王文鑫+趙海峰

摘 要：信息時(shí)代的來(lái)臨改變了人們的家居方式，人們希望擁有一個(gè)更加方便、舒適、智能的家。GSM短信以其簡(jiǎn)單實(shí)用，能通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離發(fā)送，已廣泛應(yīng)用于對(duì)家居行業(yè)的遠(yuǎn)程控制。文章介紹了一種GSM短信控制智能家居開(kāi)關(guān)的方式，憑借其便捷實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，提高了人們的生活質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：GSM模塊；短信控制；智能家居

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)和德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的GSM模塊為主體，通過(guò)GSM模塊中的手機(jī)號(hào)發(fā)送短信，使其與串口模塊連接的單片機(jī)可以進(jìn)行反饋，接收GSM發(fā)送給單片機(jī)的ASCII碼，通過(guò)這個(gè)ASCII碼找出所發(fā)送的數(shù)字，作為單片機(jī)程序啟動(dòng)的條件，再通過(guò)單片機(jī)發(fā)送指令，將所連接的繼電器的電平進(jìn)行反轉(zhuǎn)，從而控制智能家居開(kāi)啟。本系統(tǒng)分為三個(gè)部分，通信部分，控制部分和外圍系統(tǒng)。用框圖表示如圖一所示。通信部分主體為GSM模塊，控制部分主體為AT89C52單片機(jī)。

2 系統(tǒng)硬件部分

2.1 通信部分GSM模塊

全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)選用SIEMENS公司生產(chǎn)的無(wú)線通信TC35i模塊。硬件部分框圖如圖二所示。

1、TC35i模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)：TC35i模塊是德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的高性能通信模塊，主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。在收到控制信號(hào)后，將單片機(jī)發(fā)送的信息發(fā)送給特定的手機(jī)號(hào)碼號(hào)碼。GSM 模塊電流變化非常大，空閑時(shí)電流小于 3mA，在通話期間電流最大可達(dá)到2A，這就對(duì)供電電路提出了較高的要求。TC35i模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖三所示。

2、TC35i模塊引腳功能介紹：該模塊共有40個(gè)引腳，通過(guò)ZIF連接器引出。1-14腳為電源部分，其中1-5為電源電壓輸入端VBATT十，6-10為地GND，11、 12為充電引腳，13對(duì)外輸出電壓（供外電路使用），14為ACCU/TEMP接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。16-23腳為數(shù)據(jù)輸入/輸出，分別為DSRO、 RINGO、 RXDO、 TXDO、CTSO、 RTSO、DTRO和DCDO。24-29為SIM卡引腳，分別為CCIN、 CCRST、CCIO、CCCLK、 CCVCC和CCGND。33-40為語(yǔ)音接口用來(lái)接電話手柄。

2.2 MAX232轉(zhuǎn)換芯片

MAX232芯片是美信公司生產(chǎn)的專門為RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片。當(dāng)單片機(jī)與GSM模塊進(jìn)行通信時(shí)，由于兩者提供的信號(hào)電平和RS232標(biāo)準(zhǔn)不同，故需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，才能通信成功。MAX232內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，只需+5V電源便可實(shí)現(xiàn)TTL電平與RS-232C電平轉(zhuǎn)換，使用起來(lái)十分方便。一個(gè)MAX232可連接兩對(duì)收/發(fā)線，從而完成雙向電平轉(zhuǎn)換，其中TTL / CMOS電平為OV-5V， RS-2323C電平為一IOV-+IOV. 該芯片具有只需單一電源供電，由于AT89C52與TC35模塊均采用串行異步通信接口，通信速度一般設(shè)定為19200bps，選擇這種方式連接，可以提高可靠性。該接口通過(guò)I2C總線拓展了E2PROM存儲(chǔ)器芯片AT24C64，在斷電后信息也不丟失，可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3 控制器AT89C52單片機(jī)

AT89C52型單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的高性能CMOS 8位微控制器。CPU包括運(yùn)算器和控制器，完成算術(shù)和邏輯運(yùn)算，識(shí)別指令，控制單片機(jī)其他部件等操作。其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM為256字節(jié)，指令系統(tǒng)及引腳功能可以與系列完全兼容。在本系統(tǒng)工作時(shí)，通過(guò)在PC機(jī)端利用C語(yǔ)言編程，將程序下載到AT89C52單片機(jī)上，在對(duì)單片機(jī)上電之后，通過(guò)單片機(jī)發(fā)送指令，控制所連接的繼電器模塊電平反轉(zhuǎn)。其內(nèi)部框圖結(jié)構(gòu)如圖三四所示。

2.4 四位一體繼電器模塊

本系統(tǒng)采用4路5V帶光耦隔離繼電器模塊與單片機(jī)輸入輸出口穿一阻值1K的電阻至三極管，集電極接5V繼電器線圈的一段，一個(gè)二極管正極接三極管集電極，繼電器開(kāi)關(guān)與其他電路連接。該模塊隔離耐壓能力高，抗干擾能力強(qiáng)，相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，通過(guò)電路發(fā)送信號(hào)進(jìn)行控制。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)吸合。線圈斷電后，吸力隨之消失，銜鐵將在彈簧的反作用力下返回原來(lái)的位置，動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)釋放，從而控制電路的通斷。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

短消息業(yè)務(wù)是當(dāng)今GSM網(wǎng)絡(luò)的主營(yíng)業(yè)務(wù)之一，GSM短消息業(yè)務(wù)是利用GSM網(wǎng)絡(luò)特有的信令信道傳輸，不需要撥號(hào)連接，把信息加上目的數(shù)據(jù)發(fā)送到短信服務(wù)中心，再發(fā)送給最后的信宿。大多數(shù)手機(jī)均支持GSM07.05協(xié)議規(guī)定的AT指令集，該協(xié)議中定義了短消息發(fā)送的三個(gè)模式：塊模式、文本模式、PDU模式。其中PDU模式是實(shí)用AT指令來(lái)控制移動(dòng)設(shè)備終端短消息的功能，采用該模式，一條指令即能完成短信息處理。

需要注意，用單片機(jī)編程時(shí)，其發(fā)送的指令與接收到的響應(yīng)都是字符的ACSCII碼。本系統(tǒng)在調(diào)試時(shí)，采用如下操作：

（1）設(shè)置單片機(jī)和TC35模塊的通信波特率9600bps。

（2）發(fā)送握手命令，AT＼r＼n

（3）讀取注冊(cè)狀態(tài)，AT+CREG？＼r＼n

（4）讀取短信中心號(hào)碼，AT+CSCA？＼r＼n

（5）讀取來(lái)電，AT+CLCC＼r＼n

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)今的單片機(jī)和PC機(jī)通過(guò)串口構(gòu)成的控制系統(tǒng)在社會(huì)各個(gè)方面有了廣泛的應(yīng)用，在智能家居行業(yè)也展現(xiàn)出廣闊的前景。隨著移動(dòng)手機(jī)的普及，本智能家居開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)嘗試，為人們生活帶來(lái)了便利，提高了人們的生活品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 高晶晶，沈娟，江世明. 基于GSM的遠(yuǎn)程短信家電控制器的設(shè)計(jì)與研究[J].電子世界，2016（5）：198.

作者簡(jiǎn)介

王文鑫（1996-），女，漢族，鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)，2014級(jí)學(xué)生