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

中圖分類號(hào)：TN911-34文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004-373X(2011)19-0044-02

Design of Wireless Remote Control System for Greenhouse Trellis Shutter Machine

GU Chen-yao， HU Zhi-qiang， WU Yun， DU Cheng-chao

(Xuzhou Institute of Technology， Xuzhou 221008， China)

Abstract： In order to overcome the potential safety hazard existing in the current greenhouse shutter machines and realize auto-lifting of greenhouse shutter machines， the mobile network platform， computer and GSM control technologies are adopted to design a wireless remote control system for the shutter machine. The testing demonstrates that the system has high stabilization and low cost. The system realized the remote control to the greenhouse shutter machine.

Keywords： greenhouse; remote control; 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［1］。

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［2］。

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)線通信拓寬道路。其數(shù)據(jù)速率為1 Mb/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10 m以內(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。

圖1 卷簾機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)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［4］。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 Message 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50 Ω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(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”。

圖2 單片機(jī)程序的結(jié)構(gòu)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”。

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

at＋csmp＝17，167，0，0 回車

at＋cscs＝gsm 回車

at＋cmgs＝手機(jī)號(hào)碼 回車

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，具有巨大的二次開發(fā)價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］ 鄭文剛，趙春江，王紀(jì)華.溫室智能控制的研究進(jìn)展［J］.農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2004(2)：8-11.

［2］ 蔣峰，韓先花，賀超英.溫室遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的研究［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2009，31(8)：87-89.

［3］ 劉軻，潘良晉.基于西門子TC35的GSM遠(yuǎn)程的溫度/濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.科技資訊，2010(15)：70.

［4］ Siemens. TC35i hardware interface description（Version 01.30） [R] Germany: Siemens， 2003.

［5］ 梅創(chuàng)社.基于GSM手機(jī)模塊在車載防盜中的應(yīng)用研究［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2007，24(5):124-125.

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［10］ 宋文緒，楊帆.傳感器與檢測(cè)［M］.北京：高等教育出版社，2004.