基于SMS的远程家电控制终端的设计

于明军

（赤峰学院物理与电子信息工程系，内蒙古赤峰024000）

基于SMS的远程家电控制终端的设计

于明军

（赤峰学院物理与电子信息工程系，内蒙古赤峰024000）

随着电子技术与通信技术的发展，利用现有通信网络资源完成远程控制成为越来越多工程问题的解决方案.本文利用Atmel公司的At89S52单片机和西门子公司GSM模块TC35i设计了一个简易的远程家电控制终端.利用此终端，可以在上班时遥控家里的电饭锅做饭、空调开启，让你的生活更加便利.本文介绍了控制终端的硬件电路，并给出了软件实现流程.此设计装置结构简单、传输可靠，稍做改进即可应用于多种需要远程交互的场合.

远程控制；SMS；单片机；GSM短信模块

1 引言

随着电子技术与通信技术的发展，智能家居引起了人们的广泛关注，如何利用现有的资源实现家用电器的智能化控制，形成现实意义上的家电智能化，是近年来很受欢迎的研究课题.

以现有通信网络作为数据无线传输网络，可以方便的实现各类工程应用，例如，无线数据的传送、远程检测和控制等.通常开发中应用较多的无线传输业务有：专用的GSM数据业务；GPRS业务和SMS短信息业务三种.GSM数据业务实时性和可靠性最高，只是需要申请专用GSM数据通道，所以成本也最高；GPRS业务高速的数据传输和永远在线特点，配合按流量收费的资费方式，使GPRS通信有较高的性价比；但是需要与网络主机相连，使得系统机动性不好.如果利用点对点的通信方式便增加了开支.另外，即使可以实现点对点的透明传输，利用单片机提取有效信息也困难，会增加系统的开发难度.所以，它更适用于利用PC机作为数据处理中心的远程数据采集系统.

作为GSM（Global System for Mobile Communication）系统中提供的一种基本业务，SMS（Short Message Service）短信息服务通过服务中心完成信息的存储和转发，在GSM终端（手机）之间利用文本信息收发传递信息.它是目前也是迄今为止普及率和使用率最高的一种业务.而对于家电远程控制这种实时性不强，数据流量较小，而且传输频数小的情况最适合应用SMS业务进行系统开发.由于GSM网络具有网络能力强的特点，用户无需另外组网，同时，它对用户的数量无限制，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.利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能，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.

2 总体设计方案

本题目旨在设计一种由GSM模块构成的远程家电控制终端，通过GSM模块接收信息并利用单片机识别接收到的信息，进行远程的家电控制.在控制系统中，本设计采用的短信通信模块为西门子工业级GSM模块TC35i，MCU使用了Atmel公司的At89S52单片机，它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节在系统可编程Flash存储器，32个可编程I/O口线，三个16位定时器/计数器，八个中断源，全双工UART串行通道.支持低功耗空闲和掉电模式工作.系统原理图如图1所示.

GSM模块、天线和SIM卡构成了一个短信收发模块，控制人员可以利用任意手机或利用网络，向GSM模块的SIM卡中发送短信，单片机则利用AT指令定时从GSM模块存储器中读取短消息的内容，并与预先存储在单片机数据存储器中的特定指令字符串比较，相同则执行对应的控制指令，不同则丢弃.每当读取有效的控制短消息后，单片机将再通过AT指令控制GSM模块回复一条短信，表明操作成功.GSM模块与单片机系统通过串行口通信，GSM模块接受到的控制信息经解调后由串口送给单片机，单片机同样利用串行口通过软件程序中的AT指令对GSM模块进行操作.

3 系统硬件接口设计

GSM模块采用的是西门子工业级短信模块TC35i，它可以快速安全地实现系统方案中的短消息服务.TC35i模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块、闪存、ZIF连接器、天线接口等六部分组成.它设计紧凑，大大缩小了产品体积，与GSM2／2+兼容，符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，模块的工作电压为3.3~4.8 V，兼容双频（GSM 900/GSM l800）工作，具有RS232数据通信口.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、语音和短消息提供快速、可靠、安全的传输.TC35i有40个引脚通过ZIF连接器引出,具体电路如下：

图2 TC35i模块接口电路

GSM模块TC35i，由单片机上电启动，也可由手动启动.18,19引脚与单片机的串行口相连接，单片机通过串行口传输AT指令，实现初始化GSM模块，读入短信，删除短信和发送短信等功能.24—29引脚与SIM卡相连，实现SIM卡和模块的信息交换.

图3 单片机接口电路

单片机选用了Atmel公司的At89S52单片机，此图为本系统设计的最小系统，包含了复位和晶振电路.仅由串行口和外界联系.

图4 SIM卡接口电路

SIM卡电路以模块为载体，可以是联通或移动的通用SIM卡.将卡座焊接到GSM模块上，使用时，将开通的SIM卡插到卡座里即可.

图5串行通信接口电路

软件程序在PC机上调试通过后，利用串口下载到单片机中，由于单片机使用的电平为TTL电平，而PC串口使用232电平，所以相互通信时需要电平的转换电路.TC35i提供了标准的232串口，单片机与GSM短信模块通信同样用到此电平转换电路.

图6 E2PROM扩展接口电路

由于单片机内部有8Kflash，此处又利用I2C总线形式扩展了一块8K的E2PROM存储器，为程序和数据的存储提供更大的空间，有利于功能的扩展.另外，稳定可靠的电源设计是保障TC35I模块正常工作的关键.单片机的正常供电电压要求为5V，TC35I的供电电压为3.3V～4.8V，推荐值为4.2V.

4 系统软件接口设计

MCU通过UART串行接口直接向GSM模块下发AT命令，就可以方便简洁地实现基于GSM的短信息SMS的收发、查寻和管理.表1列出了与SMS相关的一些常用的GSMAT指令.

表1 常用的GSMAT指令

根据GSM07.05的定义，SMS短信息的发送和接收模式共有三种：Block模式、基于AT命令的Text模式和基于AT命令的PDU模式.使用Block模式需要模块生产厂家提供驱动支持；而用于中英文短信息传送应使用PDU模式，只传送英文短信息（纯文本格式）使用Text模式.Text模式的短信息发送和接收比较简单.在此，我们应用此方式.我们将相应的控制命令均预先规定为固定的字符串，例如：“cook”（启动电饭锅），“nocook”（切断电饭锅电源）等，当执行完控制操作后，单片机控制GSM模块向原号码发送“OK”.

单片机利用定时器定时，每隔5秒钟对GSM模块中存储的短消息读取一次，然后与约定字符串比较，判断是否为有效指令.如不是，则将返回等待下一次读取，是则执行相应指令并回复信息.与此同时，无论指令正确与否都将SIM卡中短信删除，以防多次使用或垃圾短信将SIM卡短信空间占满，系统无法接受新短信而出现错误.软件主流程图如图7所示：

图7 软件主流程图

5 结语

本文利用单片机和GSM短消息模块设计了一个简易的远程家电控制系统，并给出了设计的硬件电路和软件流程.当然，家电的摆放一定是空间上离散的.为了适应多家电控制，可以在终端利用单片机控制无线模块与具体家电联系，在小范围内实现统一控制.另外，基于短消息传输的特点，使得它在监控防盗、报警等应用场合也会有所用途，而传输频数较高时运行成本会有所增加，实时性要求较高、数据出数量较大的场合则不能满足要求.

〔1〕郭志源.基于AT89S52的远程报警和控制系统机械研究与应用.2007（10）：106—108.

〔2〕胡汉才.单片机原理及其接口技术（第二版）.清华大学出版社，2004.

〔3〕Simens Corpration.TC35i Hardware Interface Description version 00.03．2003,1

〔4〕Simens Corpration.TC35i AT Command SET simens cellular engines version 00.01．2003,1.

TP872

A

1673-260X（2010）11-0072-03