پروژه آردوینو خانه هوشمند با SMS (کنترل وسایل پیامکی)

در دنیای امروز، خانه‌های هوشمند به سرعت در حال فراگیر شدن هستند. یکی از ساده‌ترین و اقتصادی‌ترین روش‌ها برای کنترل وسایل خانه، استفاده از آردوینو و پیامک (SMS) است. با این روش، حتی بدون اینترنت می‌توانید وسایل برقی خود را از راه دور روشن یا خاموش کنید. این مقاله شما را با اصول، سخت‌افزار مورد نیاز و نحوه پیاده‌سازی این سیستم آشنا می‌کند.

پروژه نمونه کنترل وسایل پیامکی آردوینو

هدف از این پروژه، کنترل وسایل الکتریکی از طریق پیامک با استفاده از ماژول GSM و برد Arduino است. در این سامانه، کاربر می‌تواند با ارسال پیامک‌هایی شامل دستورهای مشخص (مانند RELAY1 ON یا RELAY2 OFF) دو خروجی مختلف (به عنوان مثال دو رله) را روشن یا خاموش نماید. آردوینو با دریافت پیامک از طریق ماژول GSM، متن آن را تحلیل کرده و بر اساس محتوای پیام، فرمان مناسب را به پایه‌های خروجی ارسال می‌کند. در نهایت نیز سیستم پاسخی حاوی تأیید انجام عملیات برای فرستنده ارسال می‌نماید.

این نوع سیستم‌ها در هوشمندسازی منازل، کنترل از راه دور تجهیزات، و کاربردهای صنعتی سبک بسیار رایج‌اند.

سخت‌افزار مورد نیاز

• آردوینو Uno یا Mega
• ماژول GSM (SIM800/SIM900)
• ماژول رله 2 کاناله (دو وسیله قابل کنترل)
• سیم‌کشی و منبع تغذیه مناسب

سیم‌ کشی پروژه

تصویر زیر اتصالات این پروژه را نشان میدهد. اتصالات نسبتا ساده است و میتوانید به اندازه مورد نیاز رله اضافه کنید. سپس میتوانید دستگاه های منزل خود را به رله متصل کنید. برای یادگیری نحوه اتصال وسایل به رله، مقاله آموزش رله را مشاهده کنید.

• پایه D2 آردوینو → ورودی رله 1
• پایه D3 آردوینو → ورودی رله 2
• پایه TX ماژول GSM → RX آردوینو
• پایه RX ماژول GSM → TX آردوینو
• GND و VCC ماژول GSM به آردوینو و منبع تغذیه

کد پروژه خانه هوشمند با SMS آردوینو

کد کامل پروژه در فایل دانلودی انتهای صفحه قرار داده شده است. در این جا قسمت های مهم کد را توضیح میدهیم تا درک آن برای شما آسان باشد و بتوانید مطابق نیاز خود آن را شخصی سازی کنید.

1. فراخوانی کتابخانه‌ها و تعریف پایه‌ها

#include <GSM.h>
#define PINNUMBER ""
#define RELAY1 2
#define RELAY2 3

• دستور #include <GSM.h> کتابخانه‌ی رسمی آردوینو برای کار با ماژول‌های GSM را فراخوانی می‌کند. این کتابخانه شامل توابعی برای اتصال به شبکه، ارسال و دریافت پیامک، و برقراری ارتباط داده است.
• PINNUMBER در صورتی استفاده می‌شود که سیم‌کارت دارای قفل PIN باشد؛ در غیر این صورت، رشته‌ی خالی قرار می‌گیرد.
• پایه‌های دیجیتال 2 و 3 به عنوان خروجی برای کنترل رله‌ها (یا سایر تجهیزات) تعریف شده‌اند.

2. ایجاد اشیاء برای مدیریت ارتباط GSM و پیامک

GSM gsmAccess;
GSM_SMS sms;

دو آبجکت از کلاس‌های موجود در کتابخانه GSM تعریف می‌شود:

• gsmAccess: وظیفه‌ی مدیریت اتصال به شبکه GSM (راه‌اندازی ماژول و ثبت در شبکه).
• sms: برای ارسال و دریافت پیامک‌ها به‌کار می‌رود.

3. تابع راه‌اندازی (setup)

void setup() { 
   pinMode(RELAY1, OUTPUT); 
   pinMode(RELAY2, OUTPUT); 
   digitalWrite(RELAY1, LOW); 
   digitalWrite(RELAY2, LOW); 
   Serial.begin(9600); 
   boolean notConnected = true; 
   while(notConnected) { 
      if(gsmAccess.begin(PINNUMBER) == GSM_READY) { 
         notConnected = false; } 
      else { 
      Serial.println("در حال تلاش برای اتصال..."); 
         delay(1000); } 
   } 
   Serial.println("GSM متصل شد. آماده دریافت پیامک.");
}

• پایه‌های خروجی برای رله‌ها در حالت خروجی (OUTPUT) تنظیم می‌شوند.
• در ابتدای کار، هر دو خروجی خاموش نگه داشته می‌شوند تا از روشن شدن ناخواسته‌ی وسایل جلوگیری شود.
• ارتباط سریال با سرعت 9600 بیت‌برثانیه برای نمایش وضعیت در مانیتور سریال فعال می‌شود.
• حلقه‌ی while(notConnected) تا زمانی ادامه دارد که ماژول GSM به شبکه متصل نشده باشد. پس از موفقیت در ثبت در شبکه، پیام “GSM متصل شد” در خروجی سریال چاپ می‌شود.

4. حلقه‌ی اصلی برنامه (loop)


تابع sms.available() بررسی می‌کند که آیا پیامک جدیدی دریافت شده است یا خیر.

در صورت وجود پیامک، کاراکترهای آن به‌صورت حلقه‌ای خوانده می‌شوند و در متغیر textMessage ذخیره می‌گردند.

پس از خواندن، تابع sms.flush() حافظه‌ی موقت پیام را پاک می‌کند تا آماده‌ی دریافت پیام بعدی باشد.

دستور trim() فاصله‌های خالی ابتدا و انتهای متن را حذف می‌کند.

متن پیامک با چهار دستور قابل قبول مقایسه می‌شود:

• "RELAY1 ON" → فعال‌سازی خروجی شماره 1
• "RELAY1 OFF" → غیرفعال‌سازی خروجی شماره 1
• "RELAY2 ON" → فعال‌سازی خروجی شماره 2
• "RELAY2 OFF" → غیرفعال‌سازی خروجی شماره 2

در هر مورد، علاوه بر تغییر وضعیت خروجی، پیام تأییدی با استفاده از تابع sendReply() برای فرستنده ارسال می‌گردد.

5. تابع ارسال پاسخ به فرستنده

void sendReply(String message) {
sms.beginSMS(sms.remoteNumber());
sms.print(message);
sms.endSMS();
Serial.println("پاسخ ارسال شد: " + message);
}

• تابع sms.remoteNumber() شماره‌ی فرستنده‌ی آخرین پیام دریافتی را برمی‌گرداند.
• با استفاده از توابع beginSMS(), print(), و endSMS() متن پاسخ برای همان شماره ارسال می‌شود.
• برای اهداف عیب‌یابی، متن پاسخ در مانیتور سریال نیز چاپ می‌گردد.

نکات فنی و بهبودهای پیشنهادی

1. کنترل دسترسی: می‌توان بررسی شماره‌ی فرستنده را اضافه کرد تا فقط شماره‌های مجاز توانایی کنترل داشته باشند.
2. بی‌تفاوتی نسبت به حروف کوچک و بزرگ: بهتر است قبل از مقایسه، از دستور textMessage.toUpperCase() استفاده شود.
3. ذخیره‌ی امن شماره‌ی فرستنده: پیش از اجرای sms.flush() شماره‌ی فرستنده در متغیری جدا ذخیره گردد تا از حذف ناگهانی آن جلوگیری شود.
4. پایداری حافظه: استفاده‌ی طولانی از نوع داده‌ی String ممکن است منجر به تکه‌تکه شدن حافظه در بردهای دارای رم محدود مانند آردوینو Uno شود.
5. تغذیه‌ی ماژول GSM: منبع تغذیه باید قادر به تأمین جریان لحظه‌ای تا حدود 2 آمپر باشد تا از ریست ناگهانی جلوگیری شود.
6. سازگاری با انواع رله: در برخی ماژول‌ها، رله در حالت منطقی LOW فعال می‌شود. بنابراین قبل از اتصال بار اصلی، باید این مورد تست گردد.

نکات امنیتی

هنگامی که وسایل برقی از راه دور کنترل می‌شوند، رعایت نکات ایمنی ضروری است:

• هرگز سیم‌های برق مستقیم را بدون استفاده از رله به آردوینو متصل نکنید.
• مطمئن شوید که سیم‌کشی و اتصالات عایق‌بندی شده باشند.
• برای جلوگیری از کنترل غیرمجاز، می‌توانید شماره‌های خاصی را مجاز به ارسال فرمان کنید.

توسعه و بهبود سیستم

پس از راه‌اندازی اولیه، می‌توانید امکانات بیشتری به سیستم اضافه کنید:

• کنترل چند وسیله: با استفاده از چند رله، می‌توان چندین وسیله برقی را با پیامک کنترل کرد.
• زمان‌بندی خودکار: برنامه‌نویسی برای روشن یا خاموش کردن وسایل در ساعات مشخص.
• سیستم هشدار: با سنسورهای دما یا دود می‌توان هشدارهای امنیتی از طریق پیامک دریافت کرد.

مزایای عملی این سیستم

1. دسترسی فوری: حتی زمانی که خارج از خانه هستید، می‌توانید چراغ‌ها یا سیستم گرمایش را روشن کنید.
2. صرفه‌جویی در انرژی: می‌توانید وسایل را تنها در مواقع نیاز روشن کنید و از هدر رفتن انرژی جلوگیری کنید.
3. قابلیت سفارشی‌سازی: با تغییر برنامه آردوینو، می‌توانید سیستم را دقیقاً مطابق نیاز خود شخصی‌سازی کنید.

جمع‌بندی

کنترل وسایل خانه با پیامک و آردوینو یک راهکار اقتصادی و کاربردی برای هوشمندسازی خانه است. با استفاده از آردوینو، ماژول GSM و رله‌ها، می‌توان از راه دور وسایل برقی را روشن و خاموش کرد و حتی سیستم هشدار دریافت نمود. این روش برای افرادی که به دنبال راه‌حل کم‌هزینه و بدون نیاز به اینترنت هستند، ایده‌آل است.

راه‌اندازی این سیستم علاوه بر کاربردی بودن، فرصتی مناسب برای یادگیری میکروکنترلرها، برنامه‌نویسی و الکترونیک عملی فراهم می‌کند و می‌تواند اولین قدم شما در مسیر خانه‌های هوشمند باشد.

برای دانلود فایل ها باید حساب کاربری داشته باشید ثبت نام / ورود