1、太原市科技项目实施工作总结报告（应用推广、产业化、制造业信息化）项目名称：基于 GSM 的远程家电控制及安全监测项目单位： 太原理工大学 （盖章）单位负责人： 张文栋联系电话：合作单位： 项目负责人： 常新联系电话： 18635106816项目起止时间： 2011-5 至 2012-5项目编号：单位地址： 太原市迎泽西大街 79 号太原市科学技术局制二 0 一二年一月项目实施工作总结报告基于GSM 的远程家电控制及安全监测是太原市科学技术局2011年度技术创新与人才扶持计划，人才扶持专项，大学生创新创业专题的科技计划项目，项目编号:110148012, 项目承担单位为太原理工大学。从立项开始，
2、我们认真做好开题工作，整个实验过程中边研究、边修改、边发展，项目完成了基于GSM网络的智能远程监控系统的总体方案设计，以单片机PMSP430F1611为核心控制部件,设计了基于手机GSM模块的远程家电控制系统。系统由PMSP430F1611、GSM控制模块、子控制系统进大大模块组成,给出了系统的硬件和软件实现。一、 项目承担单位基本情况简介单位名称：太原理工大学单位性质：事业单位单位属性：省属经济性质：国有通讯地址：太原市迎泽西大街 79 号邮政编码：030024 太原理工大学具有综合性的学科布局、一流的师资力量、先进的人才培养理念和雄厚的科研实力，太原理工大学在科学研究、科技成果转化方面具有
3、很强的实力，功能齐全的软硬件实验环境能保证提供良好的科研工作条件。二、 工作成绩1、项目总投资、投资构成（自筹资金、银行贷款、财政行政拨款）和经费支出情况；项目总投资 1 万元，包括：1、人员费：0.00 万元2、设备费：0.50 万元3、能源材料费：0.10 万元4、试验外协费：0.20 万元5、差旅费：0.10 万元6、会议费：0.00 万元7、其他相关费：0.10 万元合计：1.00 万元2、项目实施的过程，即项目实施的组织情况、人和物及其它投入情况、项目分阶段实施的进展情况等；课题组经过近1 年的研究与实施，按照制定的项目实施计划，项目主要进行了：（一） 准备阶段(2011年5月201
4、1年8月)这一阶段，我们收集资料，分析框架原理，驱动系统语言，传感器等；对已有技术进行学习对照，进行创新设计，拓展；对设计的主系统驱动系统进行开发。我们对项目的可行性和各个模块进行了理论分析和方案论：本项目旨在提供一整套基于GSM的远程家电控制中的安全监测系统。进入21世纪以来，网络家电已进入到人们的生活中。网络家电是指可以使用远程终端(例如手机、个人电脑等) 对连接在家庭网络上的家电进行遥控。网络家电可以互联组成家庭内部网络，同时又能与外部互联网连接。用户可以通过电脑、手机等远程终端操控家中所有电器运作。传统的远程控制通常采用模拟电话或微波进行数据传输。该系统结构简单,控制方便,有极大的推广
5、价值和市场前景。其 优 点 在 于 克 服 了 电话 远 程 家 电 控 制 系 统 费 用 高 ， 控 制 时 间 长 等 缺 点 ， 具 有 良 好 的 可 扩 展 性 和 使 用 价值 。 可 以 在 用 户 在 外 出 期 间 ， 对 这 个 住 宅 的 家 用 电 器 进 行 远 程 控 制 ， 提 高 了 用 户的 时 间 利 用 率 ， 对 住 户 的 环 境 进 行 实 时 监 控 ， 避 免 意 外 事 故 的 发 生 。因此，该方案具有可行性，并且具有很强的扩展性，稍加修改就可以实现不同的功能，为企业带来经济利益和实用价值。1. MCU 的选择考虑到本设计需要对大量数据进行
6、分析处理，同时，需要预设大量用户信息，因此，考虑使用数据存储器和程序存储器偏大的微控制芯片。其次，本系统需要对多组模拟量进行采集分析，考虑到构造最小系统的条件约束，同时为了简化系统电路，提高系统稳定性，因此在微控制芯片选择时，需要考虑一个具有内部集成模拟/数字转换的 MCU。综合以上因素，我们选择了 Texas Instruments公司的 MSP430F1611 作为 MCU。MSP430F1611 具有超大容量 RAM 和超大容量程序存储器，同时具有 12 位高精度和高速 A/D 转换，满足本设计对微处理器的要求，而且，其大容量的存储器为本设计升级和增加功能、使用性质改变提供了足够空间，避
7、免系统升级后造成主控芯片更换而带来的硬件浪费和不必要放入软件开发费用，这样的选择符合资源冗余原则。2. GSM 的选择由于 GSM（ “全球移动通信系统 ”（Globa1 system for Mobile communications） ）是目前我国主要使用的蜂窝数字移动通信系统，技术成熟，覆盖面广，传输距离基本不受限制，而且直接面向用户手机，是良好的无线传输平台。采用 GSM 网络作为远程控制的传输媒介，降低了系统造价，消除了部分地区有线通信安装困难、费用高的缺点；同时，GSM 的安装不用考虑布线的不便和影响美观。用户手机为远程监控终端，当有安全事故发生时，手机就会接收到一条来自智能监控器
8、的报警短信，在设计开发过程中 GSM 网络和用户手机均为现有设备，可以直接引入系统，因此，大大降低了设计成本，提高了普及率。本设计在综合考虑设备质量和造价的前提下，决定使用 Siemens公司的 GSM 模块 TC35i。TC35i 是一个支持中文短信息的工业级 GSM 模块，具有良好的市场口碑，且接口电路简单，可直接和串口通信 ，因此，具有可用性。3. 防盗模块的选择防盗类传感器分为无源和有源两类。有源传感器常用的有直射红外，热释电红外等，其中，直射红外容易受到小动物的干扰，如昆虫等。热释电红外虽然可以防止昆虫等干扰，但它易受到强光、强热、电磁波等干扰，所以也不稳定，容易产生误报警。无源传感
9、器常用的有门磁传感器，它的核心元件是干簧管，构造简单，价格低廉，体积小易于安装在隐蔽的地方，不易受到外界干扰；根据门窗的材质可以选择适当的门磁传感器或者窗磁传感器。因此，本系统在设计时，选择了门磁传感器作为防盗报警的探测器。4. 家电控制模块的选择家电的控制可以通过继家电来控制其开启与关闭，在不影响控制效率的情况下，为了降低造价，我们选择了一般的电磁继家电；这类继家电价格低廉，结构简单，消除了部分固态继家电不能可靠关断的缺点。5. 气敏模块的选择考虑到本系统需要采集烟雾浓度和煤气浓度，因此，我们需要选择一个多功能的气敏传感器，这样可以节约成本，同时可以简化电路，提高系统稳定性等。经过分析对比，
10、我们选择了MQ-2 气体传感器。该传感器可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置， 适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。因此，符合本设计的要求。6. 温度模块的选择在考虑降低系统设计难度和体积的前提下，我们选择了美国dollars DS18B20数字温度传感器，它的外部电路接口简单，可以与单片机通过单总线协议直接进行通信；工作电压范围宽，可以与TI的 MSP430F1611电压匹配。避免了使用其它模拟传感器带来数据采集与转换的复杂计算。而使用DS18B20可以直接读取环境温度值，精确度高达0.5摄氏度偏差，而且其体积小，便于安装和调试。7. 湿度模块的选择由于本系统的湿度采集主
11、要用于检测水管是否破裂。而水管破裂前后空气湿度变化范围非常大，因此，湿度的采集精度要求可以不必过高。这样，我们在保证检测准确度的前提下，可以降低成本。因此，我们选择了湿敏电阻。这种传感器成本低，体积小，对环境湿度变化非常敏感，可以满足本系统对湿度采集的要求。（二）实验阶段(2011 年 9 月2011 年 11 月)这一阶段对所设计系统的软硬件进行开发。 1. 系统硬件设计本设计采用 Texas Instruments 公司的 MSP430F1611 作为中央微处理器（Central Micro Processor） ，整合了一些外围模块，构成了最小系统，完成了远程家电控制、火灾报警、防盗、水
12、管破裂监测和煤气泄漏监测功能。GSM 通讯模块：在本方案中作为主控器的报警通道，同时也是用户远程控制的通道，负责信息的接收与传送；家电控制子系统：负责各类家电的开启与关闭;液晶显示模块：显示模块工作状态及数据，主要用于测试系统和安装系统以及演示时使用；传感器子系统：负责环境数据采集并传到控制器处理。MCU（MSP430F1611）系统控制中心家电控制子系统GSM 通讯模块（TC35i）液晶显示 温度、烟雾、湿度、门磁传感器图 1 系统框图2. 系统软件设计本系统采用了 MSP430F1611 作为系统控制中心，在软件设计中利用了该单片机数据存储器大的优点，便于对用户信息、传感器数据和短信内容进
13、行存储和处理。主程序中首先完成的是各个模块的初始化，主要包括液晶显示器初始化、传感器初始化、GSM 模块初始化、模数转换模块初始化。为了防止天气变化和昼夜温差等因素造成的误差，本系统在启动时首先对环境的状况进行一次数据采集，并记录各数据。整个程序的编写均由 C 语言完成，在程序设计中，采用了结构化程序设计方法，使各个模块程序相对独立开来，便于程序代码的维护、移植和升级。同时，这样分离式程序设计，降低了代码的调试难度，缩短了调试周期。在程序设计中，大量使用了宏代换语句，为程序的修改提供了简易的接口，消除了修改中重复查找相同代码的繁琐，提高了效率。我们将与用户信息密切相关的数据放在一个文件里，在系
14、统安装时，我们可以根据用户要求修改控制命令和返回信息等信息，体现了现代社会人性化的要求。（三）总结阶段(2011 年 12 月2011 年 5 月)这一阶段，对系统进行测试，修改，使设计成型并总结3、项目已取得的效果，即项目已实现的产品或技术的数量、质量、用途及社会经济效益等。完成论文一篇三、 推广价值及应用前景本系统是一个具有较强综合应用能力的系统，它可以根据使用者的意愿以及工作环境的条件限制，选择适合的系统组合，完成不同的工作需求。在 GSM无线通信信号质量好的地方可以选择 GSM 网络作为系统的通讯载体，同时使用短程无线电与各子系统连接，可以达到更佳的智能效果，便于系统安装，且不影响美观
15、。在 GSM 网络信号不好的地方，我们可以使用发挥部分设计的有线电话控制系统作为通讯载体。在具有高要求的环境可以将 GSM 和有线通讯结合，实现功能更加强大的工作系统；另外，本系统除用于安防外，还可以为仓库、远程农业生产、远程灾害监测等提供远程数据采集，在客户端开发上位机软件，实现多点数据采集，构建管理系统，实现智能分析等功能。在 21 世纪，这个科技高速发展的时代，设计一个远程智能家电控制和安防系统是非常具有应用价值和市场前景的。它不仅可以适用于普通家庭，实现家用家电远程控制，提高时间利用率，实时对住宅环境进行安全监控；同时可以用于工厂控制工业设备并监测生产安全；运行上位机后，还可以用于大型
16、仓库监控物品安全和存放环境是否符合条件。随着人们文化水平的提高，掌握这样一个控制命令简单的系统也是人们可以接受的。因此，设计这样的系统，可以为普通家庭带来方便，同时也可以实时监控用户居住环境，避免灾难发生时，带来重大经济损失和人员伤亡。而且，这样的系统同时适用于各种危险环境对家电的控制，体现了人性化的要求；除此之外，本系统还可以用于仓库对环境多点数据的采集，运行上位机后，可以建立相应的数据库，实现大规模数据管理分析。因此，该方案具有可行性，并且具有很强的扩展性，稍加修改就可以实现不同的功能，为企业带来经济利益和实用价值。四、 项目负责人及研究人员情况项 目 主 要 研 发 人 员 情 况序 号 姓 名 性 别 出生年月 技术职称 工 作 单 位 所 承 担 的 工 作1 常新 男 1989-10 太原理工大学 学生 统筹安排2 罗浩月 女 1989-3 太原理工大学 学生 收集资料3 杨子超 男 1989-5 太原理工大学 学生 CAD 制图4 张阳 男 1989-10 太原理工大学 学生 程序编写5 孙静 女 1991-5 太原理工大学 学生 数据整理6789
