1、贵州师范学院基于物联网技术的垃圾智能管理系统的设计与实现摘要本设计主要以单片机 AT89S51 为智能控制中心，结合 GSM 模块、重力检测模块、超声波检测模块及温度检测模块，及其外围辅助电路，构成了一个多种检测功能为一体的多功能垃圾管理系统。首先由各传感器检测重力、高度及温度信号并显示出来，当检测到的信号超出自身的设定值时，将其转化为电信号并传送给单片机处理，再由单片机将电信号传送给 GSM 模块进行打电话和发短信通知用户。该系统具有轻便灵巧、电路简单易实现，所使用的各类元器件灵敏度较高的特点。利用单片机编程，可使电路功能易于控制，从而实现了识别不同情况下具有智能的垃圾管理系统。关键词：GS
2、M；单片机；温度模块；超声波检测贵州师范学院2AbstractThis design mainly intelligent control of the single chip AT89S51 as the center, in combination with the GSM module, gravity detection module, ultrasonic detection module and temperature detection module, and its periphery auxiliary circuit, formed a variety of detecti
3、on for the integration of multi-functional waste management system. First detected by the sensor of gravity, altitude and temperature signals, when the detected signal is beyond its own value, is transformed into electrical signals and transmitted to the single chip microcomputer processing, again b
4、y MCU will be routed to a GSM module calling and texting notifies the user. The system has a lightweight flexible, simple circuit to implement, of the various components used the characteristics of high sensitivity. Microcontroller programming, can make the circuit function is easy to control, so as
5、 to realize the recognition of different cases, the waste management system with smart.Key words：GSM; Single chip microcomputer; Temperature module; 贵州师范学院目录1.引言 .12、系统总体设计方案 .22.1 系统总体设计 .22.1.1 设计要求 .22.1.2 设计框架 .22.1.3 GSM 通讯技术 .33、硬件设计与实现 .53.1 主控制器的选择及外围电路设计 .53.2 GSM 通讯模块设计 .53.3 温度检测模块设计 .63.
6、4 高度检测模块设计 .83.5 重力检测模块设计 .103.6 显示模块设计 .124、软件设计与实现 .144.1 软件设计流程分析 .144.2 GSM 短消息程序设计 .154.2.1 短消息收发模式 .154.2.2 接收短消息程序设计 .174.2.3 发送短消息程序设计 .185.系统调试与实现 .195.1 硬件制作与调试 .195.2 软件编程与调试 .205.3 实物验证： .216.总结与展望 .247.致谢 .25参考文献 .26附录 A：传感器采集显示控制源程序 .27附录 B：传感器采集显示控制源程序 .42贵州师范学院11.引言随着人类社会经济的飞速发展和人民生活
7、水平的不断提高，人们对其卫生的要求也越来越高，主要表现在他们不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对干净整洁、智能性等方面也提出了更高的要求。人们迫切需要一种智能的家庭能垃圾管理系统可靠地进行垃圾管理工作，及时发现垃圾桶是否已满通知户主，以便将病毒消灭在萌芽状态，这样人们的健康能够得到较大的保证，同时也保证了用家庭的干净整洁。垃圾智能管理系统的设计与实现，是一项专业性很强的实用技术。人们普遍认为，所谓的垃圾智能管理系统，就是以清洁为目的，运用各种高科技设备及手段，不间断地垃圾环境进行清理和分类的备的总和。随着社会经济的发展进步，垃圾智能管理系统的应用普及越来越广，科技含量越来越高。先进的垃圾集中管
8、理系统体现了物联网的研究成果，科技产品和技术的一个结晶和缩影。当然，垃圾智能管理系统的研发不能一味地追求高、精、尖，其最根本的立足点还是必须回归实用性，在保障适用性的前提下追求最低的成本与价格。本文基于上述原因提出一种能够通知用户的垃圾智能管理系统。具体来说，该系统以重力、高度及温度信号等传感器，结合 GSM模块，及其外围辅助电路，以单片机为智能控制中心，构成了一个集测量温度、测量重力、测量高度等多种检测功能为一体的垃圾智能管理系统。基于物联网技术的垃圾智能管理系统的设计与实现22、系统总体设计方案2.1 系统总体设计2.1.1 设计要求本文的目的是设计一个简单实用经济的垃圾智能管理系统，因此
9、在设计的时候需要遵循一定的规则。（1）低功耗现今社会对能源的消耗越来越快，节能成为了一个我们必须考虑的因素，在智能家居系统中在不影响性能的基础上，必须将功耗考虑在内，从器件选择和程序优化上控制功耗；（2）低成本系统针对普通家庭，必须考虑成本因素，需尽量选择性价比高的元器件；（3）实用可靠性任何一个产品的设计，不能光有华丽的外表或繁杂的功能，实用性、可靠性才是产品能否取得成功的决定性因素。2.1.2 设计框架本文所设计的智能家居监控系统由主控制器模块、GSM 通讯模块、重力传感器、温度传感器、超声波测量等部分组成。其架构如图 2-1 所示。贵州师范学院3垃 圾 桶超 声 波 传 感 器US-10
10、0称 重 传 感 器温 度 传 感 器DS18B20AT89C52MCU数 据采 集 GSM 用 户 手 机图 2-1 整体架构图该系统的控制方式为远程控制：通过 GSM 通讯模块以短消息的方式来实现，同时还能实现远程报警功能。2.1.3 GSM 通讯技术GSM 是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的简称，是由欧洲电信标准组织 ETSI 制订的一个数字移动通信标准；它的空中接口采用时分多址技术，是当前应用最为广泛的移动电话标准；自 90 年代中期投入商用以来，全球超过200 个国家和地区超过 10 亿人正在使用 10。随着用户的
11、不断增长和数字通信的发展，又出现了GPRS、CDMA 以及 3G（WCDMA ，CDMA2000 和 TD-SCDMA）等数字通信系统，现在正在朝着 4G 发展。但目前相对来说 GSM 技术最成熟。而且它以 OSI 为基础，技术标准公开，发展规模最大，是基于时分多址技术的移动通信体制中应用最广泛的系统。我国地域辽阔，虽然 3G 移动通讯网最近几年发展非常快，但目前我国公众移动通信的主要方式，仍然是 GSM 数字蜂窝移动通信网，主要提供话音、短消息等服务。SMS 是短消息服务 (Short Message Service)的简称，是用手机收发简短文本消息的一种通信机制。随着 GSM 移动通信网络
12、的迅速普及和广覆盖，短信息服务(SMS)作为 GSM 网络的一种基本服务，已经得到了空前的发展，我基于物联网技术的垃圾智能管理系统的设计与实现4国目前已建成覆盖全国的 GSM 数字蜂窝移动通信网，为我国移动通信提供了可靠保证。SMS 与话音传输及传真一样，是 GSM 通信网即 2G 移动通信提供的主要电信业务，它通过无线控制信道进行传输，是 GSM 通信网所特有的。SMS 采用存储转发模式短信息被发送出去后，不是直接发送给接收方，而是先存储在短信息中心(SMSC)，然后再由 SMSC 把短信息转发给接收方。如果接收方不在服务区内或关机，SMSC 会自动保存此短信息，等到接收方在服务区内再发送。
13、与普通的寻呼机制有所不同，SMS 是一项有保证的双向服务。发送方可以在短信息发送出去后得到一条确认信息，以告知传递成功或失败。由此可见，短消息业务作为 GSM 网络的一种主要的电信业务，它的信息传递是比较可靠的。因此，选用 GSM 的短消息业务来实现远程无线数据传输也是可行的。本次课题将有效利用 GSM 短信通讯技术来实现智能家居系统的远程控制和报警功能。贵州师范学院53、硬件设计与实现3.1 主控制器的选择及外围电路设计本系统采用的单片机为 STC89C52 单片机作为主控制器。图 3-1 单片机最小系统单片机最小系统如图 3-1 所示，18 引脚和 19 引脚 XTAL1 、XTAL2 分
14、别与外部晶振和电容相连接，第 9 引脚为复位输入端，接上电容、电阻及开关后够上电复位电路，20 引脚为接地端，40 引脚为电源端。EA 引脚为使能端，接电源 VCC 置 1，P0 口因内部没有上拉电阻，故外接 10K 的上拉排阻。3.2 GSM 通讯模块设计目前国内使用比较广泛的 GSM 模块有西门子的 TC35/ TC35i；Wavecom 的 GSM（Mo3、Mo2） ；中兴的ZXGM18、ZXGM28；华为的 GTM900 ；SIMCOM 公司的 SIM900等，而这些模块的功能用法差别并不是很大。本系统采用华为基于物联网技术的垃圾智能管理系统的设计与实现6GTM900C 无线模块。GT
15、M900C 是一款双频 GSM/GPRS 无线模块，并且方便开发以降低产品成本。其结构图如图 3-2 所示：GSM基 带处 理 器电 源 插 口RS232GSM射 频 部 分电 源 电 路FLASH SIM卡ZIFl连 接 器天 线GTM900C 电路中 GTM900_TXD/RXD 串口用于与 PC 或MCU 连接，实现命令调度及控制通信，GTM900_CARD 用来插入带有 GSM 网络的 SIM 卡。LED1 红色指示灯用于指示电源状态，LED2 绿色指示灯用于指示联网状态，开始联网时闪烁频率比较快，一旦连接到网络后，闪烁速度变慢。MCU 控制 TC35 开发板收发短信，有两种方式。(1)通过串口线连接。 MCU 开发板的串口经过 RS232 交叉串口线与 GTM900C 模块的九针串口连接。(2)通过杜邦线连接。TC35 开发板的 RXD、 TXD 、GND 接口通过杜邦线分别与 MCU 开发板的 TXD 、RXD 、GND 口连接。在本系统中，为了设计方便，直接采用了第一种接线方式。3.3 温度检测模块设计DS18B20 是美国 DALLAS 半导体公司继 DS1820 之后最新推出
