块连接；其特征在于：在主控电路中，单片机与异步通信集成电路连接，该异步通信集成电路的串行口与GSM通信模块的RS232接口连接；主控电路与从控模块构成总线型通信网络结构，主控电路中的单片机的串行通信口与开关电路连接，开关电路分别通过总线接口模块将三表接口、总线接口连接到总线，从控模块接口也通过总线接口模块与总线连接。

2、根据权利要求1所述的家庭GSM短消息遥控监测装置，其特征是所述的总线为RS485通信线路。

3、根据权利要求1所述的家庭GSM短消息遥控监测装置，其特征是所述的总线接口模块的型号为MAX485或其他RS485接口集成电路。

4、根据权利要求1所述的家庭GSM短消息遥控监测装置，其特征是所述的单片机的一组口线通过锁存器与异步通信集成电路连接。

5、根据权利要求1所述的家庭GSM短消息遥控监测装置，其特征是所述的单片机的一组口线直接与异步通信集成电路连接。

6、根据权利要求1所述的家庭GSM短消息遥控监测装置，其特征是所述的开关电路为二选一开关电路。

7、根据权利要求1所述的家庭GSM短消息遥控监测装置，其特征是所述的从控模块为一个及一个以上内置单片机和DIP开关的智能化模块。

8、根据权利要求1所述的家庭GSM短消息遥控监测装置，其特征是所述的从控模块的执行元件为一个及一个以上固态继电器。

9、根据权利要求1所述的家庭GSM短消息遥控监测装置，其特征是所述的从控模块其传感元件为温度传感器和/或湿度传感器和/或烟雾传感器和/或气体传感器。

10、根据权利要求1所述的家庭GSM短消息遥控监测装置，其特征是单片机主控电路中的单片机的口线与串行A/D转换器连接，该串行A/D转换器与用电功率监测模块连接。

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