為給人們提供一個更加舒適、便捷、高效、安全的生活環境，建立一個高效率、低成本的智能家居系統已成為當今的一個熱點問題。近年來，國際上許多大公司都提出相應的解決方案，但至今為止，這一領域的國際標準尚未成熟。針對目前利用公共電話、國際互聯網、有線電視網或者電力網實現的智能家居系統的局限性，本文提出一種基于GSM技術的低成本智能家居系統，將給普通居民家庭生活方式帶來變革。
　　智能家居系統采用電子傳感技術、計算機技術和信息傳輸技術，對用戶提供全方位的服務,同時對住房內情況進行遠程監控和實時管理。它包括家庭內部傳輸系統、家庭接入系統及智能傳感/ 執行設備等幾個部分。
　　智能家居系統應具有以下功能：
　　(1)住宅保安監控報警(警情報知)。
　　(2)火警、煙警、有毒氣體泄露報警。
　　(3)閥控功能:有線電視信號、水、煤氣、各類家用電器通/ 斷控制。
　　(4)室內空氣、溫度、濕度、光線的自動調節功能。
　　(5)聲音報警。
　　(6)GSM遠程報警。
1 系統的總體結構及工作過程
　　智能家居系統由系統主機、系統分機、GSM模塊、無線發射收發模塊等部分組成。其中，系統主機通過GSM模塊與用戶的手機進行通信。其結構圖如圖1 所示。主機與分機通過無線傳輸" title="無線傳輸">無線傳輸組成星形拓撲結構。系統主機通過本地無線傳輸網絡同系統分機進行通訊、控制命令傳輸和信息反饋。

　　該系統正常工作時，首先由主機采集傳感器數據，并且判斷是否發生異常情況，如果發生異常情況則通過GSM模塊向用戶發送相應的報警信息，并根據不同的異常情況發出不同聲音報警。如果主機無異常情況，則主機通過無線模塊按順序向各分機發送數據采集" title="數據采集">數據采集命令，分機進行數據采集，將采集結果打包后發送回主機，主機判斷分機節點是否發生異常，并進行相應處理。此外，用戶還可以通過手機發送短信息" title="短信息">短信息進行訪問,當用戶接收到報警信息時，可以根據報警的種類向主機發送短信息，對各被控量實現遠程控制，主機提取短信息并譯碼后進行相應的操作。
2 系統硬件
　　本系統的硬件主要分為系統主機與系統分機兩大部分。系統主機硬件框圖如圖2所示，由凌陽單片機SPCE061、傳感器單元電路、固態繼電器" title="固態繼電器">固態繼電器控制電路、GSM模塊、無線傳輸模塊、語音報警模塊等組成,并由固態繼電器控制具體設備。

　　系統分機硬件框圖如圖3所示，由凌陽單片機SPCE061、傳感器單元電路、固態繼電器控制電路、無線傳輸模塊等組成,并由固態繼電器控制具體設備。

2.1 SPCE061單片機
　　SPCE061A 是凌陽科技推出的16位微控制器。SPCE061A內嵌32K字的閃存(FLASH)。較高的處理速度使μ′nSPTM能夠非常容易、快速地處理復雜的數字信號。以μ′nSPTM為核心的SPCE061A微控制器適用于數字語音識別領域，其內部結構如圖4所示。

2.2 GSMSMS手機短消息模塊
　　GSMSMS模塊是“中國電子技術信息網”(www.cetinet.com)最新推出的系列產品，該產品是在原GSMGPS模塊的基礎上改進的通用產品。GSMSMS模塊由市面上的廉價手機和通訊適配電路組成，性能價格比高于GSMGPS。GSMSMS模塊利用手機短消息系統進行數據傳輸，是目前各種利用電臺做無線數傳的理想替代產品。GSMＧＰＳ模塊可廣泛用于遙控、遙測、工業數據采集、防盜報警、交通運輸監控管理、廣告信息發布等場合。由于GSMSMS模塊不受地域限制，將其應用于GPS系統是非常理想的設計方案。另外，GSMSMS模塊使用方便，可以直接跟單片機的UART接口，并且生產商可以提供詳細的GSMSMS模塊通信協議及相關調試軟件，用戶只要根據協議操作即可。
2.3 無線數據傳輸電路
　　無線數據傳輸電路采用PTR2000無線傳輸模塊，其顯著特點是所需外圍元件少, 因而設計非常方便。該模塊內部集成了高頻發射、高頻接收、PLL 合成、FSK調制/ 解調、參量放大、功率放大、頻道切換等功能,因而是目前集成度較高的無線數傳產品。PTR2000 的出現使人們擺脫了傳統無線產品設計的困擾。該器件優異的特性使得它非常適合于便攜及手持產品的設計中。另外, 由于它采用了低發射功率、高靈敏度的設計,因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證, 是目前低功率無線數傳的理想選擇。
2.4 語音報警電路
　　SPCE061單片機具有語音功能，通過調用標準的API函數很容易實現語音報警。語音報警可以起到嚇阻等作用。2.5 看門狗電路
　　SPCE061單片機內置看門狗電路。通常，在單片機的工作現場可能有各種干擾源，這些干擾源可能導致程序跑飛、死機或者程序不能正常運行。如果不及時恢復或使系統復位, 就容易造成損失。看門狗電路的作用就是在程序跑飛或者死機時,有效地使系統復位以恢復正常運轉。
2.6 顯示模塊
　　顯示模塊采用凌陽公司的一款128×64點陣的液晶模組，驅動芯片是凌陽公司生產的SPLC501。此液晶模組的面板采用STN(Super Twisted Nematic)超扭曲向列技術制成，并且由128 Segment和64 Common組成。該液晶模組接口簡單，使用方便，且可以完成很多液晶特效功能。
3 系統軟件設計
　　本系統軟件采用匯編語言與C語言混合編程實現，主要包括主機和分機兩部分。
　　系統主機程序主要包括無線數據傳輸程序、傳感器數據采集程序、GSM模塊通信程序、語音報警程序、顯示程序、鍵盤輸入程序、看門狗程序、系統初始化程序、意外事件處理程序等。主機程序流程圖如圖5所示。

　　由于該系統采用的是一對多的雙向數據傳輸，因此每個分機都有標識自己的地址碼。其通訊軟件主要分為兩部分：主機與分機的無線通訊軟件；單片機與GSMSMS模塊的串行通訊軟件。程序設計的關鍵是主機、分機間無線通訊的準確性。在程序設計中,采用通訊協議(Protocol) 的做法，由主機發出地址碼與操作指令,通知各分機采集數據,同時進行校驗。每個分機都編有不同的地址碼，主機發送地址碼和操作指令時采用廣播通訊的方式，只有該地址碼與分機自身的地址碼相同時，表示主機查詢的就是該分機,同時發送應答信號,并準備接收命令；而主機將收回的應答信號與發出的地址碼相比較,不同則給出一次錯誤的信息，相同則可以控制已叫通的分機，這時已叫通的分機繼續接收主機發送的操作命令，并依據指令采集數據,將數據整理、打包后通過PTR2000發送給主機,直到接收到主機發來的執行完成命令為止。SPCE061單片機與GSMPSMS模塊和無線通信模塊PTR2000都通過串口進行通信，因此串口采取分時復用。分機程序流程圖如圖6所示。