利用现有的通信网络gsmgprscdma移动网等和相应的无线通信产品通过无线收发设备如无线modem无线网桥等专门的无线局域本设计主要实现对家电的远程控制具有传输的信息量小对传输速度要求不高和通信要求简单可靠的特点使用gsm网络的短消息服务功能不必考虑信道的可靠性等因素可以很好的满足本设计中对于家电远程控制的功能要求

　　远程家电控制系统的设计.txt 如果我能够看到自己的影子，我想它一定很忧伤，因为我把快 乐都留在了前面。容易伤害别人和自己的人，总是对距离的边缘模糊不清的人。 本文由 mrchrsh 贡献 pdf 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。 2009 年 5 月 第 5 期 （总第 126 期 ） 广西轻工业 GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY 计算机与信息技术 远程家电控制系统的设计 杨晓霞 （广西质量技术工程学校， 广西 南宁 530022 ） 【摘 以及移动通信技术不断普及， 远程控制家用电器的条件已经逐步成熟。 利 要】 随着 现代网络和通信技术的不断发展， 用 GSM 移动通信的短消息服务设计了一个远程控制家电 的系统。以家电控制器为核心， 利用 M2M 技术和 R S- 485 网络将家庭 智能设备、 控制 功能模块联系起来， 组建了家庭控制网络。 在此基础上各种功能模块可以实现无缝接入网 络， 降低了系统成本， 便于 维护， 同时具有很高的可定制性。 家电； 数据交换协议； 短 消息 【关键词】 远程控制； 【中图分类号】 TP273 【文献标识码】 A 【文章编号】 1003- 2673(2009)05－80－03 1 引言 进入 20 世纪 90 年代后期以来， 数字化技术取得了更加 内实现了联网和漫游， 具有网络能力强的特点， 用户无需另外 组网， 在极大提高网 络覆盖范围的同时为客户节省了昂贵建网 费用和维护费用。 同时， 它对用户的数量也没有 限制， 克服了传 统的专网通信系统投资成本大， 维护费用高， 且网络监控的覆 盖范围和 用户数量有限的缺陷。 比起传统的集群系统在无线网 络覆盖上具有无法比拟的优势， 加上 GSM 的 SMS 本身具备的 数据传送功能， 因此， 短消息业务在远程智能控制系统中得到 克 服了 了广泛的应用， 基于 GSM 短消息的远程家电控制系统， 电话远程家电控制系统电话 费用高、 控制时间长等缺点， 具有 良好可扩展性和实用价值。 迅猛的发展， 随着 Internet 网向普通家庭生活不断扩展， 消费 电子、 计算机、 通 讯一体化日趋明显， 传统的家用电器行业也带 来了新的革命， 网络家电悄然进入到人们的 生活中。 网络家电是指可以使用远程终端(例如手机、 个人电脑等) 对连接在家庭网络上的 家电进行遥控。 网络家电可以互联组成 家庭内部网络， 同时又能与外部互联网连接。用户 可以通过电 脑、 手机等远程终端操控家中所有电器运作。 比如， 下班前通过 空调、 电 饭煲的启动等。 电脑或手机操控家中电热水器、 可以预见， 网络家电的普及将极大地提高 人们的生活质量。 3 2 研究意义 国内外的网络家电控制终端基本上都是专用的遥控终端 或是个人电脑， 而随着移动通 讯的快速发展， 其中 GSM （Global ） System for Mobile communication 系统是目前基 于时分多址 技术的移动通讯体制中比较成熟、 完善、 应用最广泛的一种系 统。 （Short SMS Message Service 短信息服务是 GSM 系统中 ） ） 提供的一种 GSM 终端 （手机 之间，通 过服务中心(ServiceCenter)进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息 的存储 和转发功能。 利用 GSM 短信息系统进行无线通信， 性能 稳定， 为远程数据传送和监控设 备的通信提供了一个强大的支 持平台。随着手机用户的不断增多，手机作为一种贴身物品， 可 供开发的潜力几乎是无限的， 因此， 通过手机远程控制家电成 为家电行业近期的主要

　　动向， 国内外各大家电行业也相继推出 了相关产品。 针对在近阶段， 无论是国内还是国 外的网络电器， 其价格 设计一个低 昂贵这一点， 我们设想:利用 GSM 的短消息业务， 价 位的控制组件，使用该组件实现对住宅内原有的传感器、 家 用电器， 用不同的终端经网络 对住宅状况及原家用电器实行监 测与控制， 实现对家用电器的远程控制。 目前已建成的覆 盖全国的 GSM 数字蜂窝移动通信网， 是 我国公众移动通信网的主要方式。由于 GSM 网络 在全国范围 系统结构框图 基于 GSM 短消息的远程家电控制系统，其系统原理如图 1 所示： 图 1 远程家电控制系统原理图 用户端 （手机或个人电脑 不需要使用任何应用程序， ） 对机 种和操作系统也无任何 要求。 将该控制组件作为与其它电器的 接口， 由用户端(手机或个人电脑)向控制组件发送 短消息， 控制 组件接收并读取短信内容， 并对其进行解码， 并根据短信内容 对家用电器 的 ON/OFF 实现控制。 本设计方案具有如下特点: （1 操作方便， ） 通过手机短信控制家 电在很多时候比其它 手段更加方便。 （2 对现有家电兼容性较强。 ） （3 低成本方案， ） 可定制性强， 有利于实现商品化。 【作者简介】 杨晓霞 （1976- ） 女， ， 广西贺州人， 讲师， 工程硕士生， 研究 方向： 控制工程领域。 80 4 系统设计 无线通信的设计相对而言比较简单， 有许多现成的产品和 TC35 的构成框图如图 3 所示， 从功能上看主要由四部分 构成， GSM 基带处理器、 GSM 射频部分、电源部分和 FLASH 存储器构成。GSM 基带处理器是整个模块的核心，它由一个 C166CPU 和一个 DSP 处理器内核控制模块内各种信号的传 输、转换、放大等处理过程。射 频天线部分主要实现信号的调制 与解调， 实现外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转 换， 匹配电源为处理器以及射频部分提供所需的电源， 芯的 40 ZIF 插座为用户提供包括 电源、数据输入输出、 卡音频接 SIM 口和控制等的接口。 4.1 无线通信实现方式的选择 通信系统可以利用， 重点只是在于如何从多种实现方式 中做出 最优的选择。常用的实现方式有: 利用现有的通信网络(GSM/GPRS，CDMA 移动网等) 和相应的无线通信产品， 通过无线收发设备， 如无线 Modem， 无线网桥等专门的无线局域 网。 本设计主要实现对家电的远程控制，具有传输的信息量 小、对传输速度要求不高和通 信要求简单可靠的特点， 使用 GSM 网络的短消息服务功能不必考虑信道的可靠性等因素，就 可以很好的满足本设计中对于家电远程控制的功能要求。本系统中发送的短消息包含中文汉 字， 所以选择 PDU 串 的用户信息编码方式 TP- DCS 是 08， 表示 UCS2 编码方式， UCS2 编 码是将每个字符 （1- 2 个字节 按照 ISO/IEC10646 的 ） 规定， 转变为 16 位的 Unicode 宽字符。 Windows 系统中， 在 特 别是在 2000/XP 中，可以简单地调用 API 函数实现编 码和解 码。如果没有系统的支持， 比如用单片机控制手机模块收发短 消息， 只好用查表 法来解决了。 在 GSM 标准中， 中文编码采用 UTF- 8 的编码方式， 不是 目前国内常用的 GB- 2313 编码，所以还需要进行汉字字码的 转换， 才能与采用 GB- 2313 汉字库相配合显 示汉字字型。4.2 系统硬件设计 4.2.1 家电控制器的总体结构 本设计的任务是建立控制组 件， 它可以监控被连接的家用 电器的状态。系统主要功能为:实现中文短消息的收发， 根 据接 收到的短消息控制相应的家电， 实现对家用电器的远程控制。 家电控制器的结构框图 如图 2 所示。

　　图 3 T C 35 功能框图 4.2.4 MC U 单片机作为主控单元， 在系统中起着核心作用， 本系统选 用 atmel 公司 的 AT89C52，它是一款低功耗、高性能的单片 机， 内部有 8k 字节的 flash memory， 该 芯片运用了 atmel 公司 先进的高密度非易失性存储技术， 具有与 51 系列单片机完全 兼容 的指令集和引脚输出， 89C52 内部有 256 字节的 RAM， 32 根可编程 I/O 口线 位 定时计数器， 个两级中断源， 3 6 1 个全双工的串行口。 4.2.5 GSM 与 MC U 接口电路设 计 单片机通过 p1.0 和 p1.1 控制 TC35 的开关机、 复位等， 通 通信速率为 9600kbps， 采用 8 过串口与 TC35 进行数据通信， 位异步通讯方式， 位起始位， 位数据位，聚享游 位停止 位。 4 显 1 8 1 示了单片机和 TC35 接口的关键部分：（1 TC35 模块输入输出的 TTL 正 图 电平逻辑不是 5v， ） 而 图 2 家电控制器的结构框图 因此， 必须对该输入电平进行逻辑转换， 系统通过在 是 2.9v， 集电极开路缓冲器 7407 的输出端加上拉电阻完成电路逻辑的 转换。 （2 系统加电后， ） 为使 TC35 进入工 作状态， 必须给 IGT 加一延时大于 100ms 的低脉冲， 电平下降持续时间不可超过 1ms。 启 动后， 应保持高电平(3.3v)。 IGT 驱动 IGT 时 TC35 供电 电压不能低于 3.3v， 否则 TC5 不能激活。 ZIF 连接座的 CCIN 引脚用来检测 SIM 卡是否插好， ） 如果连接正确， CCIN （3 引脚输出高电平， 则 否则为低电平。 它主要由 GSM 模块 TC35、 单片机 89C52 及固态继电器 LR32053 组成。 4.2.2 固态继 电器 继电器是本系统的执行机构，选用 LR32053 型固态继电 器， 它是采用固体半导体元 件组装而成的一种新颖的无触点开 关， 具有开关速度快、 工作频率高、 使用寿命长、 噪 声低和动作 快等优点， 得到了广泛的应用。LR32053 型继电器输入电流为 5- 40mA， 关断 电压 1.5V， 额定输出电流 50mA， 输出电压范围 宽为 20- 220V， 满足项目的要求。 4.2.3 GSM 模块 GSM 模块选用 TC35， 它是西门子公司最新推出的无线通 语音等的传输， 短信息 服务 讯模块， 可以快速安全的实现数据、 SMS 和传真， 可以工作在 GSM900khz 和 1800khz 两个频段， RS232 数据口符合 ETSI 标准 GSM0707 和 GSM0705， 且易于 升级为 GPRS 模 块。该模块集射频电路和基带于一体， 向用户 提供标准的 AT 命令接口， 为数据、 语音、 短消息和传真提供快 可靠、 安全的传输， 方便用户的应用开发及设计。 速、 图 4 GSM 与 MC U 接口电路 81 4.2.6 MC U 与 SSR 接口电路设计 单片机与固态继电器的接口如图 5 所示， 由于单片 机的灌 不足以驱动继电器， 同时也为提高其驱动能力 电流仅为 20ma， 和抗干扰能力， 系 统增加了驱动电路， 由三极管 T 与电阻 R 组 成的放大电路构成， 二极管 D 构成泄放回 路， 用以在系统断电 时迅速将继电器自感电动势迅速拉低， 起到保护作用。 的代码， 提高开发的效率和软件管理。 开发软件时已考虑到： 软 件架构设计合理， 便 于功能扩展和维护；前后台系统设计，注释 简明准确，便于阅读。软件开发中采用 WinAVR 编译器来对源程序进行编译， 产生可执行的汇编代码。采用双龙 ISP - 1.3.4 烧写器， 用 来下 载.hex 汇编代码到单片机中， 支持在线编程。 调试工具采用 AcessPort 串口调试工具） 串口调试工具是一个很好的调试 （ ， 工具，通过在代码中加入程序运行的状态信息并输出 到串口， 来判断程序的运行状态， 以及是否和预期效果一致来作为修改 代码的依据。这种 调试方式不同于 JTAG 等代码级调试工具。 前者对开发人员有更高的要求。 因为无法看到 内部寄存器的详 细信息， 需要开发者根据软件输出的运行结果信息来判断问题 图 5 MC U 与 SSR 接口电路 所在。 4.3 系统软件设计 4.3.1 控制终端实现方式 家电控制器处于家庭工作现场，通常只完

　　成数据的采集、 处理和控制， 任务相对单一、 固定， 无须使用功能强大的台式机 来完成； 考虑到节能和安装方便， 控制器多为嵌入式系统。 根据 整个无线远程家电控制系统所要实 现的功能， 和对数据处理与 对家电控制能力的要求， 控制器设计的复杂程度和采用的具体 在本课题中， 只是对 技术是不一样的， 可以选用多种设计方式。 家用电器进行远程控制， 不需要很强的实时功能， 对数据处理 要求不高， 运算量也不大。 所以选择了基于单片机 的实现方式， 以降低成本和控制功耗。 4.3.2 控制系统软件设计 对于嵌入式系统来说，其 软件部分的设计一般有两种模 式： 一种是前后台系统模式， 一种是引入操作系统之后的多 任 务模式。 第一种模式的一般做法是写一个无限循环的主程序， 在程 序中查询每个事件 是否发生，每个任务是否具备运行条件， 如 果是， 则处理这个事件或执行某个任务， 这 可以看成是后台程 中断的调入 序。 而系统对中断的响应则可以看成是前台程序， 表示事件 的发生， 在中断服务子程序中， 一般对中断做一些简 单的处理， 然后给出某事件已经发 生的标志， 待后台程序来处 理。这样， 后台可以叫作任务级， 前台叫作中断级。这种模 式的 优点是编写较简单。 第二种模式采用嵌入式操作系统， 目前嵌入式操作系统的 种类 很多， 根据实时性分有硬实时的操作系统， VxWORKS 如 等， 也有软实时操作系统， WIN CE 等。 如 这种模式的优点是实 时性好， 缺点是操作系统本身占用较多的 ROM 和 RAM。 本 设计中， 远程家电控制系统的主控单元选用 atmel 公司 的 89C52， 89C52 内部仅有 256 字节的 RAM， 达不到嵌入式 操作系统所要求的 RAM 的大小要求，此外，本设计选用基于 单 片机的设计方案， 通常不需要移植操作系统。而且系统的任 务相对比较简单， 在家庭环境 下对实时性的需求也不高， 根据 项目系统的工作原理、 接口电路设计及单片机对 GSM 模块 控 制的实现进行软件开发，软件开发采用的是 C 语言，用 UltraEdit 来编辑源程序，该软 件具有友好的编辑界面和 C 语言 关键字识别能力， 同时具有良好的排版能力， 有助于编 写规整 参考文献 [1]谷守河.基于 GSM 短消息业务的远程监控系统的研制[D].北京科技 大学,2005,1. [2] 李 德 领 . 马 潮 . 嵌 入 式 系 统 中 短 消 息 实 时 处 理 的 实 现 [J]. 单 片 机 与 嵌 入 式 系 统 应 用,2006,1:33- 35,39. [3]刘涛.张春业等.基于手机模块 T C 35 的单片机短消息收发系统 [J].电 子技术,2003,3. [4]李华等.系列单片机实用接口技术[M].北京:肮空航天人学出版 社, 2002. [5]何立民.单片机应用技术选编(1)- (7) [M].北京:航空航天大学出版社, 2000. [6]梅丽,王艳秋,张军等.单片机原理及接口技术[M].北京:清华大学出版 社,2004. [7]张建 辉.基于单片机的家电远程控制系统设计[J].苏州科技学院学报, 2006,6(2):79- 82. [8]李 杰,吴学英.用单片机控制 G S M 模块的一种方法[J].电子世界, 2004,(11):23- 25. [9]鹿 泽洲.基于 GSM 和 MC U 的远程家电控制系统[J].世界电子元器 件,2005,(3), [10]李东生, 张勇,许四毛.Protel 99SE 电路设计技术入门与应用[M].北 京:电子工业出版社,2002. 5 结束语 设计中的远程家电控制系统充分利用了单片机的内部资 系统的完成经过了器件选择、 原理 源， 尽可能地提高了可靠性。 图设计、 PCB 制作、 系统的软硬件调试等几个阶段。 在满足项目 要求的前提下， 尽可能减少系统的复杂程度。 本系统基本满足 项目要求， 达到了对中英文短信的收发处理的目的， 经过实验， 己经成 功的实现了对电饭锅的远程控制。 随着移动通信技术的发展， 移动终端普及应用程度越来 越 高，而基于短消息的增值服务的前景越来越光明。 由于短消息 的增值业务实施相对简单、 费用低和移动通信网络设施优点， 随着 GPRS 网络的完善， 必将促使短消息在其他行业的 应用得 到更广泛的发展。 82