基于GSM的远程控制系统

林承华 覃青生

(福建工程学院 电子信息与电气工程系，福建 福州 350014)

0 引言

随着现代科技的发展，信息技术越来越广泛应用，远程无线控制将成为今后发展趋势，不仅将被广泛应用于输电线路，高压设备，飞机控制等领域，而且还将渗透到家用电器等日常生活中［1］［2］。传统有线控制由于距离限制，不易及时操作，大大降低了效率，消耗了人力物力。本文以GSM(Global System of Mobile communication)全球移动网络作为信息传输平台，以单片机89S52芯片作为微处理器，设计了一个可实现短消息远程控制家电及其他电器设备的系统。

1 系统硬件设计

本系统设计的总的方案如图1，由GSM模块TC35、单片机89S52、时钟DS1320，测温元件DS18B20，继电器控制电路及其外围电路构成。可实现以下三个功能:

(1)控制电器设备的开/关动作。只要用户端对系统的继电器发指定的短信口令，单片机89S52就会准确判断由GSM模块传来信号，对其要求控制继电器发出命令，继电器就会动作，从而控制电器设备开关，并向用户端发回成功开启的短信。

(2)系统可以实时对周围环境温度实行监测，当系统检测到温度超过设定值后，就会向远方已设定用户端的手机发警报短信，系统自身也会亮警报灯并发出警报声音，提醒所在地人员注意。当发出警报后，系统还会自动关掉其控制的电器设备电源。

(3)系统上设有LCD显示屏，系统能显示时间，时间的年月日、时分秒、星期都可以显示，并能调节。还设有温度显示，显示实时温度。另外，系统还可以显示TC35注册是否成功，发来短信口令要控制哪一个电器设备，其次，还可以显示有火险的信息。

图1 系统结构框图

1.1 单片机89S52

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，带有8K系统内可编程Flash存储器。Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适用于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

1.2 GSM 模块 TC35

GSM网络经过移动通信部门的多年建设，覆盖范围已相当大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，这使得LED信息显示屏系统采用GSM网络来进行数据传输成为可能。常用的GSM模块有 TC35、TC35I、MC35、MC35I。本系统采用 TC35 系列模块，此模块是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块，可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务SMS(Short Message Service)和传真。模块有AT命令集接口，支持文本和PDU(Protocol Data Unit)模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。通过独特的40引脚的 ZIF(Zero Insertion Force)连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50Ω天线连接器，可分别连接 SIM 卡支架和天线［3，4］。

TC35外围电路主要由电源电路、IGT(Ignition)启动电路、数据通信电路、和SIM卡电路组成［5］。其中IGT信号对于TC35控制是非常重要，只有正确的IGT信号才可以使TC35正常运行。系统加电后，为使TC35进入工作状态，必须给IGT(15脚)加一个延时大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过1ms。驱动IGT时，TC35供电电压不能低于3.3V，否则TC35不能激活。另外对于SIM卡电路，基带处理器集成了一个与ISO 7816-3 IC Card标准兼容的SIM接口。为了适合外部的SIM接口，该接口连接到主接口(ZIF连接器)。TC35在ZIF连接器上为SIM卡接口预留了6个引脚，所添加的CCIN引脚用来检测SIM卡支架中是否插有SIM卡。当插入SIM卡，该引脚置为高电平，系统方可进入正常工作状态。但是目前移动运营商所提供的SIM卡均无CCIN引脚，所以在设计电路时将引脚CCIN与CCVCC相连。

1.3 数字温度传感器DS18B20

DSl8B20数字温度计提供9位(二进制)温度读数，因为每一个DSl8B20在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多个DSl8B20可以存放在同一条单线总线上，这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件，DSl8B20的测量范围从-55到+125，增量值为0.5，可在1s(典型值)内把温度变换成数字，每一个DSl8B20包括一个唯一的64位长的序号，该序号值存放在DSl8B20内部的ROM(只读存贮器)中。

1.4 时钟芯片 DS1302

D51302时钟芯片包括实时时钟/日历和31字节的静态RAM。它经过一个简单的串行接口与微处理器通信。实时时钟/日历提供秒、分、时、日、周、月和年等信息。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302在任何数据传送时必须先初始化，把RST脚置为高电平，然后把8位地址和命令字装入移位寄存器，数据在SCLK的上升沿被输入。无论是读周期还是写周期，开始8位指定40个寄存器中哪个将被访问到。在开始8个时钟周期，把命令字节装入移位寄存器之后，另外的时钟周期在读操作时输出数据，在写操作时写入数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8加8，在多字节方式下为8加字节数，最大可达248字节数。

2 系统软件设计

2.1 主程序设计

本系统上电以后完成了对AT89S52和TC35的初始化工作以及循环等待短消息的到来，一旦确认短消息的到来，AT89S52主控单元将调用各个子函数对短消息的内容进行一系列的转化处理，然后在LCD显示屏上显示。主程序的流程图如图2所示。

2.2 SMS的发送与接收

单片机89S52一直循环查询是否有新短信来，如果一旦查询到有“SM”就表示有新的短信到来，这时判断是否有新短信来到的标志位会置‘1’。标志位置‘1’后，单片机就会发送AT指令“AT+CMGR=1”读取短信的内容，然后把短信的代码存放到固定的数组当中。当接收完短信的代码后，单片机再发送AT指令“AT+CMGD=1”到TC35删除短信，这时标志位会置‘0’，然后又继续检测是否有新的短信。

2.3 TC35 的AT指令

图2 主程序流程图

TC35模块通过AT命令与AT89S52通信。任何一个TC35首次使用时，必须要测试其工作是否正常，由于其自带RS232接口，所以我们要用PC机的串口调试软件调试。设置波特率为19.2KBps，这是TC35的默认波特率，首次连机也可从2.4K～57.6KBps不断测试，直到TC35应答。GSM移动电话有三种接口协议控

制SMS功能，分别为 Block Mode(阻塞模式)、Text Mode(ASCII模式)、PDU Mode(二进制模式)。PDU模式是以16进制编码传输消息块的接口协议，在此模式中，短消息(包括短消息的头部分)都是经过16 进制编码的，只有 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F这些字符是允许的。短消息的 Unicode是一种统一字符编码标准，采用双字节对字符进行编码，汉字的十六进制PDU编码直接采用汉字的Unicode编码，由于汉字的编码是十六位的，当中英文出现在同一短消息的时候，中文每个汉字是十六位的，但是字母和数字是八位的编码，这时统一采用十六位编码，也就是在八位的ASCII码前面补0。61H是“a”的ASCII码，补齐+六位后的Unicode编码为0061H。

2.4 部分程序代码

3 系统测试与数据分析

3.1 实时时间和温度的测试

系统运行后，首先检测TC35是否已连上网络，显示注册成功。后显示时间和温度。显示测试结果，时间调试结果，温度测试结果如表1，表2，表 3:

表1 显示测试结果

表2 时间调试结果

表3 温度测试结果 单位:℃

经过测试，系统正常运行。

3.2 发送短信控制继电器的测试

TC35正确装入SIM卡，设置卡的号码为13799XXXXXX。系统设置的用户端短信口令是:发“一”，灯1亮，用户端收到“成功开启”;发“二”，灯2亮，用户端收到“成功开启”;发“三”，灯3亮，用户端收到“成功开启”;发“四”，全灭，用户端收到“成功关闭”。系统上电后，就可以运行。测试结果如表4:

表4 发送短信控制继电器的测试

经过测试，系统运行结果均符合要求。

3.3 火灾报警的测试

为了证明本系统可以远距离火灾报警，用户终端设置卡的号码为13799XXXXXX，接收系统发出的短信，短信内容为“火险警报”。系统设置当温度≥40℃报警，此时报警灯亮，蜂鸣器工作，LCD显示内容“火险”。测试结果如表5:

表5 火灾报警的测试

经过测试，系统功能能成功实现。

4 结束语

本系统采用基于GSM网络SMS数据业务的单片机系统作为无线远程控制解决方案具有很强的现实意义。目前，GSM网络使用非常广泛，基本上覆盖了所有有人居住的地区。本系统采用的SMS数据业务，使用简单，费用很少。所以整个系统具有独立、可移动、基本不受地域限制、维护方便、投资和运营费用少等优点。同时，系统提高了控制效率，减少了管理人员的劳动强度，方便了人们的生产生活，从而产生良好的经济和社会效益。

［1］孙增雷，黄俊年，孙敏，等.基于GSM的远程报警系统的研制［J］.武汉理工大学学报，2008，30(6):122-125.

［2］陈文明，陈新华.基于GPRS的信息家电远程控制系统的设计与实现［J］.青岛大学学报，2008 ，21(2):66-69.

［3］韩斌杰等.GSM原理及其网络优化 第2版［M］.北京:机械工业出版社，2009.

［4］吴玉田，王瑞光，郑喜凤，肖传武.GSM模块TC35及其应用［J］.计算机测量与控制，2002:557-560.

［5］潘斌，郭红霞.短信收发模块TC35i的外围电路设计［J］.单片机与嵌入式系统应用，2004，(07):38-41.