温室大棚卷帘机无线远程控制系统的设计

摘要：针对目前温室大棚卷帘机存在一定安全隐患，为实现温室大棚卷帘机的自动升降，采用GSM技术和计算机控制技术，利用现有的移动网络平台，设计了一套远程无线卷帘机控制系统。通过试验证明，本系统稳定性高，价格低，真正实现了对温室大棚卷帘机的远程控制。
关键词：温室大棚；远程控制；GSM：MCU

0 引言
    温室大棚在农业发展中具有重大意义，他在提供反季节蔬菜、缩短农作物生长周期，以及大幅度提高农作物的成活率等方面起到了巨大作用。
    目前使用的温室大棚卷帘机基本上是依靠现场人工送电，以达到控制卷帘机升降的目的，不仅存在着较大的安全隐患，而且不管温室中是否有劳动任务，管理人员都必须到现场操控设备，浪费了时间。
    本设计以发送短信的方式来控制卷帘机。通过远程控制，实现卷帘机的升降，一方面可以有效的避免事故的发生，另一方面可减轻管理人员的劳动强度。同时本设计还带有温度、湿度检测功能，能准确的将温室内的温度、湿度以短信方式反馈给管理员，提高了农业自动化程度。

1 远程控制技术
1．1 蓝牙控制技术
    “蓝牙”是一种无线电技术。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化通信终端设备之间的通信，从而使数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。其数据速率为1Mb／s。采用时分双工传输方案实现全双工传输。但其信号距离较短，一般为10m以内。
1．2 以太网控制技术
    以太网控制技术是在设备中嵌入一个以太网接口，利用处理器TCP／IP协议的方式来实现设备的Internet接入，从而实现对设备的控制。该方式具有通信效率高、开放性好、应用广泛以及价格低廉等特点。但是以太网一般需要有线的传输介质来通信。
1．3 GSM控制技术
    GSM控制技术是在设备中嵌入一个GSM模块，利用处理器的指令控制来实现GSM系统的短信息服务(SMS)，从而实现对设备的控制。该方式具有控制简单、方便快捷、应用率高以及价格低廉的特点。
    考虑各种控制方式的优缺点，本设计采用了GSM控制的方式来实现温室大棚卷帘机远程无线控制。

2 控制系统的总体方案设计
    温室远程控制系统如图1所示，用户通过手机发送指令，GSM模块接收指令，被单片机(STC89C52)读取，单片机根据短信内容进行一系列操作，如：控制卷帘机升降，返回大棚内的温度湿度值等。用户也可以通过输入设备进行操作，如：控制卷帘机的升降，更改LCD液晶显示器上显示的温度、湿度等。

3 控制系统的硬件设计
    如图1所示，控制系统中利用单片机完成一系列的运算，控制任务；采用GSM模块实现远程通信。本文主要讨论基于GSM技术的远程控制实现过程。
3．1 GSM模块的选用
    GSM模块选用Siemens公司提供的TC35模块。TC35可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据传输、语音传输、短消息服务(Short Mess-age Service)和传真。模块的工作电压为3．3～5．5 V，可以工作在900 MHz和1 800 MHz两个频段，所在频段功耗分／别为2 W(900 MHz)和1 W(1 800 MHz)。模块有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2．4k，4．8k，9．6k的非透明模式。通过独特的40引脚的ZIF连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50Ω天线连接器，可分别连接SIM卡支架和天线。
3．2 系统其他硬件的选用
    本设计中单片机选用STC89C52，该单片机具有价格低，加密性强，抗干扰能力强，超低功耗等特点，作为本设计的主控芯片非常合适；温度传感器选用DS18B20，湿度传感器选用HM1500。

4 控制系统的软件设计
4．1 单片机软件设计
    单片机的程序结构如图2所示。开机后，经过TC35模块、温度模块、湿度模块、LCD液晶显示屏初始化，程序进入循环检测状态，响应TC35模块和按键的输入，响应后对系统进行相应的处理。

4．2 GSM模块的程序设计
    GSM模块与手机之间使用AT指令集作为通信协议。用AT命令设置TC35的参数时，必须先要将命令写入串口，然后通过读取串口的应答数据来判断是否成功。
4．2．1 设置发送模式
    短消息收发时，必须要用AT命令设置TC35的发送和接收模式。在收发短消息时，必须按照设置的模式对发送和接收的数据进行相应编码和解码。其中，设置PDU模式的命令为“AT+CMGF=1回车”。
4．2．2 设置服务中心号码
    根据前面介绍短消息收发技术原理，短消息的传输总是由处于GSM外部的短消息服务中心进行中继。
    每个消息有自己的目的地或起源地，但只与用户和SMSC有关，因此要根据SIM卡的营运商设置相应的服务中心。如设置徐州联通公司服务中心的命令是，“AT+CSCA=008613010350500回车”。
4．2．3 短消息发送
    在短消息发送时，使用以下命令将短信发出去：
    at+cmgf=1回车
    at+csmp=17，167，0，0回车
    at+escs=gsm回车
    at+emgs=手机号码回车
    输入短信内容(text格式)+Z
    (注：“Ctrl+Z”ASCII值为26，即1AH)

5 结语
    该设计以GSM无线通信技术为基础，设计了一套应用于蔬菜温室大棚卷帘机的控制器，通过短信方式控制卷帘机的升降，在国内尚属首次。该控制器控制方便，安全可靠，可广泛应用于现代农业；也可经过改进应用于其他农业或工业控制，具有巨大的二次开发价值。