基于SMS的無線家電控制系統(tǒng)

摘要：本文介紹了一種使用SMS（手機短信）的無線家電控制系統(tǒng)，其主要思路是GSMMODEM和紅外線遙控的結合應用。GSMMODEM收到短信后，通過SRWF-1無線模塊，發(fā)送控制數據給單片機控制器，由單片機控制器發(fā)射紅外線控制信號，完成對家電的控制。當需要控制家庭中的多個電器，可建立一個控制網絡。由于本系統(tǒng)采用無線方式，不會破壞家庭已有的裝修，有一定的實用性。
關鍵詞：SMSGSMMODEM紅外線遙控單片機SRWF-1無線模塊

1 概述

GSM系統(tǒng)是目前移動通信體制中比較成熟完善且應用廣泛的一種系統(tǒng)。紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種遙控手段，而且可通過學習各種紅外遙控器的碼形，實現對家電的遙控。因此，可以將GSM MODEM和紅外線遙控結合起來，實現對家電的遠程遙控。例如在辦公室里發(fā)一條短信就可以控制家里的情況，不用為家里的門窗、電器、煤氣擔心。

因GSM MODEM價格較貴，不可能為每一個家電遙控器安裝一臺GSM MODEM,因此只能把GSM MODEM模塊安裝在一臺主控機上(在本設計中使用PC機)，然后建立一個控制網絡，通過網絡傳輸控制指令，如圖1所示。但是網絡需要通信介質，若使用有線網絡，布線非常不方便，特別是在已裝修的家庭。因此本設計采用無線方式建立控制網絡，數據安全問題則用軟件解決。

本系統(tǒng)由GSM手機模塊、無線數據傳輸模塊和單片機控制模塊三部分組成。GSM手機模塊包含GSM MODEM和PC控制程序兩部分。GSM MODEM主要用來建立無線GSM網絡信道，PC控制程序接收串口發(fā)來的數據，檢驗手機號碼的權限，根據短信的內容生成控制機地址以及控制指令，并通過無線數傳模塊發(fā)送給單片機控制系統(tǒng)。無線傳輸模塊負責無線網絡建立和數據傳輸。假設共有4個電器需要控制，則建立一個一點對多點的通信網絡。單片機控制系統(tǒng)收到無線模塊傳來的數據后，根據收到的數據，找到受控電器的紅外發(fā)射碼形(此碼形為預先存入單片機中)，發(fā)出紅外光信號，實現電器的控制；或者打開繼電器，驅動機械裝置，完成操作。

2 單片機控制器的設計

單片機使用常見的AT89C51。遙控器發(fā)射的信號由一串0和1的二進制代碼組成，用38KHz的載頻進行二次調制，以提高發(fā)射效率，降低電源功耗。然后再通過紅外發(fā)射二極管產生紅外線向空間發(fā)射。

當按下遙控器按鍵時，遙控器發(fā)出一串二進制代碼，通常分為引導碼、地址碼、地址碼、數據碼和數據反碼。地址碼連發(fā)兩遍，以提高遙控器的可靠性。如果兩次地址碼不同，則說明本幀數據有誤，應丟棄。

紅外遙控接收使用一體化紅外接收頭0038K，它將紅外接收、放大、解調，整形電路做在一起，可以將接收到紅外線信號轉化為TTL電平信號。0038K引出三個引腳，分別為地、+5V電源和信號輸出。將0038K輸出的信號輸入PC的音頻輸入端(LINE IN)。在PC上使用COOL EDIT(音頻處理軟件)，將波形錄入，顯示在屏幕上。將波形進行3dB衰減，再將波形展寬后，即可讀出遙控器的紅外碼形。紅外發(fā)射使用單片機P2口的P2.5、P2.6位來控制，其中，P2.5輸出頻率為38KHz的載頻信號，P2.6輸出紅外脈寬信號，P2.5和P2.6通過或門輸出調制后的信號。P2.6輸出低電平時，或門允許38KHz載波信號通過，P2.6輸出高電平時，或門禁止38KHz載波信號通過。從而產生38KHz的電信號，該信號通過ULN2003芯片放大，經電阻限流后至紅外發(fā)射管，發(fā)出紅外光信號，控制電器動作。

3 SRWF-1無線網絡的設計

針對本系統(tǒng)數據流量較小，通信距離較近，且強調性價比的特點，選用SRWF-1型微功率無線數傳模塊。

3.1 SRWF-1型微功率無線數傳模塊的數據傳輸

SRWF-1模塊收到單片機發(fā)來的第一個數據后自動進行無線網絡連接、數據同步等工作，因此第一個數據將在5個字節(jié)時間延遲后從接收方串口輸出。如要傳送1個數據幀，此時間延遲將逐漸減少。當最后一個數據被發(fā)送后，模塊將處于等待狀態(tài)直到模塊所設置的接收等待時間延遲之后，模塊將自動通知所有接收設備斷開無線網絡連接、轉入空閑狀態(tài)。

當發(fā)送方最后一個數據被發(fā)送后需延遲6-8個字節(jié)才能接收空中其他模塊的數據。其他模塊在此時間內也不能向空中發(fā)射數據，即使有用戶數據輸入也是被緩沖在模塊中，而沒有發(fā)送到無線鏈路中，以避免引起數據通訊混亂。

3.2 SRWF-1家庭無線網絡的總體規(guī)劃

圖1所示系統(tǒng)中，服務器、GSM MODEM放置在書房，書房中安裝SRWF-1無線模塊主站，其它各房間中安裝SRWF-1無線模塊從站。

每個SRWF-1模塊都在網絡中擁有唯一的地址。通信的協調完全由主站控制。主站采用帶地址碼的數據幀發(fā)送數據。主站發(fā)出的數據，所有從站都接收。從站再將接收到的數據包中的地址碼與本地地址碼相比較，若不同則將數據全部丟掉，不做任何響應；若地址碼相同，則證明數據是給本站的。從站根據傳過來的數據進行響應，并將響應的數據發(fā)送回去，進行數據校驗。這些工作都由SRWF-1模塊完成，可保證在任何一個瞬間，通信網中只有一個模塊處于發(fā)送狀態(tài)，避免相互干擾。

將各房間中的單片機控制器連接在SRWF-1模塊上。單片機控制機收到SRWF-1模塊傳來的數據后，根據收到的數據，找到受控電器的紅外發(fā)射碼形(此碼形為預先存入單片機中)，發(fā)出紅外光信號，實現電器的控制；或者打開繼電器，驅動機械裝置，完成操作。

3.3 SRWF-1無線數傳模塊與AT89C51的連接

SRWF-1模塊提供標準RS-232，RS-485和UART（TTL電平）3種接口方式，在本設計中使用TTL的UART方式與AT89C51的串口直接連接。SRWF-1使用+3.6～5.0V直流電源。工作時發(fā)射電流≤40mA,接收電流≤20mA，休眠電流≤20uA?？珊蛦纹瑱C共用+5V直流電源。電路如圖2所示。

4 GSM模塊的設計

4.1 GSM模塊設計簡介

GSM模塊包含GSM MODEM和PC兩部分。GSM MODEM主要負責建立無線GSM網絡信道，通過GSM網絡接收和發(fā)送短消息，它通過串口與PC通信。PC從串口接收GSM MODEM發(fā)來的數據，檢驗手機號碼的權限，根據短信的內容生成受控機地址以及控制指令，并通過無線數傳模塊發(fā)送給單片機控制系統(tǒng)。GSM MODEM選用WMOi3雙頻集成GSM調制解調器。

4.2 WMOi3的AT短信指令調試

WMOi3支持標準AT指令，調試時可使用Windows自帶的“超級終端”工具。

將WMOi3連接到PC的串口上。硬件連接好以后啟動超級終端。建立串口連接，設置串口(波特率9600，8位數據位，1位停止位，無奇偶校驗，流控制使用Xon /Xoff)。發(fā)送AT指令測試設備是否正確連接，能否正常通訊。

4.3 應用短信開發(fā)控件SMSControl開發(fā)PC端程序

為提高開發(fā)速度，本設計中使用了短信開發(fā)控件SMSControl。SMSControl以OCX控件的形式提供，支持VB。該控件具有短信發(fā)送、短信自動接收、從SIM卡中讀取短信、從SIM卡中刪除短信等功能。PC端程序開發(fā)應用VB和SMSControl控件，程序界面如圖3所示。

4.4 程序應用說明

用手機向WMOi3發(fā)送一條內容為“打開”的短消息，便可以打開受控電器；如果想關掉受控電器，只要發(fā)送“關閉”即可。GSM模塊收到短信后，先檢測發(fā)送短信的手機號，若是在程序中設置的手機號碼，則發(fā)送控制指令給單片機控制器，若是其他號碼則拒之門外，增強了系統(tǒng)的安全性。

5. 結束語

基于GSM網絡的SMS服務是一種信息在移動網絡上儲存和轉寄的過程，可跨市、跨省、甚至跨國傳送，靈活方便，廉價可靠。本文的創(chuàng)新點就是利用SMS來實現超遠程遙控以及傳輸數據。用戶只要用隨身攜帶的手機向家里的GSM MODEM模塊發(fā)一條短消息，即可對家里的電器或防盜報警器進行全球范圍的遙控。由于本系統(tǒng)采用無線方式，不會破壞家庭已有的裝修，有一定的實用性。而且GSM MODEM和紅外線遙控技術成熟完善，因此這是一種可行方案。且本方案成本低、性能高，具有可靠靈活的特點，對家電的控制變得更容易、更快捷、更方便、更安全。

參考文獻

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