基于GSM短信與紅外技術(shù)的家電遠(yuǎn)程控制

1、第15卷第3期Vol15No3華中師范大學(xué)研究生學(xué)報HuazhongNormalUniversityJournalofPostgraduates2008年10月October2008基于GSM短信與紅外技術(shù)的家電遠(yuǎn)程控制鄒奎1汪慧勇2熊建新3(華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，武漢430079)摘要：遠(yuǎn)程家電控制是智能家居的重要部分，本文采用GSM模塊接收短信，然后通過單片機發(fā)送紅外遙控信號，實現(xiàn)家電設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，相比基于互聯(lián)網(wǎng)和電話控制的遠(yuǎn)程家電控制方法，本文提出的方法具有成本低、方便快捷和穩(wěn)定抗干擾的優(yōu)點。關(guān)鍵詞：GSM；紅外技術(shù)；短信；家電控制中圖分類號：TP7322文獻標(biāo)識碼：A1引言

2、隨著通信、電子等技術(shù)的迅速發(fā)展，智能家居也日益進入人們的視眼，這與現(xiàn)代家庭對舒適、安全、方便的生活品質(zhì)的需求密切相關(guān)。所謂智能家居（Smart控控制編碼，并保存到存儲電路中。Home）一般是指將家庭中各種與信息相關(guān)的通訊設(shè)備、家用電器和家庭安保裝置，通過家庭總線技術(shù)連接到一個家庭智能化系統(tǒng)（即家庭控制器）上，以實現(xiàn)監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理?，F(xiàn)有的家電遠(yuǎn)程控制主要有兩種方式：其中第一種方式是基于“e家佳協(xié)議”，它是通過在符合“e家佳協(xié)議”的產(chǎn)品上增加一個網(wǎng)絡(luò)接口，然后與一個家庭無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接起來，再通過短信寶發(fā)送控制命令。第二種方式則采用固定電話網(wǎng)控制，使用電話芯片發(fā)送遙控命令。二者各有優(yōu)缺

3、點,前者必須對所有家電進行聯(lián)網(wǎng)，即需要重新購置家電，而后者通過電話線傳輸可能存在剪線的隱患。因此它們在簡潔，性價比，安全性等方面需要進一步提高。紅外遙控作為一門較成熟的技術(shù)，已經(jīng)成為家電的常規(guī)控制手段。GSM技術(shù)也已隨著各種移動通訊設(shè)備，如手機等的廣泛使用發(fā)展迅速。本文將紅外遙控與GSM短信相結(jié)合，利用GSM短消息進行家電控制，不需換置新家電，短信費用低，不僅可以降低成本，且具有不受通信線路及地區(qū)限制、保密性高、可靠性高、抗干擾能力強、使用方便、靈活的優(yōu)點。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖使用時，將一張普通的SIM卡插入GSM模塊，用戶用手機按特定格式編輯短信息發(fā)送到GSM通訊模塊，GSM通訊模塊將所接收的數(shù)據(jù)

4、進行解包校驗，并將完整的命令通過串口連到微處理器，微處理器對收到的短信進行校驗，首先檢查是否是設(shè)定的用戶號碼，然后濾去PDU碼的一些前綴，提出有用的信息碼（如空調(diào)開），然后從ROM中取出相應(yīng)的遙控碼，通過單片機發(fā)射紅外信號到相應(yīng)的家電上，再由家電執(zhí)行相關(guān)的功能。如需進行紅外自學(xué)習(xí)，按下學(xué)習(xí)鍵，用欲學(xué)習(xí)的遙控器對著本系統(tǒng)的接收頭按下鍵，則系統(tǒng)可以學(xué)習(xí)到按鍵并保存到外部ROM中。3硬件設(shè)計31紅外自學(xué)習(xí)2系統(tǒng)設(shè)計本系統(tǒng)由MCU（微控制器）、GSM模塊、存儲電路、紅外接收和發(fā)射模塊、用戶手機及家電設(shè)備組成，如圖1所示。其中具有51內(nèi)核的P89C61X2單片機做為主控芯片，GSM模塊通過用戶短消息服務(wù)

5、中心（SMSC）將手機發(fā)送的短信息（SMS）發(fā)到到MCU中，MCU再根據(jù)接收的指令發(fā)射紅外線，以控制相應(yīng)的家電產(chǎn)生相應(yīng)的動作。另外紅外接收模塊用于學(xué)習(xí)各種現(xiàn)有家電的紅外遙紅外遙控系統(tǒng)所采用的編碼方式主要有三種：1FSK（頻移鍵控）方式，2PPM（脈沖位置編碼）方式，3PWM（脈沖寬度編碼）方式。紅外遙控傳輸協(xié)議也有很多種，如NEC，Philips，Sharp，Sony等都有自己的協(xié)議。這就給我們的編碼造成了困難，因為我們的編碼不能只針對某一種協(xié)議1。任何編碼都由具有特定長度的引導(dǎo)碼和數(shù)據(jù)位組成，并以特定寬度的“0”和“1”脈沖來表示。因此我們可：126以采用硬拷貝的方法來進行復(fù)制，而不必關(guān)心具

6、體的編碼細(xì)節(jié)，即首先通過采集家電自帶的遙控器發(fā)射的波形中的高低電平的寬度，學(xué)習(xí)此代碼，然后利用紅外發(fā)送器還原出一模一樣的遙控信號。由于遙控信號中二進制脈沖的高低電平的寬度大都是毫秒級，而一般的單片機一個編碼通過紅外信號發(fā)射出去。33紅外信號發(fā)射紅外遙控信號的發(fā)射，就是將某個紅外編碼所對應(yīng)的高低電平，調(diào)制在38KHz的載波上，然后經(jīng)過放大、驅(qū)動紅外發(fā)射管將信號發(fā)射出去。通常調(diào)制用的載波由專用電路產(chǎn)生。如圖3所示，本系統(tǒng)中采用了單片機自身內(nèi)部的資源，減少了硬件開銷。主要思路如下：用定時中斷1產(chǎn)生38KHz的載波信號，用定時中斷MCU是微秒級，因此可以采用單片機的定時器來測量它的脈沖寬度，然后存儲，

7、還原。本系統(tǒng)中的紅外接收硬件電路如圖2，其中，一體化紅外接收頭HS0038負(fù)責(zé)紅外信號的接收和解調(diào)。應(yīng)該注意的是，它在接收并將調(diào)制在38KHz載波上的信號解調(diào)后所提供給片機的信號是反相的。在設(shè)計時，使用單片機的外部中斷1判斷脈沖信號的有無，進入中斷后采用查詢的方式，判斷輸入脈沖的高低，并用計時器0對高低電平進行計時，然后把定時器中的數(shù)據(jù)保存到外部ROM中，這樣就完成了紅外編碼的學(xué)習(xí)。0控制定時中斷1的開關(guān)，定時器0定時長短由學(xué)到的遙控信號電平寬度計數(shù)值確定。如果需發(fā)射的遙控信號為高電平時，關(guān)定時中斷1；如果為低電平，則開定時中斷1，通過p10輸出38的脈寬調(diào)制發(fā)射。KHz載波信號到紅外發(fā)射控制

8、腳，p11產(chǎn)生編碼脈沖，這兩個信號相與實現(xiàn)遙控信號圖2紅外接收圖GSM部分本系統(tǒng)選用的GSM模塊為傲屹電子生產(chǎn)的AOYI59C，它支持基于AT的PDU碼和TEXT碼的收發(fā)，并提供了串口與其它部件進行連接。要進行短消息的接收識別，首先需要對信息進行32圖3紅外信號發(fā)射圖4軟件編程軟件編程主要包括三個方面，分別是GSM模塊的初始化、接收并提取短消息和發(fā)射紅外編碼信號。PDU格式的解碼2。PDU是一串ASCII碼，不僅包含可顯示的消息本身，還包含其它信息，如SMSC（短信息服務(wù)中心）號碼、目標(biāo)手機號碼、回復(fù)號碼、編碼方式和服務(wù)時間等。比如我們使用手機發(fā)送信息“空調(diào)開”到GSM模塊時，GSM接收到的P

9、DU串會是：后續(xù)的0D表示目標(biāo)地址數(shù)字個數(shù)（不包括86和41GSM模塊初始化GSM模塊的初始化就是通過給GSM的寄存器配置合適參數(shù)，使它能夠正常的工作。對GSM模塊的配置通過串口來進行，這里采用單片機對GSM模塊進行初始化3。根據(jù)系統(tǒng)要求，需設(shè)置GSM模塊的串口波特率、短消息內(nèi)存、短消息格式等。本系統(tǒng)中，單片機的波特率設(shè)置為9600bps，相應(yīng)的，GSM模塊的波特率也應(yīng)為9600bps。通過單片機的串口寫ATIPR9600即完成相應(yīng)的設(shè)置。類似地，設(shè)置接收到的短消息存在內(nèi)存中：ATCMPMSSM，設(shè)置短消息格式為PDU格式：ATCMGF0。需要注意的是，以上發(fā)送的指令最后還需加上“0x0D”結(jié)

10、束碼。42接收并提取短消息單片機通過周期性的向GSM模塊發(fā)出查詢短消息的指令，若識別到有新的短消息到來，則將其讀入到單片機內(nèi)部的緩存中，再將這個緩存中的數(shù)據(jù)去掉前綴，提取出有用的信息（家電名稱、執(zhí)行動作等）。以下是部分代碼：06表示收到的字節(jié)長度，753589C65F00為“電視開”的Unicode碼。根據(jù)以上分析，在程序中，單片機濾除掉前面的一些數(shù)據(jù)，如SMSC，時間戳等，取出有用的字節(jié)“空調(diào)開”，然后根據(jù)“空調(diào)”找到到存儲區(qū)kongtiaoconstunsignedcharGR邀A，T，C，M，G，R，1，0x0D妖;數(shù)組取出第127上一行表示查詢短消息指令字妖妖妖sendstringco

11、m(GR，sizeof(GR);向GSM發(fā)送查詢指令voidgetch(void)interrupt邀if(RI)邀unsignedcharch;RI0;chSBUF;if(chD)邀count30;inbuf1count3ch;妖elseif(inbuf10D)邀Count3;inbuf1count3ch;if(count3(INBUFLEN1)邀flag1;妖如果串口接收的數(shù)據(jù)達到INBUFLEN個，且校驗沒錯，就置位取數(shù)標(biāo)志43發(fā)射紅外信號4將短消息提出后，然后將其轉(zhuǎn)換為紅外信號發(fā)射出去，在本系統(tǒng)中是通過中斷1和中斷0來控制的。其中設(shè)置定時器1為中斷方式2，用它產(chǎn)生38KHz的載波信號，

12、即其周期為26微秒，因為在定時器中斷里要進行電平翻轉(zhuǎn)，因此定時器時間是周期時間的一半，即需定時時間T13微秒（取整），則計數(shù)初值為X28Tc256接收短消息到內(nèi)部緩存中13243F3H，然后在定時器中斷里對P10引腳電平取反（CPLP10）。D是短消息的校驗碼5結(jié)束語系統(tǒng)經(jīng)實驗運行，工作穩(wěn)定可靠，實時性好，能夠?qū)崿F(xiàn)家電遠(yuǎn)程控制，如果在系統(tǒng)中再添加一些信號采集功能，可實現(xiàn)如溫度監(jiān)控，濕度監(jiān)控，通過GSM把采集到溫度、濕度等信號自動發(fā)送到手機上，應(yīng)用前景將會更加廣闊。參考文獻1鄭偉,謝利理,張震一種具有自學(xué)習(xí)功能的智能紅外遙控器設(shè)計J計算機測量與控制,2007,(15):175818002WAVE

13、COMAnintroductiontotheSMSinPDUmodeGSMRecommendationphase2S,January20003AT指令集S,南京傲屹電子,wwwcnayecom20071018RemoteControlofHouseholdElectricalAppliancesBasedonGSMandInfraredTechnologyZOUKui,WANGHuiyong,XIONGJianxin(CollegeofPhysicalScienceandTechnology,HuazhongNormalUniversity,Wuhan430079,China)Abstract:Remotecontrolofappliancesisanimportantpartofthesmarthome,weusedtheGSMmoduletoreceivetextmessage,thensenttheinfraredsignalbySCMbeforeachievingtheremotecontrolo