溫室大棚卷簾機無線遠程控制系統(tǒng)的設計

摘要：針對目前溫室大棚卷簾機存在一定安全隱患，為實現溫室大棚卷簾機的自動升降，采用GSM技術和計算機控制技術，利用現有的移動網絡平臺，設計了一套遠程無線卷簾機控制系統(tǒng)。通過試驗證明，本系統(tǒng)穩(wěn)定性高，價格低，真正實現了對溫室大棚卷簾機的遠程控制。
關鍵詞：溫室大棚；遠程控制；GSM：MCU

0 引言
    溫室大棚在農業(yè)發(fā)展中具有重大意義，他在提供反季節(jié)蔬菜、縮短農作物生長周期，以及大幅度提高農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基本上是依靠現場人工送電，以達到控制卷簾機升降的目的，不僅存在著較大的安全隱患，而且不管溫室中是否有勞動任務，管理人員都必須到現場操控設備，浪費了時間。
    本設計以發(fā)送短信的方式來控制卷簾機。通過遠程控制，實現卷簾機的升降，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強度。同時本設計還帶有溫度、濕度檢測功能，能準確的將溫室內的溫度、濕度以短信方式反饋給管理員，提高了農業(yè)自動化程度。

1 遠程控制技術
1．1 藍牙控制技術
    “藍牙”是一種無線電技術。利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化通信終端設備之間的通信，從而使數據傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。其數據速率為1Mb／s。采用時分雙工傳輸方案實現全雙工傳輸。但其信號距離較短，一般為10m以內。
1．2 以太網控制技術
    以太網控制技術是在設備中嵌入一個以太網接口，利用處理器TCP／IP協(xié)議的方式來實現設備的Internet接入，從而實現對設備的控制。該方式具有通信效率高、開放性好、應用廣泛以及價格低廉等特點。但是以太網一般需要有線的傳輸介質來通信。
1．3 GSM控制技術
    GSM控制技術是在設備中嵌入一個GSM模塊，利用處理器的指令控制來實現GSM系統(tǒng)的短信息服務(SMS)，從而實現對設備的控制。該方式具有控制簡單、方便快捷、應用率高以及價格低廉的特點。
    考慮各種控制方式的優(yōu)缺點，本設計采用了GSM控制的方式來實現溫室大棚卷簾機遠程無線控制。

2 控制系統(tǒng)的總體方案設計
    溫室遠程控制系統(tǒng)如圖1所示，用戶通過手機發(fā)送指令，GSM模塊接收指令，被單片機(STC89C52)讀取，單片機根據短信內容進行一系列操作，如：控制卷簾機升降，返回大棚內的溫度濕度值等。用戶也可以通過輸入設備進行操作，如：控制卷簾機的升降，更改LCD液晶顯示器上顯示的溫度、濕度等。

3 控制系統(tǒng)的硬件設計
    如圖1所示，控制系統(tǒng)中利用單片機完成一系列的運算，控制任務；采用GSM模塊實現遠程通信。本文主要討論基于GSM技術的遠程控制實現過程。
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現系統(tǒng)方案中的數據傳輸、語音傳輸、短消息服務(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、第三組的二類傳真、以及2．4k，4．8k，9．6k的非透明模式。通過獨特的40引腳的ZIF連接器，實現電源連接、指令、數據、語音信號及控制信號的雙向傳輸。通過ZIF連接器及50Ω天線連接器，可分別連接SIM卡支架和天線。
3．2 系統(tǒng)其他硬件的選用
    本設計中單片機選用STC89C52，該單片機具有價格低，加密性強，抗干擾能力強，超低功耗等特點，作為本設計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)的軟件設計
4．1 單片機軟件設計
    單片機的程序結構如圖2所示。開機后，經過TC35模塊、溫度模塊、濕度模塊、LCD液晶顯示屏初始化，程序進入循環(huán)檢測狀態(tài)，響應TC35模塊和按鍵的輸入，響應后對系統(tǒng)進行相應的處理。

4．2 GSM模塊的程序設計
    GSM模塊與手機之間使用AT指令集作為通信協(xié)議。用AT命令設置TC35的參數時，必須先要將命令寫入串口，然后通過讀取串口的應答數據來判斷是否成功。
4．2．1 設置發(fā)送模式
    短消息收發(fā)時，必須要用AT命令設置TC35的發(fā)送和接收模式。在收發(fā)短消息時，必須按照設置的模式對發(fā)送和接收的數據進行相應編碼和解碼。其中，設置PDU模式的命令為“AT+CMGF=1回車”。
4．2．2 設置服務中心號碼
    根據前面介紹短消息收發(fā)技術原理，短消息的傳輸總是由處于GSM外部的短消息服務中心進行中繼。
    每個消息有自己的目的地或起源地，但只與用戶和SMSC有關，因此要根據SIM卡的營運商設置相應的服務中心。如設置徐州聯通公司服務中心的命令是，“AT+CSCA=008613010350500回車”。
4．2．3 短消息發(fā)送
    在短消息發(fā)送時，使用以下命令將短信發(fā)出去：
    at+cmgf=1回車
    at+csmp=17，167，0，0回車
    at+escs=gsm回車
    at+emgs=手機號碼回車
    輸入短信內容(text格式)+Z
    (注：“Ctrl+Z”ASCII值為26，即1AH)

5 結語
    該設計以GSM無線通信技術為基礎，設計了一套應用于蔬菜溫室大棚卷簾機的控制器，通過短信方式控制卷簾機的升降，在國內尚屬首次。該控制器控制方便，安全可靠，可廣泛應用于現代農業(yè)；也可經過改進應用于其他農業(yè)或工業(yè)控制，具有巨大的二次開發(fā)價值。