贵州师范学院基于物联网技术的垃圾智能管理系统的设计与实现摘要本设计主要以单片机AT89S51为智能控制中心，结合GSM模块、重力检测模块、超声波检测模块及温度检测模块，及其外围辅助电路，构成了一个多种检测功能为一体的多功能垃圾管理系统。首先由各传感器检测重力、高度及温度信号并显示出来，当检测到的信号超出自身的设定值时，将其转化为电信号并传送给单片机处理，再由单片机将电信号传送给GSM模块进行打电话和发短信通知用户。该系统具有轻便灵巧、电路简单易实现，所使用的各类元器件灵敏度较高的特点。利用单片机编程，可使电路功能易于控制，从而实现了识别不同情况下具有智能的垃圾管理系统。关键词：GSM；单片机；温度模块；超声波检测AbstractThis design mainly intelligent control of the single chip AT89S51 as the center, in combination with the GSM module, gravity detection module, ultrasonic detection module and temperature detection module, and its periphery auxiliary circuit, formed a variety of detection for the integration of multi-functional waste management system. First detected by the sensor of gravity, altitude and temperature signals, when the detected signal is beyond its own value, is transformed into electrical signals and transmitted to the single chip microcomputer processing, again by MCU will be routed to a GSM module calling and texting notifies the user. The system has a lightweight flexible, simple circuit to implement, of the various components used the characteristics of high sensitivity. Microcontroller programming, can make the circuit function is easy to control, so as to realize the recognition of different cases, the waste management system with smart.Key words：GSM; Single chip microcomputer; Temperature module; 目录1.引言12、系统总体设计方案22.1 系统总体设计22.1.1 设计要求22.1.2 设计框架22.1.3 GSM通讯技术33、硬件设计与实现53.1 主控制器的选择及外围电路设计53.2 GSM通讯模块设计53.3温度检测模块设计63.4高度检测模块设计83.5重力检测模块设计103.6显示模块设计124、软件设计与实现144.1 软件设计流程分析144.2 GSM短消息程序设计154.2.1 短消息收发模式154.2.2 接收短消息程序设计174.2.3 发送短消息程序设计185.系统调试与实现195.1 硬件制作与调试195.2 软件编程与调试205.3实物验证：216.总结与展望247.致谢25参考文献26附录A：传感器采集显示控制源程序27附录B：传感器采集显示控制源程序42贵州师范学院1.引言随着人类社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对其卫生的要求也越来越高，主要表现在他们不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对干净整洁、智能性等方面也提出了更高的要求。人们迫切需要一种智能的家庭能垃圾管理系统可靠地进行垃圾管理工作，及时发现垃圾桶是否已满通知户主，以便将病毒消灭在萌芽状态，这样人们的健康能够得到较大的保证，同时也保证了用家庭的干净整洁。垃圾智能管理系统的设计与实现，是一项专业性很强的实用技术。人们普遍认为，所谓的垃圾智能管理系统，就是以清洁为目的，运用各种高科技设备及手段，不间断地垃圾环境进行清理和分类的备的总和。随着社会经济的发展进步，垃圾智能管理系统的应用普及越来越广，科技含量越来越高。先进的垃圾集中管理系统体现了物联网的研究成果，科技产品和技术的一个结晶和缩影。当然，垃圾智能管理系统的研发不能一味地追求高、精、尖，其最根本的立足点还是必须回归实用性，在保障适用性的前提下追求最低的成本与价格。本文基于上述原因提出一种能够通知用户的垃圾智能管理系统。具体来说，该系统以重力、高度及温度信号等传感器，结合GSM模块，及其外围辅助电路，以单片机为智能控制中心，构成了一个集测量温度、测量重力、测量高度等多种检测功能为一体的垃圾智能管理系统。412、系统总体设计方案2.1 系统总体设计2.1.1 设计要求本文的目的是设计一个简单实用经济的垃圾智能管理系统，因此在设计的时候需要遵循一定的规则。（1）低功耗现今社会对能源的消耗越来越快，节能成为了一个我们必须考虑的因素，在智能家居系统中在不影响性能的基础上，必须将功耗考虑在内，从器件选择和程序优化上控制功耗；（2）低成本系统针对普通家庭，必须考虑成本因素，需尽量选择性价比高的元器件；（3）实用可靠性任何一个产品的设计，不能光有华丽的外表或繁杂的功能，实用性、可靠性才是产品能否取得成功的决定性因素。2.1.2 设计框架本文所设计的智能家居监控系统由主控制器模块、GSM通讯模块、重力传感器、温度传感器、超声波测量等部分组成。其架构如图2-1所示。图2-1 整体架构图该系统的控制方式为远程控制：通过GSM通讯模块以短消息的方式来实现，同时还能实现远程报警功能。2.1.3 GSM通讯技术GSM是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的简称，是由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准；它的空中接口采用时分多址技术，是当前应用最为广泛的移动电话标准；自90年代中期投入商用以来，全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用10。随着用户的不断增长和数字通信的发展，又出现了GPRS、CDMA以及3G（WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA）等数字通信系统，现在正在朝着4G发展。但目前相对来说GSM技术最成熟。而且它以OSI为基础，技术标准公开，发展规模最大，是基于时分多址技术的移动通信体制中应用最广泛的系统。我国地域辽阔，虽然3G移动通讯网最近几年发展非常快，但目前我国公众移动通信的主要方式，仍然是GSM数字蜂窝移动通信网，主要提供话音、短消息等服务。SMS是短消息服务(Short Message Service)的简称，是用手机收发简短文本消息的一种通信机制。随着GSM移动通信网络的迅速普及和广覆盖，短信息服务(SMS)作为GSM网络的一种基本服务，已经得到了空前的发展，我国目前已建成覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，为我国移动通信提供了可靠保证。SMS与话音传输及传真一样，是GSM通信网即2G移动通信提供的主要电信业务，它通过无线控制信道进行传输，是GSM通信网所特有的。SMS采用存储转发模式短信息被发送出去后，不是直接发送给接收方，而是先存储在短信息中心(SMSC)，然后再由SMSC把短信息转发给接收方。如果接收方不在服务区内或关机，SMSC会自动保存此短信息，等到接收方在服务区内再发送。与普通的寻呼机制有所不同，SMS是一项有保证的双向服务。发送方可以在短信息发送出去后得到一条确认信息，以告知传递成功或失败。由此可见，短消息业务作为GSM网络的一种主要的电信业务，它的信息传递是比较可靠的。因此，选用GSM的短消息业务来实现远程无线数据传输也是可行的。本次课题将有效利用GSM短信通讯技术来实现智能家居系统的远程控制和报警功能。3、硬件设计与实现3.1 主控制器的选择及外围电路设计本系统采用的单片机为STC89C52单片机作为主控制器。图3-1 单片机最小系统单片机最小系统如图3-1所示，18引脚和19引脚XTAL1 、XTAL2分别与外部晶振和电容相连接，第9引脚为复位输入端，接上电容、电阻及开关后够上电复位电路，20引脚为接地端，40引脚为电源端。EA引脚为使能端，接电源VCC置1，P0口因内部没有上拉电阻，故外接10K的上拉排阻。3.2 GSM通讯模块设计目前国内使用比较广泛的GSM模块有西门子的TC35/ TC35i；Wavecom 的GSM（Mo3、Mo2）；中兴的ZXGM18、ZXGM28；华为的GTM900 ；SIMCOM公司的SIM900等，而这些模块的功能用法差别并不是很大。本系统采用华为GTM900C无线模块。GTM900C是一款双频GSM/GPRS无线模块，并且方便开发以降低产品成本。其结构图如图3-2所示：GTM900C电路中 GTM900_TXD/RXD 串口用于与PC或MCU连接，实现命令调度及控制通信，GTM900_CARD用来插入带有 GSM 网络的 SIM 卡。LED1红色指示灯用于指示电源状态，LED2绿色指示灯用于指示联网状态，开始联网时闪烁频率比较快，一旦连接到网络后，闪烁速度变慢。MCU 控制 TC35 开发板收发短信，有两种方式。(1)通过串口线连接。 MCU 开发板的串口经过RS232 交叉串口线与GTM900C模块的九针串口连接。(2)通过杜邦线连接。TC35 开发板的 RXD、 TXD 、GND接口通过杜邦线分别与 MCU 开发板的 TXD 、RXD 、GND 口连接。在本系统中，为了设计方便，直接采用了第一种接线方式。3.3温度检测模块设计DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与纯铜的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写。温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。以下对DS18B20的主要特点做简单介绍：(1)独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20的双向通讯；(2)在使用中无需任何外围元件；(3)可用数据线供电，电压范围：+3.0+5.5V；(4)测温范围：-55125C；国有测温分辨率为0.5C;(5)通过编程可实现912位的数字读数方式。(6)用户可自设定非易失性的报警上下限值。(