毕业设计（论文）-基于GSM和嵌入式系统的智能家电控制系统.doc

基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 基于基于 gsm 和嵌入式系和嵌入式系统统的智能家的智能家电电 控制系控制系统统 题题 目目 gprs 无限通无限通讯讯数据系数据系统统的的设计设计与与应应用用 姓姓 名名 xxx 学学 号号 xxx 专业专业班班级级 xxx 分分 院院 xxx 指指导导教教师师 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 1 xxxx 年年 xxx 月月 xxx 日日 摘要摘要 随着人们生活水平的不断提高，人们对智能家电的需求量与日 俱增。手机的普及，特别是手机短信的流行，使得利用 gsm 网络的 短信收发技术完成远程家电控制得以实现，同时该技术还可避免传 统的有线传输的弊端以及电话在紧急情况下一时占线无法接通的情 况。所以利用现有的 gsm 网络资源，发挥网络覆盖率高、传输特性 好等优势，为人们提供一种便捷的远程家电控制方式，必将成为远 程监测及控制领域的发展趋势。 本设计介绍了基于 gsm 网络的短信模块与嵌入式系统相结合的 用于远程控制的智能家电控制系统，这是 gsm 网络与嵌入式系统在 远程控制领域中的新应用。 设计中 arm 微处理器采用 lpc2131 芯片,它是一个支持实时 仿真和嵌入式跟踪的 16/32 位 arm7tdmi-s cpu,具有运算速度 快,功耗低等优点。通过对 gsm 模块接收到的手机短信进行采样，分 析，处理进而做出相应的动作，并通过 gsm 模块反馈给手机用户一 个动作信息从而实现用户对家电进行远距离的控制。另外,用户 还可以通过手机短信察看家电当前的工作状态（开启或关闭），以做出 相应的处理，实现了用户与家电之间的对话。 关键字关键字: gsm 模块 嵌入式系统 lpc2131 继电器 家电控制 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 2 abstract along with the living standard enhancing，people pay more and more attention to the control of the intelligent electrical appliances. with the popularization of the mobile phone, espe- cially of the short message, it is capable to control the elect- rical appliances through the technology of short message rec- eiving and sending away from home. whats more, it can avoid the malpractice of the traditional wired transmission as well as the situation that the line is unable to put through in the emergency case. therefore using the existing gsm network resources, giving play to its high network coverage and the character of good transmission, provides a convenient way of wireless data transmission for us, it must be the tendency of the long-distance detecting and control domain. this design introduces a system of long-distance electri- cal appliances based on gsm network and the arm processor. this is a new application in the long-distance control domain through the gsm network and embedded 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 3 system. we apply lpc2131 chip, which supports the simulation of real time and the embedded tracking as the arm micro- proc- essor, it is a arm7tdmi-s cpu of 16/32 bit with high speed and low power consumption. the arm processor samples, an- alyses, and deals with the short message that the gsm module has received. and the gsm module will give the user a corres- ponding message. thus it realizes the long-distance control. whats more the user can also check the latest status of the electrical appliances (to open or close) by short message, in order to give the proper command. thus the system realizes the communication between the user and the electrical appliances. key words: gsm modem embedded system lpc2131 ssr appliances control 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 4 目录目录 摘要2 前言5 1.系统简介.5 1.1 系统概述.5 1.2 系统的构成.6 1.2.1 无线通信模块.6 1.2.2 嵌入式微处理器.7 1.2.3 开关控制电路.8 2.系统组成.8 2.1 系统硬件部分.8 2.1.1 gsm 数据收发模块 .9 2.1.2 嵌入式系统控制板.9 2.1.3 开关控制电路.10 2.2 系统软件部分.11 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 5 2.2.1 gsm 模块控制指令 .12 2.2.2 嵌入式系统软件设计.12 3.系统特征与功能.15 3.1 主要特点:15 3.2 系统功能：.15 4. 系统的应用情况及测量数据（实测）.16 4.1 系统的应用情况 16 4.2 测量数据 17 5.系统开发的意义.18 6.国内外相关技术的发展状况.20 6.1 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制技术的特点 20 6.2 国内外发展状况 21 6.3 技术对比 23 7. 结束语.24 8. 参考文献：.25 9. 电路原理图：.26 附图 1:.26 附图 2:.27 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 6 前言前言 21 世纪,科技以人为本,电子信息技术的发展渗透到人们生活的 各个领域,为人们提供了舒适、便捷、安全的生活环境。如果能设计一 个高效率、低成本的智能家电远程控制系统,使人们能够在远离家庭 的地方对家用电器进行控制,并能及时了解到家中的安全状态,将给普 通居民的家庭生活带来诸多方便。移动电话的普及与 gsm 网络的不 断完善为此创造了有利条件。 本文主要选择移动电话作为通信平台进行远程控制及信息反馈， 具有操作简单，实现方便快捷，运行费用低等特点，能有效满足用户 对家电控制的需求，让用户真正体验高品质的生活，达到人与家电设 备互联、人与信息互通。 1.系统系统简介简介 1.1 系系统统概述概述 系统主要实现以下功能：用户以短消息的形式发送控制信息，由 gsm 模块向微处理器发送数据将其唤醒，微处理器读取短消息内容， 进行解码，并控制 i/o 端口输出高低电平，进而控制继电器的吸合或 断开，完成对家电电源的控制，完毕后，将短消息从 sim 卡中删除， 以备接收新命令。图 1 所示为整个系统的模块连接图。 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 7 图图 1 系统的模块连接图 1.2 系系统统的构成的构成 1.2.1 无无线线通信模通信模块块 gsm 无线通信模块采用了西门子公司推出的 tc35i 模块，它可 以提供快速安全可靠地数据、语音传输、短消息服务(short message service)和传真。模块的工作电压为 3.3v5.5v，可以工 作在 900mhz 和 1800mhz 两个频段，所在频段功耗分别为 2w（900m）和 1w（1800m）。模块有 at 命令集接口，支持 text 模 式和 pdu 模式的短消息。此外，该模块还具有电话簿、多方通话，漫 游检测功能。常用工作模式有省电模式、idle、talk 等模式。为降 低功耗我们采用的是省电模式。独特的 40 引脚 zif 连接器，实现了 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 50 天线连接器，可分别连接 sim 卡支架和天线。 tc35i 模块主要由 gsm 基带处理器、gsm 射频模块、供电模 块(asic)、闪存、zif 连接器、天线接口六部分组成（如图 2）。基带处 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 8 理器作为 tc35i 的核心，主要处理 gsm 终端内的语音、数据信号， 并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬 件电路的前提下，可支持 fr、hr 和 efr 语音信道编码。 图 2 tc35i 模块组成图 1.2.2 嵌入式微嵌入式微处处理器理器 在本控制系统中，嵌入式微处理器是主控单元，起着核心作用。 一方面负责接收采集的数据以及对下端控制信号的传输；另一方面还 要负责将收到的数据进行解码分析，通过串口与 gsm 通信模块进行 通信。通过综合比较，我们选择了 philips 生产的 arm7tdmi-s 核 lpc2131。与单片机相比，它的运算速度快，稳定性高，便于升级， 具有单片机的所有功能，而且性价比较高。 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 9 lpc2131 采用 64 脚封装，具有极低的功耗，两个 32 位定时器， 4 路捕获/比较通道;1 个 8 路 10 位 a/d 转换器、pwm 输出以及多 个外部中断;具有 8kb 片内静态 ram，32kb 片内 flash 程序存 储器，flash 编程时间 1ms 可编程 256 字节，擦除整片只需 400ms；内部具有 spi、uart 等众多外围部件，功能强大;3.3v 系 统电源，内部时钟调整，拥有空闲和掉电低功耗模式；通过外部中断 可将处理器从掉电模式中唤醒;外设功能可以单独使用/禁止，实现功 耗最优化；片内 ppl 允许 cpu 以最大速度运行，可以在不超过整个 晶振操作范围的情况下使用。 1.2.3 开关控制开关控制电电路路 开关控制电路由晶体管、二极管、继电器等构成。继电器是该控 制系统的执行机构，选用 jgx-1f 型继电器，它是采用固态半导体元 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，符合我们对电路的要求。电路 中晶体管起到放大驱动作用。 2.系统组成系统组成 2.1 系系统统硬件硬件部分部分 系统硬件主要由 gsm 数据收发模块、嵌入式系统控制板、开关 控制电路等部分构成。 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 10 2.1.1 gsm 数据收数据收发发模模块块 gsm 数据收发模块采用了西门子公司的 tc35i 模块，该模块功 能强大，能够进行语音传输、数据传输等，并且获得我们国家的通信 入网证。主要由 tc35i 芯片、sim 卡、接口电路、天线等组成。其电 路原理图如附图 1 所示。在本设计中其主要功能是通过移动通信网 络进行远程数据传输，完成短信息的接收与发送。 2.1.2 嵌入式系嵌入式系统统控制板控制板 嵌入式系统控制板的核心是 lpc2131 芯片。其主要功能是采集 由 tc35i 模块传送来的数据、对设备进行控制、发送指令给 gsm 模 块。其电路原理图如附图 2 所示。主要组成电路如下： (1)电源电路: 为整个控制板进行供电。lpc2131 微控制器的内 核和 i/o 口使用同一电源电压，只需单电源 3.3v 供电。其具有独立 的模拟电源引脚,为了降低噪声和出错机率,模拟电源与数字电源进行 了隔离。 (2)复位电路：由于 arm 芯片的噪声容限低，复位电路使用电源 监控芯片 cat1025ji-30，提高了系统的可靠性。 (3)系统时钟电路：电路中使用外部 11.0592mhz 晶振，原因是 可使串口波特率更精确，同时支持 lpc2131 微控制器内部 pll 及 isp 功能。 (4)jtag 接口电路：在程序调试阶段进行仿真调试。采用的是 arm 公司提出的标准的 20 脚 jtag 仿真调试接口。 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 11 (5)串口接口电路：它是 gsm 模块与嵌入式控制板的沟通渠道， 完成二者之间的数据传输。使用 sp3232e 进行 rs-232 电平转换。 2.1.3 开关控制开关控制电电路路 通过开关控制电路实现对家用电器供电电源的控制。其电路原理 图如图 3 所示。 图 3 开关控制电路 电路的输入口直接与控制板的输出 i/o 口相连，当 i/o 口输出高 电平时，三极管导通，使继电器输入端有电流通过，形成通路，此时继 电器吸合，家电的供电电源接通；同理，当 i/o 口输出低电平时电源 断开。 并联二极管主要是为了保护晶体管等驱动元器件。当图 3 中晶 体管由导通变为截止时，流经继电器线圈的电流将迅速减小，这时线 圈会产生很高的自感电动势与电源电压叠加后加在晶体管的 c、e 两 极间，将使晶体管击穿，并联上二极管后，即可将线圈的自感电动势 钳位于二极管的正向导通电压，此值硅管约 0.7v，从而避免击穿晶 体管等驱动元器件。 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 12 开关控制电路的主要部分是继电器，本设计中继电器的选择主要 从以下几个方面考虑。 (1)额定工作电压的选择。继电器额定工作电压是继电器最主要 的一项技术参数。在使用继电器时，首先考虑所在电路(即继电器线 圈所在的电路)的工作电压。所在电路的工件电压不能超过继电器额 定工作电压，否则继电器线圈容易烧毁。一般所在电路的工作电压是 继电器额定工作电压的 0.86 倍。 (2)触点负载的选择：触点负载是指触点的承受能力。继电器的触 点在转换时可承受一定的电压和电流。在使用继电器时，应考虑到加 在触点上的电压和通过触点的电流不能超过该继电器的触点负载能 力。 (3)继电器线圈电源的选择：本设计采用电子线路，而电子线路往 往采用直流电源供电，所以我们采用的是线圈电源是直流电压的继电 器。 2.2 系系统软统软件部分件部分 系统软件设计包括 gsm 模块控制指令的应用、嵌入式系统软件 设计等。 2.2.1 gsm 模模块块控制指令控制指令 使用 tc35i 收发短信息，用户必须准备一张已开通短信息服务 的 sim 卡，并将其插入 sim 卡座中。 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 13 gsm 模块控制指令非常多，它对 at 指令集进行了扩展，分为 标准 at 指令，扩展指令、扩展的 fax 指令、短消息指令等。下面只 介绍常用的短消息指令。 at：测试 at 命令 at+cmgf=1：设置短消息格式为文本格式 at+cmgs=接收方号码 : 发送短消息 at+cmgr=n：读第 n 条短消息 at+cmgd=m：删除第 m 条短消息 在 text 模式下可进行 gsm 字符集与 8bit 数据的收发等 操作，但不支持中文或 ucs2 字符集字符的收发操作，在 pdu 模式 下可支持上述所有操作，但需要对收发 pdu 数据格式进行编码、解 码，过程较复杂。在本设计中用户的控制短信格式为密码加 1x2x（x 为 o/c），使用 text 模式已经足够，界面简单明了，同时减轻了用户 中文短信按键的繁琐。 2.2.2 嵌入式系嵌入式系统软统软件件设计设计 如前所述，设备终端我们采用了 philips 公司生产的 easy arm lpc2131，其微控制器 lpc2131 是一个基于支持实时仿真和 嵌入式跟踪的 16/32 位 arm7tdmi-s cpu，并带有 32kb 嵌入的 高速 flash 存储器。128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构使 32 位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应 用可使用 16 位 thumb 模式将代码规模降低超过 30%，而性能的损 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 14 失却很小。 arm 端控制部分的编程实现主要是以下几个方面： （1）主程序开始要对 tc35i 模块进行初始化，设置 text 格式。检 测 tc35i 模块与控制板之间能否正常通信；设置通用 i/o 端口控制 寄存器，对 i/o 端口进行初始化；设置异步串口通信方式，设置波特 率为 9600bps，串行传输数据格式为一个停止位，8 个数据位，无奇 偶校验位。 （2）设置 uart1 为接收中断。接收从 tc35i 模块传回的数据。 （3）读取短消息。采用中断方式检测有无消息到来，并且判断数据 是否正确和安全。有短消息到来，发送 at 指令读取并接收短消息。 （4）提取有用信息。由于模块返回给微处理器的信息带有不同的 头信息，和以 ok/error 结尾的信息，所以要提取信息部分以做处理。 提取发送方的号码、短消息正文、系统密码及控制信息。 （6）检测系统密码是否正确，决定是否执行控制信息内容。 （7）改变 i/o 口状态。通过改变 i/o 口状态，可以控制开关电路的 通断，进而控制家电电源的通断。 （8）发送消息子程序。根据控制信息要求，有时要通过短消息的形 式返回 i/o 口状态给用户。 程序流程图如下： 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 15 图 4 程序流程图 3.3.系统特征与功能系统特征与功能 3.1 主要特点主要特点: 1. 应家庭智能化的要求，提出了基于 lpc2131 芯片和 tc35 i 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 16 的家庭智能终端控制系统，突破了利用 8 位单片机构建智能终端的 种种限制，保证了系统的可靠性和稳定性。 2 .在家庭智能终端系统上借助于公共移动通信网络进行远程控 制和数据传输，与使用专门无线电波段及设备、或者架设专线进行远 程控制和数据传输，可以节约成本，有非常大的优势。 3.在家庭智能终端研究方面，很多系统采用 pc 机作为家庭智能 终端，这样就需要每个家庭都配有一台 pc 机，并且要有一个固定的 ip 地址，这一方案在使用成本和能源消耗方面有很大的缺陷，而本系 统采用移动通信网可弥补这一缺陷。 综上所述，本系统具有造价低、可靠性高、不受地域限制、实现 方便快捷、运行费用低，能达到人与家电设备互联、人与信息互通等 特点，能有效满足用户信息、通信、自动控制等需求，让用户真正体验 高品质的生活。 3.2 系系统统功能：功能： 本系统的主要功能是实现信息家电的远程控制。所谓信息家电的 远程控制，是指在家庭以外的范围内对家中的电器进行工作状态的控 制（开或关）。只要用户住宅在中国移动 gsm 网络的覆盖范围内，用 户就可以在任何地点通过移动设备（手机）控制家电的通断并可获知 当前的远行状态。 完成的主要功能如下：控制家电的接通与断开，实时查询家电的 状态，设有密码保护，防止非法控制。 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 17 系统借助于终端设备 gsm 通信模块 tc35 i,利用移动通信公司 的短信息服务，对远端设备发送指令进行控制、状态查询。远端设备 以 lpc2131 为核心，对 gsm 模块收到的数据进行采集，分析，处理， 根据收到的数据完成对被控设备的相应控制。 系统应用了计算机软件编程技术、硬件接口技术、自动控制技术， 移动通信网络数据传输技术。下面分别介绍各模块的主要功能： 1tc35 i 模块的主要功能：与用户进行通信，完成短信息的接 收与发送。 2lpc2131 模块的主要功能：是整个系统的核心，对通信模块 进行数据采集，根据用户的需要控制家电的通断。 3继电器部分的主要功能：是系统的执行部件。由 lpc2131 的 高低电平控制继电器的吸合与断开，进而完成最终的控制。 4. 系统的应用情况及测量数据（实测）系统的应用情况及测量数据（实测） 4.1 系系统统的的应应用情况用情况 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。 例如：从 2004 年 1 月起韩国、日本已有好几家公司销售用一部手 机直接遥控操作室内空调及电灯的开关，而且还可以通过互联网来控 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 18 制各类家电运行的有关装置；2006 年 06 月，海尔集团在国内率先推 出了用于网络家电远程短信控制的“短信宝”，他们已与移动、联通、 网通等电信运营商完成了有关技术协作，现已上市销售。 虽然信息家电产业发展的如火如荼，但目前国内外对信息家电技 术的研究尚处于起步准备阶段，推出的大多是概念性演示性产品，功 能比较简单，还有很大的开发空间。 随着网络技术和通信技术的突飞猛进，人们不仅对家居的自动 化和信息化程度要求越来越高，而且对家用设备控制的灵活性以及对 外信息获取的方便性提出了更高的要求。这种基于 gsm 短信和嵌入 式系统的远程操控模式大大拓展了家电的应用空间，具有人与家电设 备互联、人与信息互通等特点，能有效满足用户信息、通信、自动控制 等需求，让用户真正体验高品质的生活。 此项技术可广泛用于家庭，办公室等场所，方便用户对家用电器 的远程控制，有很大的市场前景。 4.2 测测量数据量数据 1lpc2131 ： 开发板供电电压：5v p0.6 口输出电压：03.3v p0.7 口输出电压：03.3 v 2继电器： 输入电压：3.62v 5v 输出电压：20v220v 输入电流： 0 10a 功率：25w1000w 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 19 3tc35 i 供电电压:3.3v7v 4lpc2131 与 tc35 i 的通信数据： text 格式命令： at+cmgf = 1 响应： at+cmgf = 1ok 读取短信息命令： at+cmgr = 1 响应： at+cmgr = 1ok 删除短信息命令： at+cmgd = 1 响应： at+cmgd = 1ok 发送短信息命令： at+cmgs响应： at+cmgs1c2o 5.系统开发的意义系统开发的意义 嵌入式系统的开发与应用是近年来新兴的电子信息技术发展方 向，可广泛应用于工业控制、仪器仪表、信息和通讯等领域，前景十分 广阔。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，其升级换代也是和 具体产品同步进行的。因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较 长的生命周期。 近年来全球移动通信网(gsm)发展迅速,具有覆盖面广、功能强、 用户多等特点，而gsm 短信息服务是其提供的一项重要业务，具有 快捷、方便、价格低廉的特点，使用用户颇多。 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 20 本设计将gsm 短信息应用到嵌入式智能家电控制系统，综合二 者之所长，具有费用低，操作简单，高可靠性和稳定性等特点。 家电自身的进化必定要进一步智能化，家电与外界的沟通必定要 实现网络化。这是家电发展的两个重要方向。将短信息应用于嵌入式 智能家电系统，可让智能家电更加智能化。用户只要在gsm网络的服 务区内，随时都可以知道家中各家用电器的工作状态,而且可以只发1 条短信息就可以对家中电器进行远程控制，资费和普通的短信费用一 样，没有额外的费用。同时根据用户的需要决定是否发送反馈信息， 这条反馈短信是家中的电器发给用户的，从而实现了人和家电的对话， 从而给用户的生活和工作带来了极大的方便。 21 世纪，科技以人为本，电子信息技术的飞速发展渗透到人们 生活的各个领域，为人们提供了舒适、便捷、安全的生活环境。本设计 结构简单、价格低廉、通用性和实用性强，能够直接或者在稍作改进 后用于诸如家庭、工厂等需要远程自动控制的场合。随着网络技术的 发展，家用电器也具有网络通信的功能，本系统还可以进行升级：将 各个家用电器连成网络，用 1 台 pc 机作为服务器，不同的家用电器 之间可以协调工作，或者将 pc 机接入智能小区网或 internet 网，对家 用电器进行远程控制和远程故障诊断。 综上所述，本智能家电控制系统能够为人们提供更方便、更快捷 的服务，营造相对稳定、安全、舒适的生活环境，提高家电控制自动化 水平，具有很高的社会和经济意义。 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 21 6.国内外相关技术的发展状况国内外相关技术的发展状况 6.1 基于基于 gsm 和嵌入式系和嵌入式系统统的智能家的智能家电电控制技控制技术术的特点的特点 本智能家电控制系统借助于 gsm 移动通信网络进行传输，它有 着常规有线通信网络难以媲美的优点。有线传输只适合于固定终端或 计算机之间的通信，而 gsm 移动通信网络系统是通过无线电波来传 送数据的，因而可实现更远距离的数据通信，使人们不受空间、地域 的限制，随时随地获取所需的信息，此外它还具有保密性好、可靠性 高、抗干扰能力强等特点，保证了数据传输的准确性和稳定性。 嵌入式系统是近年来新兴的技术。它是以应用为中心，软硬件可 裁减的，适应系统开发对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严 格要求的专用系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件 于一体，类似于 pc 中 bios 的工作方式，具有软件代码小、高度自动 化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。在对 嵌入式系统的硬件和软件进行设计时重视效率，可去除冗余，针对用 户的具体需求，对系统进行合理配置，以达到理想性能。 本设计将 gsm 技术与嵌入式系统相结合，是在远程家电控制领 域的新应用。综合了两者的优点，克服了传统远程家电控制系统性价 比高，可靠性差等不足。通过现有的移动通信网络，建立起一种快捷 有效的控制系统，达到远程家电的控制目的。 因此，我们最终提出了基于 gsm 和嵌入式系统的远程家电控制 方案。 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 22 6.2 国内外国内外发发展状况展状况 迄今为止，智能家电以及相关产品的生产与应用已经有很多成功 的实例了： 国外： 1）2005 年 10 月，韩国 sk 推出了新的数字智能家庭服务，其核 心技术为 ember 公司提供的 zigbee 无线技术。据了解,采用 sk 公 司的全天候家庭监控服务,用户可以通过手机远程方式或在家监控家 用电器、电灯、烟雾探测器、防盗探测器、室温控制器、气体阀门和电 子门锁，所有连接都通过基于 zigbee 技术的网关无线连接到互联网。 sk 公司已经在 400 户韩国家庭中测试这项服务，而政府计划在 2007 年实现 300 万至 400 万数字家庭用户。 2）从 2004 年 1 月起韩国、日本已有好几家公司销售用一部手 机直接遥控操作室内空调及电灯的开关，而且还可以通过互联网来控 制各类家电运行的有关装置。手机遥控操作系统由安装在家庭电话内 的控制器“semi phone”、安装于电源插座上的接收器“frc 插座”、 具备红外线发射功能的“ir 发生器”等组成。控制器连接在家庭电话 上，遥控操作的手机等无需安装专用软件。用手机或电话从外部访问 时，首先拨通家庭电话，输入事先注册的 4 位数的密码进行确认，然 后按下想控制的设备号码，便能直接开关或调控各种空调、微波炉、 洗衣机和电灯等家电设备。 国内： 1）2002 年 3 月起，国内首个移动短信遥控网在河南郑州启动。 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 23 凭借这个网络，用户不仅可以利用短信远程遥控家用电器、汽车，还 可以利用短信远程进行路灯管理、水电气表自动抄收缴费、农业小型 喷灌机的自动控制等众多操作。 2)2006 年 7 月，北京恒昌世纪科技发展中心推出了一款短信报 警器mobitech ups 短信报警器，mobitech monitor 短信报 警器是一款具有完全自主知识产权的灵巧型设备监控告警设备，它充 分体现无线 、稳定、简洁、移动性高等特征的设备监控告警装置。它 能为用户提供准确，即时的设备运行数据,并通过短信发给管理员或 者 it 网络维护人员手中。可广泛应用于数据中心、电力系统自动化、 工业监控、交通管理、公安、气象、金融、证券等部门 , 实现主动式预 警服务。实现人机远距离的对话,实时显示设备的工作状态及参数,简 体中文短消息,可群发短消息，支持多个管理员,双向通讯，可实现短 消息命令 ups 自检并报告结果,用户可通过手机或计算机远程监控 多台 ups。 3）由海尔、清华同方、网通、上广电、春兰等国内电子企业共同 发起的中国家庭网络标准产业联盟e 家佳联盟。2006 年 06 月 作为该联盟秘书长单位的海尔集团率先推出了用于网络家电远程短 信控制的“短信宝”，用户将家中的网络家电与其连接后，就可以通过 自己的手机或小灵通以发送短信的形式控制家里电器的开关或调整 工作状态。 由实例可看出国内外的家电远程控制行业刚刚起步。技术还比 较稚嫩，所以还有很大的开发空间。目前国内尚未正式颁布相关的行 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 24 业技术标准，这在某种程度上制约了本行业的发展。 6.3 技技术对术对比比 目前市场上的同类产品大多数采用单片机作为系统的处理器，功 能简单，可靠性和稳定性差。本系统采用了 arm 微处理器 lpc2131 保证了系统的可靠性和稳定性，并且具有良好可扩展性，为以后升级 提供了基础。 现在投入使用的智能家电控制系统大多数是直接嵌入到家电内 部的，一个系统只能控制一台家电，而且价格比较昂贵，导致整体的 性价比偏高，并且造成了资源的浪费。本系统中嵌入式控制板有 47 个 i/o 口，可以同时控制 47 个家用电器，不需对电器进行任何改动， 节约了成本，达到了经济实用的效果。而且本系统被封装成一个整体。 当用户不使用时，拆卸很方便。 目前许多家电远程控制系统是基于公用电话网的，利用公用电话 网进行有线数据传输，用户通过拨打电话对家电进行控制。该控制系 统通过检测振铃次数，进行模拟摘机，根据语音提示进行家电的控制。 与本系统相比它有两个弊端。首先，它的运行费用较高。其次，当话路 繁忙时，存在占线的隐患，无法实时的控制家电，有可能造成无法挽 回的损失。本系统恰好克服了上述弊端。 7. 结束语结束语 本设计方案应用目前先进的嵌入式系统技术，借助于 gsm 网络 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 25 提供的完善的数据通信平台，构建出远程智能家电控制系统，具有运 行费用低，性能优良等特点，为远程家电的控制提供了一种灵活、方 便的方法，能有效满足用户对家用电器控制的需求，让用户真正体验 高品质的生活。 并且本系统有很好的扩展性，易于升级，便于以后进行网络远程 控制功能的扩展开发。 8. 参考文献参考文献： ： 1 周立功.arm 嵌入式系统基础教程.北京：北京航空航天大学， 2005.3：1238 2 王田苗. 嵌入式系统设计与实例开发.北京：清华大学出版社， 2003 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 26 3 周立功.深入浅出 arm7（上册）.北京：北京航空航天大学，2004 4 蔡建平.关于嵌入式应用开发技术.单片机与嵌入式系统应用， 2001.3 5 胥静.嵌入式系统设计与开发实例详解.北京：北京航空航天大学， 2004 6 邵贝贝. 嵌入式实时操作系统 uc/os-ii（第二版）.北京：北京航 空航天大学，2003 7 姚放吾. 嵌入式系统的硬件/软件协同设计.微计算机信息， 2001.3：1-3 8 张崎文.嵌入式常用模块与综合系统设计.北京：电子工业出版社. 2006 9 阎石. 数字电子技术基础(第四版).北京:高等教育出版社,1998 年 9. 电电路原理路原理图图： 附附图图 1: 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 27 基于 gsm 和嵌入式系统的智能家电控制系统 28 附附图图 2: t itle num berrevisionsize b date:30-apr-2007sheet of file:d:晓晓晓arm.ddbdrawn by: p1.20_p48 p0.17_ca p1.2 p0.16_eint 0 p0.15_ri1 p1.21_p44 vd d3.3 p0.14_dcd p1.22_p40 p0.13_dt r1 p0.12_dsr1 p0.11_ct s1 p1.23_p36 p0.10_rt s1 p0.9_rxd 1 p0.8_t xd 1 p0.21_ca p1.3 p0.22_p2 rt x c1 p1.19_p4 rt x c2 v3.3a p1.18_p8 p0.25_p9 p0.26_p10 p0.27_p11 p1.17_p12. p0.28_ad 0.1 p0.29_p14 p0.30_ad 0.3 p1.16_p16 tdo vref p63 xtal1 xtal2 tdi vssa p0.23_p58 nrst tck p0.20_eint3 p0.19_cap1.2 p0.18_cap1.3 tms vdd3.3 vbat p0.31_p17 p0.0_txd0 ntrst p0.1_rxd0 p0.2_scl0 vdd3.3 rtck p0.3_sda0 p0.4_sck0 p1.25_p28 p0.5_miso0 p0.6pmosi0 p0.7_pwm2 p1.24_p32 vin 1 gnd 2 vout 3 u5 spx 1117m3-3.3 c13 0.1uf c23 0.1u f c19 0.1u f c28 0.1u fc20 4.7u f c21 4.7ufc16 0.1u f d? l ed r2 1mo r17 3ko c29 0.1u f l 3 2uh l2 10u f l 1 10u h v3.3a 1 6 2 7 3 8 4 9 5 cz 2 ua rt 0 c17 0.1uf c18 0.1uf c15 0.1uf c14 0.1uf vd d3.3 t xd 0 p0.0 rxd 0 p0.1 p0.0_t xd 0 p0.1_rxd 0 1 6 2 7 3 8 4 9 5 cz 3 ua rt 1 vd d3.3 c9 c10 c11 c12 0.1ufx4 rt s1 p0.10 t xd 1 p0.8 dt r1 p0.13 dcd1 dsr1 p0.12 rxd 1 p0.9 ct s1 p0.11 ri1 p0.15 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