基于SMS的智能家居控制系统的设计.pdf

自 动化与仪器仪表 2013年第2期 总第 166期 基 于SM S 的智能家居控制 系统的设计 蔡红娟 蔡苗 翟晟 华中科技大学武昌分校电工电子教学基地武汉 430064 摘要 介绍了SMS 手机短信业务 的基本概念 列出了与SMS收发短信相关的AT命令 在此基础上 阐述了一种由 GSM模块 单片机控制单元以及蓝牙模块构成的智能家居远程监控系统 分析了其硬件电路设计方案和软件设计流程 并 给出了部分子程序 该系统中 GSM模块采用TC35 用来实现与单片机的数据通信 蓝牙模块采用BC417143 用来实现主控 单元与被控单元之间的无线通信 该系统利用GSM手机的短消息功能实现对家居环境的远程监控 方案简单可行 具有明 显的优势 关键词 SMS AT命令 智能家居 远程监控 A bstract T he basi c concept of SM S Short M essagi ng Servi ce i s i ntroduced and the rel ated A T com m and i s l i sted i n thi s p aper O n th e b asi s a rem ote con tro l sy stem of th e sm art h om e i s el ab orated w h i ch con sti tutes by th e G S M m o du l e m i crop ro ce sso r co ntro l u n i t an d th e B l uetoo th m o du l e A t th e sam e ti m e the desi gn of h ardw are and so ft w are are an al y zed an d a p art of p rogram i s d escribed In th e system th e data com m u n i cati on b etw een G S M m o du l e an d m i cro control l er i s real i zed b y T C 3 5 an d th e w i rel e ss com m un i cati on b etween th e m aster con tro l uni t an d th e sl ave con tro l uni t i s i m p l em en ted by th e B l u eto oth m o d u l e w i th B C 4 17 143 It i s the obv i o u s ad van tag e to u se th e G S M m o b i l e S M S to real i ze rem o te co ntr ol o f th e sm art h om e system K ey w ord s SMS A T i n stru cti on Sm art h om e R em ote m on i torin g 中图分类号 TP277 文献标识码 A 文章编号 1001 9227 2013 一 02 0069 03 0 引言 SM S 手机短信业务 是通过移动网络用手机收发简短文本 消息的一种通信机制 是G SM 系统中最为简单和方便的数据通 信 方式 SM S 采用存 储转发模 式 通 过短信 息 中心 SM C 存储转 发完成短消息的收发 从而实现了安全 及时的点到点的通讯 利用手机短信远程监视并控制家居设备成为一种简单易行的方 法 用户通过发送一条短信即可实现对家居的安防监控和对家 电的智能控制 突破了现场操作模式的局限 本文设计了一个 由GSM 模块 单片机控制单元以及蓝牙模块构成的智能家居远 程监控系 统 1 SMS手机短信业务及AT命令 SM S 信息 通常有 两种模 式 TEX T 模式 和 PD U 模 式 PD U 模式和TEX T 模式同样使用A T 命令来实现发送短消息的功能 虽然 TE X T 模式具有操作 简单 的优 势 但不能发送和接 收中文字 符 而 PD U 模式中 可以发送英文字母 符号 汉字等多种字符 集 同时PD U 模式可以直接对协议用户单元数据进行操作 解决 了TE XT 模式带来的不便 所以是绝大多数手机默认的模式 为 了保 证系统的广泛 适用性 本文采用 PD U 模式收发短消 息 PD U 模式 从结构上可以分为信息头和信息体两部分 信息 头中包括短息中心号码 信息类型 被叫地址和字符集选择等信 息 PD U 模式支持不 同的编码格式 可以轻松的完成数据采集 工作 7bi t 8bi t和 U CS2 编码 7bi t编码用于发送普通 的A SCII字 符 8bi t编码 用于发送数 据消 息 而 UC S2 编 码用于 发送 U ni code 字符 收稿 日期 2012 11 21 作者简介 蔡红娟 198i 一 女 硕士 讲师 从事电子信息 与自动化控制方面的教学科研工作 A T 命令是指G SM 模块和外部M CU 通过串口协议互相通信 的一套命令集 M CU 可以通过串行接 口直接向G SM 模块下发 A T 命令 完成电话拨号 短信收发以及各种参数与功能的设置 实现命令控制和数据传输的功能 与 SM S 收发短信有关的 G SM A T 命令t41 N下 A T C M G C 发送一条短消息命令 A T C M G D 删 除SIM 卡 内存 的短消息 A T C M G F 选择短消息信息格式 0 PD U 1一 文本 A T C M G R 读 出短消 息 A T C M G S 发送短消息 A T C M G W 向SIM 内存中写入待发的短消息 A T C M SS 从 SIM 内存 中发送短消息 A T C SCA 设置短消息服务中心地址 A T C N M I 显示新收到 的短消息 2硬件电路设计 该系统由G SM 模块 M C U 控制模块 以及蓝牙模块构成 1 其 硬件 电路框图如图1 所示 用户通过手机将控制信号以短信的 形式通过G SM 网发送到G SM 模块 G SM 模块采用A T 命令的形 式将短信内容传送到主M C U 主 M C U 对接收到的命令进行分析 处理后 通过蓝牙模块将其发送到从 M C U 并进一步控制被控设 备 从而实现对家居安防的远程监控和家电的智能控制 操作结 束后主 M C U 再通过G SM 模块向用户手机发送一条设备处理信 息后的反馈消息 M C U 采用的是STC 公司的ST C 11F60 该单片机采用单时钟 机器周期 指令代码完全兼容 51系列单片机 但速度比普通5 1 单片机快近十倍 具有高速 低功耗 超强抗干扰的特点 69 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 基于SM S的智能家居控制系统的设计 蔡红娟 等 图 1系统硬件 电路框 图 G SM 模块采用西门子公司的TC 35 该模块尺寸小 功耗低 便于集成 可以工作在900kH z和 1800kH z两个频段 T C35 主要 由G SM 基带处理器 G SM 射频模块 电源模块 闪存 ZIF 链接 器 天线接 口等六部分组成 51 采用AT 指令操作 为数据 语音 短 消 息 传 真 提 供 快速 安全 可 靠 的传 输 G SM 模 块 通 过 U A R T 串口与M C U 进行数据通信 M CU 从串 口接收 G SM 模块发 来的数据 检验手机号码的权限 根据 短信 的内容执 行相 应的控 制指令 蓝牙模块采 用 CSR 公司 的蓝牙 芯片 BC4 17 143 该模 块适合 于短距离无线通信 l 有无线射频模块和 自载天线 具有可变波 特率 并且使用A T 指令来进行控制 蓝牙模块分蓝牙主模块和 蓝牙从模块 蓝牙主模块负责扫描蓝牙从模块并建立连接 将 接收 主 M CU 的信 息发送给蓝牙从模块 蓝牙从模块 负责接收蓝 牙主模块 传送过来 的控制信 息并发送给从 M CU M CU 进一步实 现对被控设备 的智能控制 3软件设计 控制 设备上 电后 首先对 G SM TC 35 模块和蓝牙模 块初始 化 然后由主单片机监测G SM 模块是否接收到新短信 当有新 短 息送来 系统通过 AT 命令将 短信 内容传 送到主单 片机 主单 片机 确认接收 到的信 息是控 制命令 后 将 其转换为控制信 号并 通过蓝牙主模块发送出去 相应的蓝牙从模块负责接收并将该 控制信息传送给从单片机使其控制执行相应的操作 操作结束 后系统再通过 G SM 模块向用户返回操作信 息 软件流程 图如 图 2 所示 图 2软件流程图 1 GSM 发送短信子程序 在传送数据之前 要完成对 GSM 模块的初始化 G SM 模块 的初始化包括 查询ID 设置通信方式 设置短信长度 设置接收 方号码等 voi d sen d s m s0 uchar j 1 i l Sen d A T C om m and SIM l D 70 GSM 模块初始化 短信格 式设置 080A 短信长度 5 个字 10 个英文 para tem p TM P BU F 1 0 para tem p TM P B U F J A 短信 内容 para tem p TM P BU F 5 para tem p T M P BU F J 3 para tem p TM P BU F D para tem p TM P B u F 1 短信结束符 para tem p TM P BU F 0X I A para tem p T M P BU F 1 0X O D pa ra t em p T M P B UF 0X 00 S en d A T Com m and CM G S M U B sy stem server SY S S M S R rece i ve cou nt 0 A T C om m an d St atus C O M M A N D W A IT 设 置 接 收 成 功 标 志 send c ou nt 0 xff ti m er S cnt 0 w hi l e ti m er S cnt 15 A T Com m and Status C O M M A N D W A I T i f strsearch CM G S 11 break 短 信 发送 成 功 返 回 C M G S el se i f txd rxd bi t break watch d o g cl ear 2 G SM 接 收短信子程序 voi d read s m s0 uehar i r t j p q num tm p l r 读短信号码参数 i f R EA D T EL r 1 f 读一个短信 i f strsearch C M T I 1 return 是否有新短信 conti n ue l TE L tem p 18 读 出对方号码 t 2 数据储存 的起始地方 i 0 f0r 15 25 i ual L bu U 0 x22 uart bufi l j l J uart bu岫 2 0 x22 break j j 3 i f uart buffb j J 3 fnr j 40 j Ox22 break para tem p t uart buffl j T E L t em p i uart bul fU 下转 第73 页 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 自动化与仪器仪表 2013年第2期 总第 166期 别 当前工作 状态 这样 需要 设计相应 的触点 所 以在 导轨前端 尾端及衣杆上升下降地方设有行程开关 前端行程开关控制衣 杆伸出的停止 尾端行程开关控制衣杆收回时的停止 而上升的 行程开关控制衣杆上升时的停止 由于下降的行程开关难 以设 置 故只能用单片机设置延时停止 采用行程开关控制 需要线 路多 但其运动准确 安全 可靠 2 2控制 系统软件设计 系统是否能满足预期的要求 必须要依靠软件来实现 软 件主要由主程序和多个子程序组成 每个子程序承担一定的功 能 主程序如下 0 R G 0 00 0H LJM P STA R T 主程序 ST A R T M O V P 2 O OH M 0 V P 3 0 F F H M O V P 1 加 F F H JN B P3 1 CO M 8 判断衣架伸 出收缩情况 SE T B P 2 1 H E R E 9 JB P 3 1 H E R E 9 C L R P 2 1 L C A L L D E L A Y 5 CO M 8 JN B P3 2 CO M 9 判断衣架横梁上升情况 S E T B P 2 2 L C A L L D E LA Y 5 S E T B P 2 1 H E R E 8 J B P 3 2 H E R E 8 C L R P 2 1 L C A L L D E L A Y 5 C L R P 2 2 L C A L L D E L A Y 5 C O M 9 M O V P 1 0F H 将人动控制端 口置高电平 传感器 信 号输入端 口置低 电 M 0 V P 2 00 H LP 1 JN B P 1 0 LO O P0 判断衣架伸出按钮信号 LP2 JN B P 1 1 LO O P 1 判断衣架收缩按钮信号 LP3 JN B P 1 2 LO O P2 判断衣架下降按钮信号 LP4 JN B P 1 3 LO O P3 判断衣架上升按钮信号 L P 5 M O V C P 1 4 A N L C P 1 5 JC L0 0 P4 判断天气 下雨信号 LP6 JB P 1 6 LO OP5 判断外部时控开关信号 LP8 SJM P LP 1 跳回LP 1循环执行程序 L 0 0 P O L C A L L 0 U T S ID E sJM P L P 2 L 0 0 P 1 L C A L L IN S ID E S JM P L P 3 L 0 O P 2 L C A L L D 0 W N S JM P L P4 L 0 0 P 3 L C A L L U P s IM P L P 5 L 0 0 P 4 L C A L L R A IN S JM P I 6 L 0 O P 5 L C A L L T IM E S JM P LP 8 子程序 3结束语 文中所设计的智能晾衣架能够根据天气的情况实现 自动 晾晒衣服 机械结构和电路设计真正实现机电一体化 制造成本 低 智能化程度高 实用性较强 适合当代家庭家居生活的需求 具有较广的推广应用价值 参考文献 1 林若波 李锡丰 郑烁 晴雨智能晾衣架的设计fJ1 电子技术 2006 6