基于GSM和MCU的遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)

短消息業(yè)務(wù)（sms）作為gsm的一種增值服務(wù)，在遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，基于gsm短消息的遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)，克服了電話遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)電話費(fèi)用高，控制時(shí)間長等的缺點(diǎn)，具有良好可擴(kuò)展性和實(shí)用價(jià)值。

近年來，短消息業(yè)務(wù)（sms）作為gsm的一種增值服務(wù)，隨著gsm網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的不斷擴(kuò)大，得到了迅速發(fā)展，它具有傳輸速度快，費(fèi)用低，不占用語音通信通道等優(yōu)點(diǎn)，因而在遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，如：基于gsm和gps的車輛跟蹤監(jiān)視系統(tǒng)，基于gsm的遠(yuǎn)程led信息發(fā)布系統(tǒng)等，筆者結(jié)合具體項(xiàng)目，設(shè)計(jì)了一套基于gsm短消息的遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)，克服了電話遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)電話費(fèi)用高，控制時(shí)間長等缺點(diǎn)，取得了較好的效果。

系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成如圖1所示：由gsm模塊tc35、單片機(jī)89c52、驅(qū)動(dòng)三極管9013及固態(tài)繼電器jgx-50f組成。

gsm模塊

gsm模塊選用tc35，它是西門子公司最新推出的無線通訊模塊，可以快速安全的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音等的傳輸，短信息服務(wù)sms和傳真，可以工作在gsm 900khz和1800khz兩個(gè)頻段，rs232數(shù)據(jù)口符合etsi標(biāo)準(zhǔn)gsm0707 和gsm0705，且易于升級(jí)為gprs 模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的at 命令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計(jì)。

tc35的構(gòu)成框圖如圖2所示，從功能上看主要由四部分構(gòu)成，gsm基帶處理器、gsm射頻部分、電源部分和flash存儲(chǔ)器構(gòu)成。gsm基帶處理器是整個(gè)模塊的核心，它由一個(gè)c166cpu和一個(gè)dsp處理器內(nèi)核控制模塊內(nèi)各種信號(hào)的傳輸、轉(zhuǎn)換、放大等處理過程。射頻天線部分主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，實(shí)現(xiàn)外部射頻信號(hào)與內(nèi)部基帶處理器之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換，匹配電源為處理器以及射頻部分提供所需的電源，40芯的zif插座為用戶提供包括電源、數(shù)據(jù)輸入輸出、sim卡音頻接口和控制等的接口。

mcu

單片機(jī)作為主控單元，在系統(tǒng)中起著核心作用，本系統(tǒng)選用atmel公司的at89c52，它是一款低功耗、高性能的單片機(jī)，內(nèi)部有8k字節(jié)的flash memory，該芯片運(yùn)用了atmel公司先進(jìn)的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，具有與51系列單片機(jī)完全兼容的指令集和引腳輸出，89c52內(nèi)部有256字節(jié)的ram，32根可編程i/o口線，3個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，6個(gè)兩級(jí)中斷源，1個(gè)全雙工的串行口。

固態(tài)繼電器ssr

繼電器是本系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用jgx-50f型固態(tài)繼電器，它是采用固體半導(dǎo)體元件組裝而成的一種新穎的無觸點(diǎn)開關(guān)，具有開關(guān)速度快、工作頻率高、使用壽命長、噪聲低和動(dòng)作快等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。jgx-50f型繼電器輸入電流為5-40ma，關(guān)斷電壓1.5v，額定輸出電流50ma，輸出電壓范圍寬為20-220v，滿足項(xiàng)目的要求。

硬件設(shè)計(jì)

gsm與mcu接口電路設(shè)計(jì)

單片機(jī)通過p1.0和p1.1控制tc35的開關(guān)機(jī)、復(fù)位等，通過串口與tc35進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通信速率為9600kbps，采用8位異步通訊方式，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。圖3顯示了單片機(jī)和tc35接口的關(guān)鍵部分：

1)tc35模塊輸入輸出的ttl正電平邏輯不是+5v，而是+2.9v，因此，必須對(duì)該輸入電平進(jìn)行邏輯轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)通過在集電極開路緩沖器7407的輸出端加上拉電阻完成電路邏輯的轉(zhuǎn)換。

2)系統(tǒng)加電后，為使tc35進(jìn)入工作狀態(tài)，必須給igt加一延時(shí)大于100ms的低脈沖，電平下降持續(xù)時(shí)間不可超過1ms。啟動(dòng)后，igt應(yīng)保持高電平(3.3v)。驅(qū)動(dòng)igt時(shí)tc35供電電壓不能低于3.3v，否則tc35不能激活。

3) zif連接座的ccin引腳用來檢測(cè)sim卡是否插好，如果連接正確，則ccin引腳輸出高電平，否則為低電平。

mcu與ssr接口電路設(shè)計(jì)

單片機(jī)與固態(tài)繼電器的接口如圖4所示，由于單片機(jī)的灌電流僅為20ma，不足以驅(qū)動(dòng)繼電器，同時(shí)也為提高其驅(qū)動(dòng)能力和抗干擾能力，系統(tǒng)增加了驅(qū)動(dòng)電路，由三極管t與電阻r組成的放大電路構(gòu)成，二極管d構(gòu)成泄放回路，用以在系統(tǒng)斷電時(shí)迅速將繼電器自感電動(dòng)勢(shì)迅速拉低，起到保護(hù)作用。

軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)工作原理

mcu對(duì)gsm模塊控制的實(shí)現(xiàn)

tc35模塊采用at賀氏指令，單片機(jī)可以通過正確的at指令對(duì)tc35模塊進(jìn)行初始化和短消息的接收，對(duì)短消息的控制共有三種模式:block模式、pdu模式和text模式。使用block模式需要手機(jī)生產(chǎn)廠家提供驅(qū)動(dòng)支持，目前，pdu模式已取代block模式，而text模式不支持中文，因此本系統(tǒng)使用pdu模式進(jìn)行短消息接收。系統(tǒng)上電以后首先對(duì)tc35進(jìn)行初始化，內(nèi)容主要包括：

1)設(shè)置短消息中心號(hào)碼at+csca=“+8613010761500”。(該號(hào)碼因地區(qū)不同而設(shè)置不同)。

2)設(shè)置短消息格式at+cmgf=0 (0代表pdu格式)。

3)設(shè)置短消息存放的位置at+cpms="sm"。(sm表示將短消息存放在sim卡中)。

4)設(shè)置短信到達(dá)通知at+cnmi=1，1，0，0，1。此命令可使模塊在短消息到達(dá)后向單片機(jī)發(fā)送指?lt;cr>+cmti：“sm”，index(信息存儲(chǔ)位置)。

另外，在系統(tǒng)操作過程中還用到了讀取短消息指令at+cmgr=index及刪除短消息指令at+cmgd=index及sim卡狀態(tài)查詢命令at^scks。

系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)上電以后，首先由單片機(jī)控制igt啟動(dòng)tc35，然后用at^scks?查詢sim卡狀態(tài)，若sim卡正確安裝，則模塊返回指令^scks:<1>，<1>ok，再由單片機(jī)控制tc35完成模塊的初始化，單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。當(dāng)有新短消息到達(dá)時(shí)，由tc35模塊向單片機(jī)發(fā)送指令將其喚醒，單片機(jī)讀取短信內(nèi)容，并對(duì)其進(jìn)行解碼，并根據(jù)短信內(nèi)容控制i/o口輸出高低電平，控制繼電器動(dòng)作，完成對(duì)家用電器開啟與關(guān)閉的控制，處理完畢后用at+cmgd=index指令將其從sim卡中刪除，然后重復(fù)上述過程。

結(jié)束語

本設(shè)計(jì)方案充分借助于gsm網(wǎng)絡(luò)的短消息業(yè)務(wù)，為遠(yuǎn)程家電的控制提供了一種靈活、方便的方法，具有良好可擴(kuò)展性和實(shí)用價(jià)值。