基于SMS的汽车远程智能控制系统设计

薛新跃+刘子龙

摘 要：基于SMS的汽车远程智能控制系统，使用TC35I模块将用户手机和STC89C52微控制器联系起来，通过手机短信远程控制温度传感器模块和继电器模块等外设，实现手机短信对汽车发动机、空调以及车门的远程控制。该系统可以实现汽车车门、发动机、空调的远程控制，具有实时、方便、实用等优点，克服了无线GPRS信号控制系统对手机GPRS信号的要求，实现了人、车、手机之间的互联互通。

关键词：远程控制；TC35I；STC89C52；DS18B20；继电器

DOIDOI：10.11907/rjdk.162406

中图分类号：TP319

文献标识码：A文章编号：1672-7800（2016）012-0053-03

0 引言

汽车不仅仅是一个代步工具，便捷、自在、品质、品味的全方位要求已经成为选购汽车必须考虑的因素。随着无线通信技术、信息传感技术的日渐成熟，智能家居技术给日常生活带来了极大的便利和享受。本文将智能家居理念引用到汽车上，为汽车控制系统设计提供思路[1]。2010年上汽推出incarNet，标志着 2010 年成为中国汽车信息化元年。汽车智能控制系统发展很快，控制方式多样化，如zigbee、can总线、GPRS等。然而，这些控制方式都有控制距离短或对GPRS信号要求高的弊端，不能做到随时随地、随心所欲地控制[2]。本文控制系统通过发送手机短信到GSM模块，对接收到的信息通过微控制器将控制信号发送给外设，从而实现车主对汽车的控制，克服了其它系统对信号限制的弊端。该控制系统可以实现汽车的远程发动机启停、空调控制、车门控制等操作，不管人在哪里，只需一个短信就能实现人和汽车的互联互通。

1 系统组成与工作原理

该系统由数据传输部分和控制部分组成。

远程数据传输部分由用户手机、TC35I通信模块和手机SIM卡组成；控制部分由STC89C52微处理器、DS18B20温度传感器、继电器 组成，如图1所示。

工作原理：汽车短信智能控制系统内置手机SIM卡，车主发送手机短信到智能控制系统，GSM模块接收到控制短信后将短信内容自动转换为AT指令，通过串口通信方式将控制信号传输到微控制器单元STC89C52，微控制器识别该控制信号后，执行下列控制活动[4]：①采集DS18B20测得的温度数据，通过短信方式反馈给车主手机；②控制继电器开关打开或关闭车门；③控制继电器开关开启发动机，汽车点火启动；④控制继电器开关打开或者关闭空调。

2 系统硬件设计

2.1 硬件系统

系统硬件系统由以TC35I为核心的GSM无线模块、STC89C52为核心的微控制器模块、DS18B20温度检测模块、电源模块以及继电器模块组成。

2.2 微控制器模块设计

微控制器模块主要完成与GSM模块之间的通信，可对接收到的短消息进行解释并执行相应控制，同时还可对外部信息进行处理并对外部设备实施控制。系统采用宏晶公司研发的STC89C52单片机。STC89C52具有抗干扰性强、超低功耗等特点，内置8KB字节Flash，512字节RAM，4KB EEPROM，全双工串行口，3个16位定时器/计数器，看门狗定时器，具有系统编程和应用编程功能，无需专门的仿真器和编程器，给设计带来极大便利。

2.3 温度采集模块设计

温度采集使用济南清风电子公司生产的DS18B20数字温度传感器。该温度计体积小、精度高、抗干扰能力强，广泛应用于工业恒温控制。

DS18B20采用独特的单线接口，只需一个接口引脚即可完成通信。测量范围为-55℃～125℃，增量值为0.5℃，可在1秒内把温度变为数字信号[3]，温度采集模块电路如图2所示。

DS18B20数字温度传感器有3个接口：GND接地、VDD接电源模块+5V输出端、DQ连接微控制器的P33接口。DS18B20采用单总线控制方式，DQ信号线不仅传送时钟信号，还可以传送数据信息，而且数据信息可以双向传输。将采集到的温度送入单片机进行处理，无需AD转换。车主需要远程获取车内信息时，只需发送提前设定好的短信wendu到GSM模块，GSM模块通过串口将信息传递到微控制器单元。微控制器识别后发送指定格式短信wendu：36到车主手机，从而获得车内实时温度。

2.4 GSM无线模块设计

GSM模块主要完成接收并发送控制短信指令，并通过RS232串口实现和微控制器模块的双向通信。考虑到模块的驱动能力、稳定性、功耗以及性价比等因素，系统GSM模块选用西门子公司的TC35I模块。

TC35I是德国SIEMENS（西门子）公司的一款支持中文短信息的双频900/1800MHZ工业级GSM模块。该模块具有功耗低、体积小、重量轻的特点，在远程监控和无线电话以及无线POS终端等领域应用广泛。它支持EGSM900和GSM1800双频段，数据传输内容支持数据、语音、短消息和传真，采用RS232串口通信（双向数据传输）；供电电压为3.3V～5.4V，可由微控制器的单片机直接供电。TC35I模块与微控制器单元和电源模块电路连接图如图3所示。

GSM模块TC35I内置SIM卡，可接收和发送短息，同时TC35I通过RS-232串口和微控制器模块相连，实现信息从车主手机到微控制器的传递。接收控制指令时，车主手机发送指定的控制信息到TC35I内置手机卡。TC35I使用AT指令将PDU信息发送到微控制器。微控制器识别短信，实施相应的控制指令，如温度测量、继电器开关等。AT指令见表1，指令包括握手连接、网络注册、短信模式、发送短信、读取短信、删除短信等。控制指令实施完成后，通过RS-232串口发送相应的反馈短信到TC35I，然后再通过AT指令发送该短信到用户手机。通过信息的双向传输，实施控制指令并得到实施结果的反馈信息。

2.5 继电器模块设计

继电器模块由达林顿管芯片ULN2003和多个RSR-05VDC-SL继电器组成。ULN2003可以给7个继电器提供驱动，同时具有高耐压、大电流的特点。该模块由单片机I/O口发出控制信号，通过ULN2003放大后驱动继电器，从而达到控制汽车点火开关、空调开关以及车门开关的作用。

继电器模块电路接线图如图4所示。

ULN2003的输入端连接微处理器的P20、P21、P22、P23、P24数字输出接口，输出分别连接控制发动机、汽车门锁、空调电源、空调制冷开关和空调制热开关，从而实现微处理器对汽车的控制。

其中，对汽车空调的控制有别于汽车发动机和车门。空调开启之前，汽车发动机要处于启动状态，因此执行启动空调时，将先启动发动机。该问题可在程序中解决。

2.6 电源模块设计

电源为单片机、TC35I模块、继电器提供各自所需电压。稳定可靠的电源设计是TC35I模块稳定运行的关键。单片机的正常供电电压为5V，TC35I供电电压为4.2V。如果TC35I模块的电压超过4.8V，模块会自动关闭；同时要求最大电流为2.5A，最大压降为0.4V，这就要求电源模块内阻和线路电阻必须小于160m。为了达到上述要求，采用两片LM2576稳压芯片，输入电压为12V，输出电压为5V和4.2V，分别向微控制器模块和GSM模块供电。电源模块电路连接如图5所示。

3 系统功能与程序设计

3.1 系统工作流程

汽车正常行驶时，该系统关闭。当汽车熄火、车门锁住时，该系统自动上电，完成初始化。这时如果接收到车主手机发送的指令，该短消息会被TC35I模块接收，并通过串口将信息传送给STC89C52微控制器模块。微控制器对该信息进行分析处理，并控制外设执行相应操作。操作成功时通过TC35I模块发送短消息到车主手机[5]。系统工作流程如图6所示。

3.2 GSM无线模块程序设计

GSM无线模块以TC35I为核心。微控制器通过AT指令，控制GSM模块和用户手机之间的通信。在微控制器的程序中预存好相应的AT指令PDU码，以实现向用户手机发送中文短信。接收用户发来的数字和字母组成的短消息采用TEXT模式，将短消息传送至微处理器模块，微处理器通过程序识别短消息，并控制外设实现相应操作。短消息的收发都是通过AT指令实现的，系统AT指令见表1。

4 结语

由于覆盖范围广、费用低、稳定性好等优点，短消息控制成为无线远程监测和控制的有效解决方案。本文提出的以TC35I为核心的汽车短信远程控制模块，结构简单、操作方便，经过调试验证，系统能够稳定、可靠、准确、快捷地完成相应控制任务。

参考文献：

[1] 中商情报网. 全球智能家居行业发展前景分析[EB/OL]. http：//www.askci.com/news/201309/22/221023133764.shtml.

[2] 北京智研咨询有限公司.2014-2019年中国汽车制造市场深度调查及投资前景研究报告[EB/OL].http：//www.chyxx.com/research/201409/282319.html.

[3] 曹伟莹，王玉皞.基于GSM短信模式的温度远程监控系统的研究[J].通信与信息系统，2012（12）：158-161.

[4] 袁立，田亮.基于GSM网络的远程温度监测系统设计[J].仪器仪表用户，2010（4）：64-69.

[5] 李健.基于GSM/GPS的车载防盗报警定位系统[D].太原：中北大学，2014.

（责任编辑：杜能钢）