基于GSM短信控制的智能家居開關設計

王文鑫+趙海峰

摘 要：信息時代的來臨改變了人們的家居方式，人們希望擁有一個更加方便、舒適、智能的家。GSM短信以其簡單實用，能通過GSM網絡遠距離發送，已廣泛應用于對家居行業的遠程控制。文章介紹了一種GSM短信控制智能家居開關的方式，憑借其便捷實用的優點，提高了人們的生活質量。

關鍵詞：GSM模塊；短信控制；智能家居

1 系統結構及設計方案

本系統以AT89C52單片機和德國SIEMENS公司生產的GSM模塊為主體，通過GSM模塊中的手機號發送短信，使其與串口模塊連接的單片機可以進行反饋，接收GSM發送給單片機的ASCII碼，通過這個ASCII碼找出所發送的數字，作為單片機程序啟動的條件，再通過單片機發送指令，將所連接的繼電器的電平進行反轉，從而控制智能家居開啟。本系統分為三個部分，通信部分，控制部分和外圍系統。用框圖表示如圖一所示。通信部分主體為GSM模塊，控制部分主體為AT89C52單片機。

2 系統硬件部分

2.1 通信部分GSM模塊

全球移動通信系統GSM，是當前應用最為廣泛的移動電話標準。本系統選用SIEMENS公司生產的無線通信TC35i模塊。硬件部分框圖如圖二所示。

1、TC35i模塊內部結構：TC35i模塊是德國SIEMENS公司生產的高性能通信模塊，主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。在收到控制信號后，將單片機發送的信息發送給特定的手機號碼號碼。GSM 模塊電流變化非常大，空閑時電流小于 3mA，在通話期間電流最大可達到2A，這就對供電電路提出了較高的要求。TC35i模塊的內部結構如圖三所示。

2、TC35i模塊引腳功能介紹：該模塊共有40個引腳，通過ZIF連接器引出。1-14腳為電源部分，其中1-5為電源電壓輸入端VBATT十，6-10為地GND，11、 12為充電引腳，13對外輸出電壓（供外電路使用），14為ACCU/TEMP接負溫度系數的熱敏電阻。16-23腳為數據輸入/輸出，分別為DSRO、 RINGO、 RXDO、 TXDO、CTSO、 RTSO、DTRO和DCDO。24-29為SIM卡引腳，分別為CCIN、 CCRST、CCIO、CCCLK、 CCVCC和CCGND。33-40為語音接口用來接電話手柄。

2.2 MAX232轉換芯片

MAX232芯片是美信公司生產的專門為RS232標準串口設計的單電源電平轉換芯片。當單片機與GSM模塊進行通信時，由于兩者提供的信號電平和RS232標準不同，故需要進行電平轉換，才能通信成功。MAX232內部有電壓倍增電路和轉換電路，只需+5V電源便可實現TTL電平與RS-232C電平轉換，使用起來十分方便。一個MAX232可連接兩對收/發線，從而完成雙向電平轉換，其中TTL / CMOS電平為OV-5V， RS-2323C電平為一IOV-+IOV. 該芯片具有只需單一電源供電，由于AT89C52與TC35模塊均采用串行異步通信接口，通信速度一般設定為19200bps，選擇這種方式連接，可以提高可靠性。該接口通過I2C總線拓展了E2PROM存儲器芯片AT24C64，在斷電后信息也不丟失，可以存儲數據。

2.3 控制器AT89C52單片機

AT89C52型單片機是美國ATMEL公司生產的高性能CMOS 8位微控制器。CPU包括運算器和控制器，完成算術和邏輯運算，識別指令，控制單片機其他部件等操作。其數據存儲器RAM為256字節，指令系統及引腳功能可以與系列完全兼容。在本系統工作時，通過在PC機端利用C語言編程，將程序下載到AT89C52單片機上，在對單片機上電之后，通過單片機發送指令，控制所連接的繼電器模塊電平反轉。其內部框圖結構如圖三四所示。

2.4 四位一體繼電器模塊

本系統采用4路5V帶光耦隔離繼電器模塊與單片機輸入輸出口穿一阻值1K的電阻至三極管，集電極接5V繼電器線圈的一段，一個二極管正極接三極管集電極，繼電器開關與其他電路連接。該模塊隔離耐壓能力高，抗干擾能力強，相當于一個開關，通過電路發送信號進行控制。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵帶動動觸點與靜觸點吸合。線圈斷電后，吸力隨之消失，銜鐵將在彈簧的反作用力下返回原來的位置，動觸點與靜觸點釋放，從而控制電路的通斷。

3 系統軟件設計

短消息業務是當今GSM網絡的主營業務之一，GSM短消息業務是利用GSM網絡特有的信令信道傳輸，不需要撥號連接，把信息加上目的數據發送到短信服務中心，再發送給最后的信宿。大多數手機均支持GSM07.05協議規定的AT指令集，該協議中定義了短消息發送的三個模式：塊模式、文本模式、PDU模式。其中PDU模式是實用AT指令來控制移動設備終端短消息的功能，采用該模式，一條指令即能完成短信息處理。

需要注意，用單片機編程時，其發送的指令與接收到的響應都是字符的ACSCII碼。本系統在調試時，采用如下操作：

（1）設置單片機和TC35模塊的通信波特率9600bps。

（2）發送握手命令，AT＼r＼n

（3）讀取注冊狀態，AT+CREG？＼r＼n

（4）讀取短信中心號碼，AT+CSCA？＼r＼n

（5）讀取來電，AT+CLCC＼r＼n

4 結語

現今的單片機和PC機通過串口構成的控制系統在社會各個方面有了廣泛的應用，在智能家居行業也展現出廣闊的前景。隨著移動手機的普及，本智能家居開關控制系統的設計嘗試，為人們生活帶來了便利，提高了人們的生活品質。

參考文獻

[1] 高晶晶，沈娟，江世明. 基于GSM的遠程短信家電控制器的設計與研究[J].電子世界，2016（5）：198.

作者簡介

王文鑫（1996-），女，漢族，鄭州大學電氣工程學院自動化專業，2014級學生