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基于GSM和MCU的远程家电控制系统

发布时间:2020-07-21 17:40:52 阅读: 来源:流量计厂家

短消息业务(sms)作为gsm的一种增值服务,在远程智能控制系统中得到了广泛的应用,基于gsm短消息的远程家电控制系统,克服了电话远程家电控制系统电话费用高,控制时间长等的缺点,具有良好可扩展性和实用价值。

本文引用地址: 近年来,短消息业务(sms)作为gsm的一种增值服务,随着gsm网络覆盖范围的不断扩大,得到了迅速发展,它具有传输速度快,费用低,不占用语音通信通道等优点,因而在远程智能控制系统中得到了广泛的应用,如:基于gsm和gps的车辆跟踪监视系统,基于gsm的远程led信息发布系统等,笔者结合具体项目,设计了一套基于gsm短消息的远程家电控制系统,克服了电话远程家电控制系统电话费用高,控制时间长等缺点,取得了较好的效果。

系统组成

系统组成如图1所示:由gsm模块tc35、单片机89c52、驱动三极管9013及固态继电器jgx-50f组成。

gsm模块

gsm模块选用tc35,它是西门子公司最新推出的无线通讯模块,可以快速安全的实现数据、语音等的传输,短信息服务sms和传真,可以工作在gsm 900khz和1800khz两个频段,rs232数据口符合etsi标准gsm0707 和gsm0705,且易于升级为gprs 模块。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、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输,方便用户的应用开发及设计。

tc35的构成框图如图2所示,从功能上看主要由四部分构成,gsm基带处理器、gsm射频部分、电源部分和flash存储器构成。gsm基带处理器是整个模块的核心,它由一个c166cpu和一个dsp处理器内核控制模块内各种信号的传输、转换、放大等处理过程。射频天线部分主要实现信号的调制与解调,实现外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换,匹配电源为处理器以及射频部分提供所需的电源,40芯的zif插座为用户提供包括电源、数据输入输出、sim卡音频接口和控制等的接口。

mcu

单片机作为主控单元,在系统中起着核心作用,本系统选用atmel公司的at89c52,它是一款低功耗、高性能的单片机,内部有8k字节的flash memory,该芯片运用了atmel公司先进的高密度非易失性存储技术,具有与51系列单片机完全兼容的指令集和引脚输出,89c52内部有256字节的ram,32根可编程i/o口线,3个16位定时计数器,6个两级中断源,1个全双工的串行口。

固态继电器ssr

继电器是本系统的执行机构,选用jgx-50f型固态继电器,它是采用固体半导体元件组装而成的一种新颖的无触点开关,具有开关速度快、工作频率高、使用寿命长、噪声低和动作快等优点,得到了广泛的应用。jgx-50f型继电器输入电流为5-40ma,关断电压1.5v,额定输出电流50ma,输出电压范围宽为20-220v,满足项目的要求。

硬件设计

gsm与mcu接口电路设计

单片机通过p1.0和p1.1控制tc35的开关机、复位等,通过串口与tc35进行数据通信,通信速率为9600kbps,采用8位异步通讯方式,1位起始位,8位数据位,1位停止位。图3显示了单片机和tc35接口的关键部分:

1)tc35模块输入输出的ttl正电平逻辑不是+5v,而是+2.9v,因此,必须对该输入电平进行逻辑转换,系统通过在集电极开路缓冲器7407的输出端加上拉电阻完成电路逻辑的转换。

2)系统加电后,为使tc35进入工作状态,必须给igt加一延时大于100ms的低脉冲,电平下降持续时间不可超过1ms。启动后,igt应保持高电平(3.3v)。驱动igt时tc35供电电压不能低于3.3v,否则tc35不能激活。

3) zif连接座的ccin引脚用来检测sim卡是否插好,如果连接正确,则ccin引脚输出高电平,否则为低电平。

mcu与ssr接口电路设计

单片机与固态继电器的接口如图4所示,由于单片机的灌电流仅为20ma,不足以驱动继电器,同时也为提高其驱动能力和抗干扰能力,系统增加了驱动电路,由三极管t与电阻r组成的放大电路构成,二极管d构成泄放回路,用以在系统断电时迅速将继电器自感电动势迅速拉低,起到保护作用。

软件设计及系统工作原理

mcu对gsm模块控制的实现

tc35模块采用at贺氏指令,单片机可以通过正确的at指令对tc35模块进行初始化和短消息的接收,对短消息的控制共有三种模式:block模式、pdu模式和text模式。使用block模式需要手机生产厂家提供驱动支持,目前,pdu模式已取代block模式,而text模式不支持中文,因此本系统使用pdu模式进行短消息接收。系统上电以后首先对tc35进行初始化,内容主要包括:

1)设置短消息中心号码at+csca=“+8613010761500”。(该号码因地区不同而设置不同)。

2)设置短消息格式at+cmgf=0 (0代表pdu格式)。

3)设置短消息存放的位置at+cpms="sm"。(sm表示将短消息存放在sim卡中)。

4)设置短信到达通知at+cnmi=1,1,0,0,1。此命令可使模块在短消息到达后向单片机发送指?lt;cr>+cmti:“sm”,index(信息存储位置)。

另外,在系统操作过程中还用到了读取短消息指令at+cmgr=index及删除短消息指令at+cmgd=index及sim卡状态查询命令at^scks。

系统工作原理

系统上电以后,首先由单片机控制igt启动tc35,然后用at^scks?查询sim卡状态,若sim卡正确安装,则模块返回指令^scks:,ok,再由单片机控制tc35完成模块的初始化,单片机进入睡眠状态。当有新短消息到达时,由tc35模块向单片机发送指令将其唤醒,单片机读取短信内容,并对其进行解码,并根据短信内容控制i/o口输出高低电平,控制继电器动作,完成对家用电器开启与关闭的控制,处理完毕后用at+cmgd=index指令将其从sim卡中删除,然后重复上述过程。

结束语

本设计方案充分借助于gsm网络的短消息业务,为远程家电的控制提供了一种灵活、方便的方法,具有良好可扩展性和实用价值。

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