原创 基于SMS的无线家电控制系统

2008-3-10 11:09 3253 6 11 分类: 模拟
摘 要:本文介绍了一种使用SMS(手机短信)的无线家电控制系统,其主要思路是GSM MODEM和红外线遥控的结合应用。GSM MODEM收到短信后,通过SRWF-1无线模块,发送控制数据给单片机控制器,由单片机控制器发射红外线控制信号,完成对家电的控制。当需要控制家庭中的多个电器,可建立一个控制网络。由于本系统采用无线方式,不会破坏家庭已有的装修,有一定的实用性。

关键词 :SMS GSM MODEM 红外线遥控 单片机 SRWF-1无线模块


1 概述


GSM系统是目前移动通信体制中比较成熟完善且应用广泛的一种系统。红外线遥控是目前使用最广泛的一种遥控手段,而且可通过学习各种红外遥控器的码形,实现对家电的遥控。因此,可以将GSM MODEM和红外线遥控结合起来,实现对家电的远程遥控。例如在办公室里发一条短信就可以控制家里的情况,不用为家里的门窗、电器、煤气担心。


因GSM MODEM价格较贵,不可能为每一个家电遥控器安装一台GSM MODEM,因此只能把GSM MODEM模块安装在一台主控机上(在本设计中使用PC机),然后建立一个控制网络,通过网络传输控制指令,如图1所示。但是网络需要通信介质,若使用有线网络,布线非常不方便,特别是在已装修的家庭。因此本设计采用无线方式建立控制网络,数据安全问题则用软件解决。


本系统由GSM手机模块、无线数据传输模块和单片机控制模块三部分组成。GSM手机模块包含GSM MODEM和PC控制程序两部分。GSM MODEM主要用来建立无线GSM网络信道,PC控制程序接收串口发来的数据,检验手机号码的权限,根据短信的内容生成控制机地址以及控制指令,并通过无线数传模块发送给单片机控制系统。无线传输模块负责无线网络建立和数据传输。假设共有4个电器需要控制,则建立一个一点对多点的通信网络。单片机控制系统收到无线模块传来的数据后,根据收到的数据,找到受控电器的红外发射码形(此码形为预先存入单片机中),发出红外光信号,实现电器的控制;或者打开继电器,驱动机械装置,完成操作。


2 单片机控制器的设计


单片机使用常见的AT89C51。遥控器发射的信号由一串0和1的二进制代码组成,用38KHz的载频进行二次调制,以提高发射效率,降低电源功耗。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。


当按下遥控器按键时,遥控器发出一串二进制代码,通常分为引导码、地址码、地址码、数据码和数据反码。地址码连发两遍,以提高遥控器的可靠性。如果两次地址码不同,则说明本帧数据有误,应丢弃。


红外遥控接收使用一体化红外接收头0038K,它将红外接收、放大、解调,整形电路做在一起,可以将接收到红外线信号转化为TTL电平信号。0038K引出三个引脚,分别为地、+5V电源和信号输出。将0038K输出的信号输入PC的音频输入端(LINE IN)。在PC上使用COOL EDIT(音频处理软件),将波形录入,显示在屏幕上。将波形进行3dB衰减,再将波形展宽后,即可读出遥控器的红外码形。红外发射使用单片机P2口的P2.5、P2.6位来控制,其中,P2.5输出频率为38KHz的载频信号,P2.6输出红外脉宽信号,P2.5和P2.6通过或门输出调制后的信号。P2.6输出低电平时,或门允许38KHz载波信号通过,P2.6输出高电平时,或门禁止38KHz载波信号通过。从而产生38KHz的电信号,该信号通过ULN2003芯片放大,经电阻限流后至红外发射管,发出红外光信号,控制电器动作。


3 SRWF-1无线网络的设计


针对本系统数据流量较小,通信距离较近,且强调性价比的特点,选用SRWF-1型微功率无线数传模块。


3.1 SRWF-1型微功率无线数传模块的数据传输


SRWF-1模块收到单片机发来的第一个数据后自动进行无线网络连接、数据同步等工作,因此第一个数据将在5个字节时间延迟后从接收方串口输出。如要传送1个数据帧,此时间延迟将逐渐减少。当最后一个数据被发送后,模块将处于等待状态直到模块所设置的接收等待时间延迟之后,模块将自动通知所有接收设备断开无线网络连接、转入空闲状态。


当发送方最后一个数据被发送后需延迟6-8个字节才能接收空中其他模块的数据。其他模块在此时间内也不能向空中发射数据,即使有用户数据输入也是被缓冲在模块中,而没有发送到无线链路中,以避免引起数据通讯混乱。


3.2 SRWF-1家庭无线网络的总体规划


 


sms1.gif


图1所示系统中,服务器、GSM MODEM放置在书房,书房中安装SRWF-1无线模块主站,其它各房间中安装SRWF-1无线模块从站。


每个SRWF-1模块都在网络中拥有唯一的地址。通信的协调完全由主站控制。主站采用带地址码的数据帧发送数据。主站发出的数据,所有从站都接收。从站再将接收到的数据包中的地址码与本地地址码相比较,若不同则将数据全部丢掉,不做任何响应;若地址码相同,则证明数据是给本站的。从站根据传过来的数据进行响应,并将响应的数据发送回去,进行数据校验。这些工作都由SRWF-1模块完成,可保证在任何一个瞬间,通信网中只有一个模块处于发送状态,避免相互干扰。


将各房间中的单片机控制器连接在SRWF-1模块上。单片机控制机收到SRWF-1模块传来的数据后,根据收到的数据,找到受控电器的红外发射码形(此码形为预先存入单片机中),发出红外光信号,实现电器的控制;或者打开继电器,驱动机械装置,完成操作。


 


sms2.gif


3.3 SRWF-1无线数传模块与AT89C51的连接


SRWF-1模块提供标准RS-232RS-485和UART(TTL电平)3种接口方式,在本设计中使用TTL的UART方式与AT89C51的串口直接连接。SRWF-1使用+3.6~5.0V直流电源。工作时发射电流≤40mA,接收电流≤20mA,休眠电流≤20uA。可和单片机共用+5V直流电源。电路如图2所示。


4? GSM模块的设计


4.1 GSM模块设计简介


GSM模块包含GSM MODEM和PC两部分。GSM MODEM主要负责建立无线GSM网络信道,通过GSM网络接收和发送短消息,它通过串口与PC通信。PC从串口接收GSM MODEM发来的数据,检验手机号码的权限,根据短信的内容生成受控机地址以及控制指令,并通过无线数传模块发送给单片机控制系统。GSM MODEM选用WMOi3双频集成GSM调制解调器。


4.2 WMOi3的AT短信指令调试


WMOi3支持标准AT指令,调试时可使用Windows自带的“超级终端”工具。


将WMOi3连接到PC的串口上。硬件连接好以后启动超级终端。建立串口连接,设置串口(波特率9600,8位数据位,1位停止位,无奇偶校验,流控制使用Xon /Xoff)。发送AT指令测试设备是否正确连接,能否正常通讯。


4.3 应用短信开发控件SMSControl开发PC端程序


为提高开发速度,本设计中使用了短信开发控件SMSControl。SMSControl以OCX控件的形式提供,支持VB。该控件具有短信发送、短信自动接收、从SIM卡中读取短信、从SIM卡中删除短信等功能。PC端程序开发应用VB和SMSControl控件,程序界面如图3所示。


 


sms3.gif


图3 系统主控制器电路


 


4.4 程序应用说明


用手机向WMOi3发送一条内容为“打开”的短消息,便可以打开受控电器;如果想关掉受控电器,只要发送“关闭”即可。GSM模块收到短信后,先检测发送短信的手机号,若是在程序中设置的手机号码,则发送控制指令给单片机控制器,若是其他号码则拒之门外,增强了系统的安全性。


5. 结束语


基于GSM网络的SMS服务是一种信息在移动网络上储存和转寄的过程,可跨市、跨省、甚至跨国传送,灵活方便,廉价可靠。本文的创新点就是利用SMS来实现超远程遥控以及传输数据。用户只要用随身携带的手机向家里的GSM MODEM模块发一条短消息,即可对家里的电器或防盗报警器进行全球范围的遥控。由于本系统采用无线方式,不会破坏家庭已有的装修,有一定的实用性。而且GSM MODEM和红外线遥控技术成熟完善,因此这是一种可行方案。且本方案成本低、性能高,具有可靠灵活的特点,对家电的控制变得更容易、更快捷、更方便、更安全。


参考文献


[1]万福君,潘松峰.单片微机原理系统设计与应用[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2002.
[2]李华. MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1993.8.
[3]汪晓平,钟军.Visual Basic网络通信协议分析与应用实现[M].北京:人民邮电出版社,2003.1.
[4]薛栋梁.MCS-51/151/251单片机原理与应用[M].北京:中国水利水电出版社,2001.1.
[5]毕爱波,周东辉.以16位单片机实现信息家电连接internet的解决方案[J].北京:微计算机信息,2005,(10):79-81

文章评论5条评论)

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用户247253 2009-9-18 10:11

博主你好,我也在做这方面,有一个问题想请教一下:GSM模块可以实现,请问有TD-SCDMA的模块吗,能同样实现上面的系统吗?我的邮箱是linkinsy@163.com,希望您赐教,在这回复一下也可以,看您方便

用户104246 2008-3-30 20:34

OK..哈哈.

用户71098 2008-3-21 12:59

一定,有做好的东西,我会发给大家看看的

jizzll_617398179 2008-3-20 19:56

就是啊,我对GSM比较感兴趣

用户102521 2008-3-12 10:07

博主好象搞了不少关于GSM的东西,有好玩的就发上来给大家看看
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