Автоматизация дома с использованием GSM и Arduino: схема и программа

Мобильный телефон является революционным изобретением современности. Первоначально он был придуман для совершения голосовых вызовов и передачи/приема текстовых сообщений, но после появления смартфонов функции мобильных телефонов значительно расширились. В этом проекте мы разработаем систему автоматизации дома на основе платы Arduino, которая будет управлять включением/выключением домашних электронных устройств при помощи передачи SMS сообщений с мобильного телефона (не обязательно смартфона, подойдет и обычный мобильный телефон). Ранее на нашем сайте мы уже рассматривали проекты автоматизации дома под управлением персонального компьютера и с помощью пульта инфракрасной связи.

Необходимые компоненты

Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
ЖК дисплей 16х2 (купить на AliExpress).
GSM модуль (купить на AliExpress).
Модуль драйвера двигателя ULN2003 (купить на AliExpress).
Реле на 5 В.
Электрические лампочки с держателями (патронами).
Источник питания.
Соединительные провода.
Макетная плата.
Мобильный телефон.

Общие принципы работы устройства

Структурная схема работы устройства приведена на следующем рисунке.

В нашем проекте мы в SMS сообщениях будем использовать префикс “#A.” чтобы идентифицировать начало команды, а в конце сообщения будем использовать суффикс (концевик) “*“ чтобы идентифицировать конец команды.

Когда мы передаем SMS с мобильного телефона, GSM модуль принимает его и передает на плату Arduino. Плата Arduino принимает это сообщение, извлекает из него значащую часть и сохраняет ее в строковой переменной. После этого Arduino сравнивает эту строку с заранее определенными строками (шаблонами) для управления электронными устройствами. Если строки совпадают, то Arduino выдает команду через реле на включение/выключение соответствующего устройства и высвечивает на ЖК дисплее результат операции.
В нашем проекте для демонстрации мы использовали 3 электрические лампочки, которые условно будут обозначать вентилятор, свет и телевизор.

В следующей таблице приведен список сообщений, передаваемых с помощью SMS, для включения/выключения вентилятора, света и телевизора.

S.no.	Message	Operation
1	#A.fan on*	Fan ON
2	#A.fan off*	Fan OFF
3	#A.light on*	Light ON
4	#A.light off*	Light OFF
5	#A.tv on*	TV ON
6	#A.tv off*	TV Off
7	#A.all on*	All ON
8	#A.all off*	All OFF

Принципы работы GSM модуля

GSM модуль используется во многих устройствах, которые ориентированы на взаимодействие с технологией GSM. Обычно он используется для взаимодействия компьютера с GSM сетью. Однако в роли компьютера может выступать и плата Arduino.

GSM модуль понимает только AT команды и может на них отвечать. На большинство AT команд модуль отвечает сообщением “OK“ если он выполнил ее успешно, и сообщением “ERROR” если во время выполнения команды произошли какие либо проблемы. Существуют различные AT команды, например, ATA – ответить на звонок, ATD – сделать звонок, AT+CMGR — прочесть сообщение, AT+CMGS – передать SMS сообщение и т.д. AT команды должны заканчиваться символом возврата каретки, то есть \r (0D в шестнадцатеричном формате), например, “AT+CMGS\r”. К примеру, в нашем проекте мы можем использовать следующие AT команды:

ATE0 For echo off
AT+CNMI=2,2,0,0,0 <ENTER> режим автоматического открытия принимаемых сообщений
ATD<Mobile Number>; <ENTER> осуществить вызов (например, ATD+919610126059;\r\n)
AT+CMGF=1 <ENTER> выбор текстового режима
AT+CMGS=”Mobile Number” <ENTER> назначение мобильного номера получателя
>>после этого мы можем написать наше сообщение
>>после написания сообщения
Ctrl+Z команда передачи сообщения (26 в десятичном коде).
ENTER=0x0d в шестнадцатеричном формате

SIM900 представляет собой четырех диапазонный GSM/GPRS модуль, способный функционировать в диапазонах 850/900/1800/1900 МГц в режимах передачи/приема голоса, SMS и данных. Отличается низким энергопотреблением. Внешний вид данного модуля показан на следующем рисунке.

Работа схемы

Схема устройства представлена на следующем рисунке.

ЖК дисплей используется для отображения статуса операций и подключен к плате Arduino в 4-битном режиме. Контакты ЖК дисплея RS, EN, D4, D5, D6, D7 подсоединены к цифровым контактам Arduino 6, 7, 8, 9, 10, 11. Контакты Rx и Tx GSM непосредственно подключены к контактам Tx и Rx Arduino. GSM запитывается с помощью 12-вольтового адаптера. Три реле на 5 Вольт типа SPDT используются для управления света, вентилятора и телевизора. Реле подсоединены к контактам Arduino 3, 4 и 5 через драйвер реле ULN2003.

Исходный код программы

В программе первым делом необходимо подключить библиотеку для работы с ЖК дисплеем, сообщить Arduino к каким его контактам подключен ЖК дисплей, инициализировать необходимые контакты и переменные.

#include<LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(6,7,8,9,10,11);

#define Fan 3
#define Light 4
#define TV 5

int temp=0,i=0;
int led=13;

#include<LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(6,7,8,9,10,11);

#define Fan 3

#define Light 4

#define TV 5

int temp=0,i=0;

int led=13;

После этого необходимо инициализировать последовательный порт для работы со скоростью 9600 бод/с, задать направление работы для используемых контактов.

void setup()
{
  lcd.begin(16,2);
  Serial.begin(9600);
  pinMode(led, OUTPUT);
   pinMode(Fan, OUTPUT);
    pinMode(Light, OUTPUT);
     pinMode(TV, OUTPUT);

void setup()

{

lcd.begin(16,2);

Serial.begin(9600);

pinMode(led, OUTPUT);

pinMode(Fan, OUTPUT);

pinMode(Light, OUTPUT);

pinMode(TV, OUTPUT);

Для работы с последовательным портом мы будем использовать 2 функции: Serial.available, которая будет проверять поступили ли какие-нибудь данные по последовательному порту и Serial.read, которая будет считывать данные из последовательного порта.

while (Serial.available()) 
      {
      char inChar=Serial.read();

while (Serial.available())

{

char inChar=Serial.read();

После приема данных по последовательному порту мы значащую часть SMS сообщения сохраняем в строковой переменной.

void serialEvent() 
 {
  while(Serial.available()) 
  {
    if(Serial.find("#A."))
    {
      digitalWrite(led, HIGH);
      delay(1000);
      digitalWrite(led, LOW);
      while (Serial.available()) 
      {
      char inChar=Serial.read();
      str[i++]=inChar;
      if(inChar=='*')
      {
        temp=1;
        return;
      }

void serialEvent()

{

while(Serial.available())

{

if(Serial.find("#A."))

{

digitalWrite(led, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(led, LOW);

while (Serial.available())

{

char inChar=Serial.read();

str[i++]=inChar;

if(inChar=='*')

{

temp=1;

return;

}

Затем в программе происходит сравнение этой строки с образцами строк и если фиксируется совпадение, то выдается команда на включение/выключение соответствующего устройства.

void check()
{
   if(!(strncmp(str,"tv on",5)))
    {
      digitalWrite(TV, HIGH);
      lcd.setCursor(13,1); 
      lcd.print("ON    ");
      delay(200);
    }  
   
   else if(!(strncmp(str,"tv off",6)))
    {
      digitalWrite(TV, LOW);
      lcd.setCursor(13,1); 
      lcd.print("OFF    ");
      delay(200);
    }

void check()

{

if(!(strncmp(str,"tv on",5)))

{

digitalWrite(TV, HIGH);

lcd.setCursor(13,1);

lcd.print("ON ");

delay(200);

}

else if(!(strncmp(str,"tv off",6)))

{

digitalWrite(TV, LOW);

lcd.setCursor(13,1);

lcd.print("OFF ");

delay(200);

}

Далее приведен полный текст программы.

#include<LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(6,7,8,9,10,11);
#define Fan 3
#define Light 4
#define TV 5
int temp=0,i=0;
int led=13;
char str[15];
void setup()
{
  lcd.begin(16,2);
  Serial.begin(9600);
  pinMode(led, OUTPUT);
   pinMode(Fan, OUTPUT);
    pinMode(Light, OUTPUT);
     pinMode(TV, OUTPUT);
  
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("GSM Control Home");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("   Automaton    ");
  delay(2000);
  lcd.clear();
  lcd.print("Circuit Digest");
  delay(1000);
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("System Ready");
  Serial.println("AT+CNMI=2,2,0,0,0");
  delay(500);
  Serial.println("AT+CMGF=1");
  delay(1000);
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Fan   Light  TV ");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("OFF    OFF   OFF "); 
}
void loop()
{
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Fan   Light  TV");
  if(temp==1)
  {
    check();
    temp=0;
    i=0;
    delay(1000);
  }
}
 void serialEvent() 
 {
  while(Serial.available()) 
  {
    if(Serial.find("#A."))
    {
      digitalWrite(led, HIGH);
      delay(1000);
      digitalWrite(led, LOW);
      while (Serial.available()) 
      {
      char inChar=Serial.read();
      str[i++]=inChar;
      if(inChar=='*')
      {
        temp=1;
        return;
      } 
      } 
    }
   }
 }
void check()
{
   if(!(strncmp(str,"tv on",5)))
    {
      digitalWrite(TV, HIGH);
      lcd.setCursor(13,1); 
      lcd.print("ON    ");
      delay(200);
    }  
   
   else if(!(strncmp(str,"tv off",6)))
    {
      digitalWrite(TV, LOW);
      lcd.setCursor(13,1); 
      lcd.print("OFF    ");
      delay(200);
    }
  
    else if(!(strncmp(str,"fan on",5)))
    {
      digitalWrite(Fan, HIGH);
      lcd.setCursor(0,1); 
      lcd.print("ON   ");
      delay(200);
    }
 
    else if(!(strncmp(str,"fan off",7)))
    {
      digitalWrite(Fan, LOW);
      lcd.setCursor(0,1); 
      lcd.print("OFF    ");
      delay(200);
    }
 
    else if(!(strncmp(str,"light on",8)))
    {
      digitalWrite(Light, HIGH);
      lcd.setCursor(7,1); 
      lcd.print("ON    ");
      delay(200);
    }
 
    else if(!(strncmp(str,"light off",9)))
    {
      digitalWrite(Light, LOW);
      lcd.setCursor(7,1); 
      lcd.print("OFF    ");
      delay(200);
    } 
    
    else if(!(strncmp(str,"all on",6)))
    {
      digitalWrite(Light, HIGH);
      digitalWrite(Fan, HIGH);
      digitalWrite(TV, HIGH);
      lcd.setCursor(0,1); 
      lcd.print("ON     ON    ON  ");
      delay(200);
    }
 
    else if(!(strncmp(str,"all off",7)))
    {
      digitalWrite(Light, LOW);
      digitalWrite(Fan, LOW);
      digitalWrite(TV, LOW);
      lcd.setCursor(0,1); 
      lcd.print("OFF   OFF    OFF  ");
      delay(200);
    }     
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

#include<LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(6,7,8,9,10,11);

#define Fan 3

#define Light 4

#define TV 5

int temp=0,i=0;

int led=13;

char str[15];

void setup()

{

lcd.begin(16,2);

Serial.begin(9600);

pinMode(led, OUTPUT);

pinMode(Fan, OUTPUT);

pinMode(Light, OUTPUT);

pinMode(TV, OUTPUT);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("GSM Control Home");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(" Automaton ");

delay(2000);

lcd.clear();

lcd.print("Circuit Digest");

delay(1000);

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("System Ready");

Serial.println("AT+CNMI=2,2,0,0,0");

delay(500);

Serial.println("AT+CMGF=1");

delay(1000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Fan Light TV ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("OFF OFF OFF ");

}

void loop()

{

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Fan Light TV");

if(temp==1)

{

check();

temp=0;

i=0;

delay(1000);

}

void serialEvent()

{

while(Serial.available())

{

if(Serial.find("#A."))

{

digitalWrite(led, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(led, LOW);

while (Serial.available())

{

char inChar=Serial.read();

str[i++]=inChar;

if(inChar=='*')

{

temp=1;

return;

}

void check()

{

if(!(strncmp(str,"tv on",5)))

{

digitalWrite(TV, HIGH);

lcd.setCursor(13,1);

lcd.print("ON ");

delay(200);

}

else if(!(strncmp(str,"tv off",6)))

{

digitalWrite(TV, LOW);

lcd.setCursor(13,1);

lcd.print("OFF ");

delay(200);

}

else if(!(strncmp(str,"fan on",5)))

{

digitalWrite(Fan, HIGH);

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("ON ");

delay(200);

}

else if(!(strncmp(str,"fan off",7)))

{

digitalWrite(Fan, LOW);

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("OFF ");

delay(200);

}

else if(!(strncmp(str,"light on",8)))

{

digitalWrite(Light, HIGH);

lcd.setCursor(7,1);

lcd.print("ON ");

delay(200);

}

else if(!(strncmp(str,"light off",9)))

{

digitalWrite(Light, LOW);

lcd.setCursor(7,1);

lcd.print("OFF ");

delay(200);

}

else if(!(strncmp(str,"all on",6)))

{

digitalWrite(Light, HIGH);

digitalWrite(Fan, HIGH);

digitalWrite(TV, HIGH);

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("ON ON ON ");

delay(200);

}

else if(!(strncmp(str,"all off",7)))

{

digitalWrite(Light, LOW);

digitalWrite(Fan, LOW);

digitalWrite(TV, LOW);

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("OFF OFF OFF ");

delay(200);

}

Видео, демонстрирующее работу схемы

(1 голосов, оценка: 5,00 из 5)

Загрузка...

1 739 просмотров

Необходимые компоненты

Общие принципы работы устройства

Принципы работы GSM модуля

Работа схемы

Исходный код программы

Видео, демонстрирующее работу схемы

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ