基于單片機的遠程智能家居控制系統設計

劉劍鋒

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

【關鍵詞】 AT89C52 TC35模塊 智能家居 單片機控制系統

智能家居是在互聯網的影響之下物聯化體現。智能家居通過物聯網技術將家中的各種設備（如音視頻設備、照明系統、窗簾控制、空調控制、安防系統、數字影院系統、影音服務器、影柜系統、網絡家電等）連接到一起，提供家電控制、照明控制、電話遠程控制、室內外遙控、防盜報警、環境監測、暖通控制、紅外轉發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、系統的設計方案

單片機控制系統能實現用戶手機主動查詢家電的當前狀態，即當用戶手機發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據后，按照一定的方式與單片機控制系統進行數據交換，控制單片機對各個檢測點的狀態進行巡回檢測，并將最終的數據信息通過發送設備反饋給用戶；另一方面，當家電狀態和用戶要求的不符時，用戶通過手機發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，單片機系統產生控制信號驅動執行機構，根據不同的情況控制改變家用電器的狀態，打開或者關閉家用電器，從而達到遠程雙向實時遙控檢測通信的目的。

二、系統的設計實現過程

從事這個課題的研究己經有很長一段時間，在研究開發過程中發現存在兩個需要解決的關鍵問題：一個是發送/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/發送模塊，與單片機系統通過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。單片機系統通過兩次電平轉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，實現對家電的良好控制。

三、軟、硬件部分設計和調試

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、電平轉換電路、AT89C52、繼電器組成，但是在調試過程中還是出現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動電路后，5腳仍接地時，繼電器不能正常工作，究其原因發現：由于繼電器屬于感性負載，工作時必須要用二極管來續流，而其驅動芯片ULN2003A集成了續流二極管，其COM口就是直接連在各個續流二極管導通方向的前端，所以COM口要接上5V電壓，而繼電器為了續流，必須并列在續流二極管的旁邊，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，重新整合起來后發現系統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，后來發現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清零后發現問題依然存在。經過仔細檢查和分析程序發現：數據沒有完全接收完，留在了手機的串口緩沖區內，當用戶發送第二次短信后，手機接收到得數據格式和第一次得就有差別了，這樣單片機系統就找不到新消息的存放地址，從而發送的讀新消息的AT指令就會發生錯誤，導致上述的現象。

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。檢查程序發現：由于使用了52單片機，其片內數據存儲區為256個字節，但是00H-7FH和80H-FFH的數據存儲和讀取方式有差別，在00H-7FH部分數據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容時，其一部分數據就存儲在80H-FFH內，使用直接尋址會出現上述錯誤。解決方法：從存儲區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）單片機對短信內容可以正確的解碼和分析。（3）單片機控制系統可以精確地控制負載設備。（4）用戶可以通過發送內容為“查詢”，“打開”或者“關閉”的短信來執行相關的操作。（5）收發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）根據實際測定，從發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延時。

參 考 文 獻

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[3]謝傳鑾.邢恩福.基于短消息的漏電保護器遠程管理系統的設計[J].制造業自動化.2009年01期

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