基于單片機的遠程智能家居控制系統(tǒng)設計

劉劍鋒

【摘要】 介紹了一種以單片機AT89C52、無線GSM模塊TC35和電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232為核心的遠程家居控制系統(tǒng)。該設計主要采用單片機系統(tǒng)模塊和GSM手機模塊實現(xiàn)，使用單片機的輸入輸出口和中斷實現(xiàn)對控制信號的處理，通過手機短信，實現(xiàn)對家用電器等電源的通斷控制以及工作狀態(tài)的查詢與監(jiān)測。

【關鍵詞】 AT89C52 TC35模塊 智能家居 單片機控制系統(tǒng)

智能家居是在互聯(lián)網(wǎng)的影響之下物聯(lián)化體現(xiàn)。智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設備（如音視頻設備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、影音服務器、影柜系統(tǒng)、網(wǎng)絡家電等）連接到一起，提供家電控制、照明控制、電話遠程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報警、環(huán)境監(jiān)測、暖通控制、紅外轉(zhuǎn)發(fā)以及可編程定時控制等多種功能和手段。該文主要以家電為研究對象。

一、系統(tǒng)的設計方案

單片機控制系統(tǒng)能實現(xiàn)用戶手機主動查詢家電的當前狀態(tài)，即當用戶手機發(fā)送查詢短信息給家里的家電設備，接收設備接收到短消息數(shù)據(jù)后，按照一定的方式與單片機控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，控制單片機對各個檢測點的狀態(tài)進行巡回檢測，并將最終的數(shù)據(jù)信息通過發(fā)送設備反饋給用戶；另一方面，當家電狀態(tài)和用戶要求的不符時，用戶通過手機發(fā)送帶有控制要求的短消息，當家中的手機或者手機短信收發(fā)模塊接收到短消息，通過單片機程序自動處理后，單片機系統(tǒng)產(chǎn)生控制信號驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，根據(jù)不同的情況控制改變家用電器的狀態(tài)，打開或者關閉家用電器，從而達到遠程雙向?qū)崟r遙控檢測通信的目的。

二、系統(tǒng)的設計實現(xiàn)過程

從事這個課題的研究己經(jīng)有很長一段時間，在研究開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)存在兩個需要解決的關鍵問題：一個是發(fā)送/接收模塊以怎樣的方式與單片機通信的問題；另一個是發(fā)送/接收模塊怎樣與用戶手機通信的問題。后來考慮用一個GSM模塊作為接收/發(fā)送模塊，與單片機系統(tǒng)通過AT指令進行串行通信，使用單片機模塊和外圍芯片組成的單片機控制系統(tǒng)。單片機系統(tǒng)通過兩次電平轉(zhuǎn)換跟手機模塊進行雙向通信，通信時使用AT指令，AT指令在手機模塊和單片機之間以ASCII碼形式傳送，這能保證正常的通信，實現(xiàn)對家電的良好控制。

三、軟、硬件部分設計和調(diào)試

本次設計的軟硬件電路相對來說不是很復雜，主要由手機模塊TC35、電平轉(zhuǎn)換電路、AT89C52、繼電器組成，但是在調(diào)試過程中還是出現(xiàn)了幾個意想不到的問題：

1、在單片機控制方面，一開始沒有給繼電器加上驅(qū)動電路，即不需要上拉電阻，當把5V電源換成單片機輸出加上繼電器驅(qū)動電路后，5腳仍接地時，繼電器不能正常工作，究其原因發(fā)現(xiàn)：由于繼電器屬于感性負載，工作時必須要用二極管來續(xù)流，而其驅(qū)動芯片ULN2003A集成了續(xù)流二極管，其COM口就是直接連在各個續(xù)流二極管導通方向的前端，所以COM口要接上5V電壓，而繼電器為了續(xù)流，必須并列在續(xù)流二極管的旁邊，所以，繼電器的5腳必須接上5V電壓，而2腳仍舊接在單片機控制端上。

2、在軟件部分全部通過編譯，重新整合起來后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)只能接收處理第一條短信，對于第二條根本沒有反應，手機上顯示單片機并沒有讀取第二條短信，后來發(fā)現(xiàn)是一次中斷完成后串口中斷標志RI，TI沒有清零，但是用軟件將RI，TI清零后發(fā)現(xiàn)問題依然存在。經(jīng)過仔細檢查和分析程序發(fā)現(xiàn)：數(shù)據(jù)沒有完全接收完，留在了手機的串口緩沖區(qū)內(nèi)，當用戶發(fā)送第二次短信后，手機接收到得數(shù)據(jù)格式和第一次得就有差別了，這樣單片機系統(tǒng)就找不到新消息的存放地址，從而發(fā)送的讀新消息的AT指令就會發(fā)生錯誤，導致上述的現(xiàn)象。

3、單片機能讀手機的短信，但是對于任何短消息被控對象都沒有響應。檢查程序發(fā)現(xiàn)：由于使用了52單片機，其片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲區(qū)為256個字節(jié)，但是00H-7FH和80H-FFH的數(shù)據(jù)存儲和讀取方式有差別，在00H-7FH部分數(shù)據(jù)讀取可以采用直接尋址的方式，但是在80H-FFH不能直接尋址，只能采用寄存器間接尋址的方式，而當我們驗證短消息內(nèi)容時，其一部分數(shù)據(jù)就存儲在80H-FFH內(nèi)，使用直接尋址會出現(xiàn)上述錯誤。解決方法：從存儲區(qū)80H開始實行寄存器間接尋址。

此次設計圓滿地完成了所要求的功能：（1）單片機可以正確讀出短消息。（2）單片機對短信內(nèi)容可以正確的解碼和分析。（3）單片機控制系統(tǒng)可以精確地控制負載設備。（4）用戶可以通過發(fā)送內(nèi)容為“查詢”，“打開”或者“關閉”的短信來執(zhí)行相關的操作。（5）收發(fā)模塊接收到的短信處理完之后可以被自動刪除。（6）對無效錯誤短信具有容錯功能。（7）根據(jù)實際測定，從發(fā)送短信到被控制設備完成被控操作需要大概三秒鐘，其中90%的時間是短消息的收發(fā)延時。

參 考 文 獻

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