基于GSM和AVR单片机的智能家居控制系统

1、.基于AVR单片机和GSM的短信网关PAGE ：.；PAGE 12基于AVR单片机和GSM的短信网关成员：成星 鲁得泂 王龙 马向超学院: 物理学院 指点教师： 李茂奎 2021年6月基于AVR单片机和GSM的短信网关 物理学院 成星 鲁得泂 王龙 马向超摘要：本产品以AVR系列单片机ATMEGA16为控制中心，以GSM短信息发送与接纳模块wavecome为辅助设备，来实现短信的发送与接纳功能，进而实现远程的通讯与控制。关键词：GSM ATMEGA16单片机 设计背景：随着3G网络的出现，以及3G手机的普及，无线通讯技术曾经开展到相当成熟的程度，而无线控制也在各种场所极大的发扬着作用。GSM模

2、块与单片机通讯是GSM模块运用的一个中心技术。我们所设计的系统，利用单片机的串行口知识，来实现与GSM模块的通讯，以对无线通讯和无线控制有一个更加明晰的认识。一、系统设计的目的、用途及功能：目的：利用单片机的串口功能，实现与GSM模块的通讯，进而实现短信的发送功能。用途与功能：可实现远程的无线通讯，也可添加扩展实现远程控制功能。二、硬件设计思想与原理图1.单片机的接口我们运用的是Atmel公司的AVR高速8位微控制器ATmega16 。ATmega16芯片为40个引脚,内部集成了1K字节的RAM、512字节的EEPROM、16K字节的Flash以及2个UART串行接口等。由于采用了高性能的MC

3、U,省掉了大量的外围器件,如外扩RAM、ROM存储器等,使硬件构造大大简化,提高了系统的可靠性。它与51单片机、PIC单片机相比具有一系列的优点：1：在一样的系统时钟下AVR运转速度最快；2: 芯片内部的Flsah、EEPROM、SRAM容量较大；3：一切型号的Flash、EEPROM都可以反复烧写、全部支持在线编程烧写(ISP)；4：多种频率的内部RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，零外围电路也可以任务；5：每个IO口都可以以推换驱动的方式输出高、低电平，驱动才干强；6：内部资源丰富，普通都集成AD、DA模数器、PWM、SPI、USART、TWI、I2C通讯口、丰富的中断源等。

4、目前支持AVR单片机编译器的言语主要有汇编言语、C言语、BASIC言语等。其中C编译器主要有CodeVisionAVR、AVRGCC、IAR、ICCAVR等，C言语编译器由于它具有功能强大、 运用灵敏、代码小、运转速度快等先天性的优点，使得它在专业程序设计上具有不可替代的位置。ATmega16芯片的引脚图如下：其中的PD0即为RXD引脚RXD是USART的数据接纳引脚，PD1即为TXD引脚TXD是USART的数据发送引脚，引脚11即为GND接地。2.Max232电平转换芯片接口Max232芯片是Maxim公司消费的包括2路接受器和驱动器，适用于各种EIA232C和v.28/v.24的通讯接口。

5、Max232芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5伏电源电压变换成RS232C输出电平所需的正负10v电压。此芯片任务电压为+5V。 3.GSM模块与单片机的硬件接口衔接我们所用的GSM模块具有数据引出与接纳口，而且支持与GSM 短信息相关的 AT 控制指令(GSM-SMS-AT 指令)，GSM模块经过数据口以串行方式接纳指令并向外输出数据。硬件衔接相当简单，在数据口中找出RXD、TXD 和 GND 引脚与单片机的串口对应衔接即完成了硬件接口。注: GSM模块数据线是专为衔接PC 机9 针串口而设计的，其信号电平为规范的RS232 电平，而单片机的信号电平为TTL电平， 因此只需经过电

6、平转换，就可很方便的与模块相接。这里可以用开发板上的电平转换部分，也可以用Max232电平转换芯片。衔接电路如图 1 所示。4.系统总体电路衔接图三、软件设计系统1.GSM模块的软件接口及控制技术在我们设计的系统中，采用的是GSM通讯模块为WAVECOM，该模块具备GSM无线通讯的全部功能,并提供规范的USART串行接口,支持GSM 07.05所定义的AT命令集的指令。模块的通讯全部采用AT+XXXX完成。根本的AT指令如下所述： 短音讯格式 AT+CMGF 选择短音讯支持格式TEXT or PDU显示TEXT参数 AT+CSDH 显示当前TEXT方式下结果代码新音讯提示 AT+CNMI 选择

7、当有新的短音讯来时系统提示方式读短音讯 AT+CMGR 读取短音讯列短音讯 AT+CMGL 将存储的短音讯列表发送短音讯 AT+CMGS 发送短音讯设置TEXT参数 AT+CSMP 设置在TEXT方式下条件参数删除短音讯 AT+CMGD 删除保管的短音讯根据GSM 07.05的定义,SMS短信息的发送和接纳方式共有三种：Block方式、基于AT命令的Text方式和基于AT命令的PDU方式。其中发送和接纳中文或中/英文混合的短信息必需采用PDU方式，Text方式只支持传送英文及数字信息。由于Block方式的相关资料较少，PDU方式的编解码过程复杂，我们选择Text方式作为我们系统的通讯方式。2.

8、 TEXT方式简介Text方式只支持传送英文及数字信息，但它的编码要比PDU方式简单很多。 在Text Mode下，发送及接纳到的数据均以ASCII码的方式来表示。TEXT方式在信息传送时经过串口传送的是十六进制ASCII码。其USART通讯默许运用9600比特率，8位数据信息，无奇偶校验，有一位开场位和一位终了位。 例如，我们要发送指令来读取第一条短信，运用命令：AT+CMGR=1；我们只需求经过串口发送十六进制数码：0 x41,0 x54,0 x2b,0 x43,0 x4d,0 x47,0 x52,0 x3d,0 x31,0 x0d 即可。其中0 x41是A对应的ASCII码，0 x54是

9、T对应的ASCII码，以此类推，只需将相应英文字母的ASCII码以十六进制的方式发送即可。3.GSM通讯方式阐明在实验中得出的一些结论鉴于TEXT方式在运转中的易操作性，我们最终选择了这种方式作为我们GSM模块与单片机之间的通讯方式。我们首先编写了一个串口通讯程序，使数据能从单片机的接口发送出来利用串口调试助手察看。下一步定义各种要用的AT指令及短信内容，将这些指令经过串口传给GSM模块，经由模块识别来发送短信内容。我们经过反复测试，总结出来如下一些规律： 一切AT 指令的指令符号、常数、TEXT 数据包等都是以ASCII 编码方式传送的， 比如 “A 的ASCII 编码为41H，“T的ASC

10、II 编码为54H，数字“0的 ASCII编码为30H 等。 单片机控制GSM模块任务，必需把GSM模块的短信息任务方式设置为TEXT只发英文和数字格式，即经过指令 AT+CMGF=1 完成。指令可以写在程序里，也可经过电脑进展一次设置。以后运用时不需再次设置。 单片机向GSM模块发送每一条指令后，必需以回车符作为该条指令的终了，回车的ASCII 编码为0DH。例如，单片机向GSM模块发送“AT+CMGF=0 这条指令，其ASCII编码序列为“41H、54H、2BH、42H、4DH、47H、46H、3DH、3 0 H、0 D H，最后一个字节0DH 就是回车符，表示该条指令终了，假设没有这个回

11、车符，GSM模块将不识别这条指令。指令在程序中的定义方式为 char a=ATrn;GSM模块向单片机传送短信息内容时，其TEXT数据包的内容是以十六进制表示的数据， 但并不是直接向单片机传送十六进制数据，而依然是把每一位十六进制数以A S C I I 编码来发送。这样二个字节的十六进制数就变成4 字节的ASCII码。但是TEXT数据包中的数据字节长度部分依然是实践字节长度，而不是变成ASCII码的字节长度。 = 5 * GB3 GSM模块执行指令的过程中，需求将短信内容凑够一定的字符数才往外发送，而且中间有一定时间的延时。4.软件设计思想与流程图本系统旨在完成对SMS短信的发送功能。软件流程

12、图如下：单片机初始化GSM模块的初始化发送AT联机指令Y设置短音讯中心号码发送短信内容Y软件代码：/ICC-AVR application builder : 2021-5-20 11:21:23/ Target : M16/ Crystal: 7.3728Mhz#include #include char a=ATrn; /定义AT联机指令char b=AT+CMGSn; /设置接受手机号码char c=someone has broken into your house.someone has broken into your house.someone has

13、broken into your house.someone has broken into your house.someone has broken into your house.rn; /定义短信内容void delay250(unsigned int k) /*延时函数*/unsigned int j,i;for (i=0;ik;i+)for(j=0;j25;j+);void port_init(void) /端口初始化 PORTA = 0 xFF; DDRA = 0 xFF; PORTB = 0 x00; DDRB = 0 x00; PORTC = 0 x00; /m103 out

14、put only DDRC = 0 x00; PORTD = 0 x03; DDRD = 0 x02; /PD0口接纳数据，PD1口发送数据/UART0 initialize/ desired baud rate: 9600/ actual: baud rate:9600 (0.0%)void uart0_init(void) UCSRB = 0 x00; /disable while setting baud rate UCSRA = 0 x00; UCSRC = BIT(URSEL) | 0 x06; UBRRL = 0 x2F; /set baud rate lo UBRRH = 0 x

15、00; /set baud rate hi UCSRB = 0 x98;void init_devices(void) /stop errant interrupts until set up CLI(); /disable all interrupts port_init(); uart0_init(); MCUCR = 0 x00; GICR = 0 x00; TIMSK = 0 x00; /timer interrupt sources SEI(); /re-enable interrupts /all peripherals are now initializedvoid USART_

16、TRANSMIT(char data) /发送数据函数while(!(UCSRA&(1UDRE);UDR=data;void main()int n,u,m;init_devices(); for(n=0;n4;n+)USART_TRANSMIT(an); /发送AT指令delay250(20000);for(u=0;u21;u+)USART_TRANSMIT(bu); /设置接受手机号码delay250(20000);for(m=0;m AT+CMGS车(目的地址) 模块回应： AT+CMGS2： 输入短信息的内容(只能是英文)：Test

17、回车以下图为用PC机控制GSM的过程经过串口调试助手 3. 将PC机输出的控制命令转化成单片机输出的指令1.先定义AT指令字符串。char a=ATrn;char b=AT+CMGSn;char c=someone has broken into your house.。someone has broken into your house.。someone has broken into your house.。someone has broken into your house.。someone has broken into your house.rn;2.串口通

18、讯程序void USART_TRANSMIT(char data) /发送数据函数while(!(UCSRA&(1UDRE);UDR=data;3.主函数void main()int n,u,m;init_devices();for(n=0;n4;n+)USART_TRANSMIT(an);delay250(2000);for(u=0;u21;u+)USART_TRANSMIT(bu);delay250(2000);for(m=0;m180;m+)USART_TRANSMIT(cm);3测试方法我们按照如下的思绪完成作品，由于单片机就是一个“微型化的计算机，它将计算机的主要功能集成在一块芯片上，成为一个控制器。因此，我