基于GSM的家用电器远程控制系统

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摘要：家居办公的智能化和远程可监控是电器用户长期追求的目标之一。基于gsm无线通信的家用电器远程控制系统是一种造价低廉、简单易实现的远程控制系统。利用普通手机和GSM网络对远端短信接收器进行短信控制，可完成对各种家用电器，如冰箱、空调、电脑等开关的简易控制。由于GSM网络已在全球范围内实现了联网和漫游，所以利用短信模块传送/接收信息对家用电器进行控制，具有实时、方便、快捷等优点。

关键词：GSM；远程控制；单片机；家用电器

中图分类号：TP319

文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2014）003-0094-02

0 引言

要实现手机对电器的远程控制，可通过GPRS网络利用客户端软件对电器进行实时监控，也可以通过GSM短信息的收发，利用单片机实施远程控制。客户端软件方式需要监控终端接入Internet，具有成本高、实现复杂等缺点。手机短信方式利用现有的GSM无线通信网络，在极大提高网络覆盖范围的同时，为用户节省了昂贵的建网和维护费用。本文设计的基于GSM无线通信的家用电器远程控制系统，利用单片机技术、手机AT指令协议及短信的PDU编码与解码，实现手机短信对各种家用电器电源开关的远程控制。

1 系统原理分析

本系统分为四个模块，分别为主控端——用户手机；接收端——GSM短信模块；受控端——单片机控制模块；驱动端——单片机驱动电路和继电器控制电路。其结构示意图如图1。

主控端为普通的手机，无需额外添加任何软硬件，只要具备收发短信的功能即可。一旦有新短信被短信模块接收，模块立刻让单片机产生一个中断，使程序去读这条新短信，如果发现是控制命令，则根据命令内容执行相应任务，并删除这条短信，如果不是控制命令，则不予处理。单片机处理短信模块接收到的控制命令，并且产生相应的操作让某个管脚输出高/低电平，从而控制继电器并向用户回复关于电器使用情况的短信。

2 系统硬件设计

2.1 单片机模块

单片机使用ATMEL公司的AT89S52单片机，它是一款低功耗、高性能的CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP（In-system programmable）的可反复擦写1 000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

2.2 短信模块

国内已使用的GSM短信模块有Falcom的A2D系

列、Wavecome的WM02系列、西门子的TC35系列、爱立信的DM10/DM20系列、中兴的ZXGM18系列等，这些模块的功能、用法差别不大。其中西门子的 TC35系列模块性价比较高，并且已经具有国内的无线设备入网证。所以本设计选用了西门子 TC35系列的 TC35i。TC35i模块由GSM基带处理器、GSM射频模块、电源、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。主要技术指标如下：①双频段： GSM 900MHz 和 GSM 1 800MHz；②支持数据、语音、短信息等；③设计紧凑，体积小；④可使用外部电源或充电电池供电，电压3.3～4.8V；⑤功耗低，休眠状态3.5mA，空闲状态25mA，发射状态300mA；⑥集射频和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为信息提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。

本设计同时采用了市面上推出的西门子TC35i/MC35i短信模块开发板M3，此开发板集成了GSM短信模块必需的电路，并为其提供持久稳定的运行环境。开发板的五个电路接口RXD、TXD、IGT、GND、VCC分别与单片机的TXD、RXD、IO口、GND、VCC相连接，将短信模块嵌入开发板即可实现与单片机的控制通信。

2.3 继电器控制电路

本设计采用电磁继电器作为控制开关，驱动电路示意图如图2。单片机控制模块输出的控制电平信号可通过驱动电路接到三极管，以控制其通断，并由此来控制继电器线圈的通和断，从而达到控制家电开关的目的。

3 软件系统设计

3.1 系统流程设计

软件流程图如图3。

3.2 软件详细设计

3.2.1 TC35i模块调试及AT指令

TC35i模块首次使用时，先测试其工作是否正常，由于它自带RS232接口，所以可用PC机的串口调试软件。这里我们使用网上的一款“串口调试助手”软件进行测试。

常用的AT指令如下：①改变波特率：“AT+IPS=9600”，将TC35i的波特率设置为9 600；②设置短消息中心：“AT+CSCA=‘+8613800270500’”，设置为武汉短信中心；③短信模式的设置：“AT+GMFG=0”，设置为PDU模式。

GSM模块的短信模式有三种：①Block模式；②TEXT模式，只能发送英文，无须编码；③PDU模式，可以采用UNICODE编码发送英文、汉字，但合成PDU码比较复杂。

短信读取方法：①“AT+CMGL=0”，读取电话上全部未读过的SMS消息；②“AT+CMGL=2”，列出已有的短消息；③“AT+CMGL=4”，读取全部SMS消息；④“AT+CMGR=X”，读取第X条短消息。

3.2.2 短信编码

在PDU 模式中，可以采用三种编码方式对发送的内容进行编码，分别是7-bit、8-bit和UCS2编码。7-bit编码用于发送普通的ASCII字符，它将一串7-bit的字符（最高位为0）编码成8-bit的数据，每8个字符可压缩成7个。在此使用的GSM字符集为7位编码。首先将字符转换为7位的二进制，然后将后面字符的位调用到前面，补齐前面的差别。例如：H译为1001000，i译为1101001，由于H的二进制编码不足八位，则将i的最后一位补足到H的前面，从而变成11001000（C8），i剩下六位110100，前面再补两个0，变成00110100（34），所以“Hi”的PDU编码为 C8 34。

3.2.3 接收短信的中断服务模块

当TC35i模块收到主控端发来的短信命令时，RI位置1，单片机串口产生中断，立即调用中断服务程序，并将收到的命令进行解码，与储存的命令列表进行逐一对比匹配，如果匹配成功，则通过单片机引脚电平置位实现相应的控制功能。最后，TC35i模块向用户回发一条反馈短信。

4 结语

本文设计的家用电器远程控制系统操作简单，使用方便，更为重要的是实现成本很低，只需在电器旁额外添加一个短信接收控制器即可。由于手机的使用早已经进入千家万户，我们有理由相信，基于手机无线通信的智能家居系统也将很快走入寻常百姓家。

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