溫室大棚卷簾機(jī)無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)目前溫室大棚卷簾機(jī)存在一定安全隱患，為實(shí)現(xiàn)溫室大棚卷簾機(jī)的自動(dòng)升降，采用GSM技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，利用現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一套遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)卷簾機(jī)控制系統(tǒng)。通過(guò)試驗(yàn)證明，本系統(tǒng)穩(wěn)定性高，價(jià)格低，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室大棚卷簾機(jī)的遠(yuǎn)程控制。
關(guān)鍵詞：溫室大棚；遠(yuǎn)程控制；GSM：MCU

0 引言
    溫室大棚在農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有重大意義，他在提供反季節(jié)蔬菜、縮短農(nóng)作物生長(zhǎng)周期，以及大幅度提高農(nóng)作物的成活率等方面起到了巨大作用。
    目前使用的溫室大棚卷簾機(jī)基本上是依靠現(xiàn)場(chǎng)人工送電，以達(dá)到控制卷簾機(jī)升降的目的，不僅存在著較大的安全隱患，而且不管溫室中是否有勞動(dòng)任務(wù)，管理人員都必須到現(xiàn)場(chǎng)操控設(shè)備，浪費(fèi)了時(shí)間。
    本設(shè)計(jì)以發(fā)送短信的方式來(lái)控制卷簾機(jī)。通過(guò)遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)卷簾機(jī)的升降，一方面可以有效的避免事故的發(fā)生，另一方面可減輕管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)本設(shè)計(jì)還帶有溫度、濕度檢測(cè)功能，能準(zhǔn)確的將溫室內(nèi)的溫度、濕度以短信方式反饋給管理員，提高了農(nóng)業(yè)自動(dòng)化程度。

1 遠(yuǎn)程控制技術(shù)
1．1 藍(lán)牙控制技術(shù)
    “藍(lán)牙”是一種無(wú)線(xiàn)電技術(shù)。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化通信終端設(shè)備之間的通信，從而使數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無(wú)線(xiàn)通信拓寬道路。其數(shù)據(jù)速率為1Mb／s。采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。但其信號(hào)距離較短，一般為10m以?xún)?nèi)。
1．2 以太網(wǎng)控制技術(shù)
    以太網(wǎng)控制技術(shù)是在設(shè)備中嵌入一個(gè)以太網(wǎng)接口，利用處理器TCP／IP協(xié)議的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的Internet接入，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。該方式具有通信效率高、開(kāi)放性好、應(yīng)用廣泛以及價(jià)格低廉等特點(diǎn)。但是以太網(wǎng)一般需要有線(xiàn)的傳輸介質(zhì)來(lái)通信。
1．3 GSM控制技術(shù)
    GSM控制技術(shù)是在設(shè)備中嵌入一個(gè)GSM模塊，利用處理器的指令控制來(lái)實(shí)現(xiàn)GSM系統(tǒng)的短信息服務(wù)(SMS)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。該方式具有控制簡(jiǎn)單、方便快捷、應(yīng)用率高以及價(jià)格低廉的特點(diǎn)。
    考慮各種控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用了GSM控制的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)溫室大棚卷簾機(jī)遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)控制。

2 控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)
    溫室遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)如圖1所示，用戶(hù)通過(guò)手機(jī)發(fā)送指令，GSM模塊接收指令，被單片機(jī)(STC89C52)讀取，單片機(jī)根據(jù)短信內(nèi)容進(jìn)行一系列操作，如：控制卷簾機(jī)升降，返回大棚內(nèi)的溫度濕度值等。用戶(hù)也可以通過(guò)輸入設(shè)備進(jìn)行操作，如：控制卷簾機(jī)的升降，更改LCD液晶顯示器上顯示的溫度、濕度等。

3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
    如圖1所示，控制系統(tǒng)中利用單片機(jī)完成一系列的運(yùn)算，控制任務(wù)；采用GSM模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。本文主要討論基于GSM技術(shù)的遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)過(guò)程。
3．1 GSM模塊的選用
    GSM模塊選用Siemens公司提供的TC35模塊。TC35可以快速安全可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)傳輸、語(yǔ)音傳輸、短消息服務(wù)(Short Mess-age Service)和傳真。模塊的工作電壓為3．3～5．5 V，可以工作在900 MHz和1 800 MHz兩個(gè)頻段，所在頻段功耗分／別為2 W(900 MHz)和1 W(1 800 MHz)。模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三組的二類(lèi)傳真、以及2．4k，4．8k，9．6k的非透明模式。通過(guò)獨(dú)特的40引腳的ZIF連接器，實(shí)現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音信號(hào)及控制信號(hào)的雙向傳輸。通過(guò)ZIF連接器及50Ω天線(xiàn)連接器，可分別連接SIM卡支架和天線(xiàn)。
3．2 系統(tǒng)其他硬件的選用
    本設(shè)計(jì)中單片機(jī)選用STC89C52，該單片機(jī)具有價(jià)格低，加密性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，超低功耗等特點(diǎn)，作為本設(shè)計(jì)的主控芯片非常合適；溫度傳感器選用DS18B20，濕度傳感器選用HM1500。

4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
4．1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)
    單片機(jī)的程序結(jié)構(gòu)如圖2所示。開(kāi)機(jī)后，經(jīng)過(guò)TC35模塊、溫度模塊、濕度模塊、LCD液晶顯示屏初始化，程序進(jìn)入循環(huán)檢測(cè)狀態(tài)，響應(yīng)TC35模塊和按鍵的輸入，響應(yīng)后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的處理。

4．2 GSM模塊的程序設(shè)計(jì)
    GSM模塊與手機(jī)之間使用AT指令集作為通信協(xié)議。用AT命令設(shè)置TC35的參數(shù)時(shí)，必須先要將命令寫(xiě)入串口，然后通過(guò)讀取串口的應(yīng)答數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否成功。
4．2．1 設(shè)置發(fā)送模式
    短消息收發(fā)時(shí)，必須要用AT命令設(shè)置TC35的發(fā)送和接收模式。在收發(fā)短消息時(shí)，必須按照設(shè)置的模式對(duì)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)編碼和解碼。其中，設(shè)置PDU模式的命令為“AT+CMGF=1回車(chē)”。
4．2．2 設(shè)置服務(wù)中心號(hào)碼
    根據(jù)前面介紹短消息收發(fā)技術(shù)原理，短消息的傳輸總是由處于GSM外部的短消息服務(wù)中心進(jìn)行中繼。
    每個(gè)消息有自己的目的地或起源地，但只與用戶(hù)和SMSC有關(guān)，因此要根據(jù)SIM卡的營(yíng)運(yùn)商設(shè)置相應(yīng)的服務(wù)中心。如設(shè)置徐州聯(lián)通公司服務(wù)中心的命令是，“AT+CSCA=008613010350500回車(chē)”。
4．2．3 短消息發(fā)送
    在短消息發(fā)送時(shí)，使用以下命令將短信發(fā)出去：
    at+cmgf=1回車(chē)
    at+csmp=17，167，0，0回車(chē)
    at+escs=gsm回車(chē)
    at+emgs=手機(jī)號(hào)碼回車(chē)
    輸入短信內(nèi)容(text格式)+Z
    (注：“Ctrl+Z”ASCII值為26，即1AH)

5 結(jié)語(yǔ)
    該設(shè)計(jì)以GSM無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用于蔬菜溫室大棚卷簾機(jī)的控制器，通過(guò)短信方式控制卷簾機(jī)的升降，在國(guó)內(nèi)尚屬首次。該控制器控制方便，安全可靠，可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；也可經(jīng)過(guò)改進(jìn)應(yīng)用于其他農(nóng)業(yè)或工業(yè)控制，具有巨大的二次開(kāi)發(fā)價(jià)值。