【基于移動互聯(lián)網技術的智能風機遠程控制系統(tǒng)設計13000字（論文）】

V1.引言1.1研究背景與意義在當代社會中，更多人偏愛采用智能控制為主的家電，這類產品獨特且環(huán)保，今后家電領域也會向這一智能領域邁進。盡管目前已出現了風扇，但我國無論發(fā)達地區(qū)或不發(fā)達地區(qū)風扇仍將用作降溫設備。風扇作為散熱裝置，被廣泛應用于人們生產，生活等領域。風扇對很多設備的運行也起著至關重要的影響，例如目前工業(yè)上應用的大型機械設備為了達到理想的工作效率就必須利用風扇部分冷卻才能使工作環(huán)境溫度過高。傳統(tǒng)的風扇往往需要人工調節(jié)溫度才能保持正常運轉，不僅耗費了大量人力物力還增加了企業(yè)生產成本。因此，風扇必須能夠根據不同環(huán)境自動地調整自己的狀態(tài)，以便更好地為人們服務。在溫度控制技術迅速發(fā)展的今天，為使風扇操作更便捷和節(jié)省能源，溫度控制風扇研究得到了人們的重視。該項目旨在解決如何使工業(yè)風扇更智能，更節(jié)能，更方便操作?；谥悄芄I(yè)風扇溫度控制模塊和多模塊協(xié)同設計，為凸顯智能化，該設計采用了高集成單片機為主控，這對于智能工業(yè)風扇研究有一定指導作用。1.2文獻綜述1.2.1國內研究現狀熊建橋,趙方偉,李小龍在《基于STC89C52單片機的智能電風扇設計》中指出，基于STC89C52單片機設計電風扇的控制系統(tǒng),首先進行總體設計[1],然后進行硬件電路設計與軟件設計,最后試制出電風扇原型機.設計的電風扇能根據環(huán)境溫度自動調節(jié)風速大小,能模擬自然風,陣風,睡眠風等,還具有搖控,能根據人來人往來開啟或關閉等智能功能.實踐證明該電風扇工作穩(wěn)定且成本低,具有一定的推廣應用價值。劉慧勇,楊虹在《基于STM32的智能電風扇設計》中論述，隨著科技的日新月異,智能家居逐漸走入普通家庭,風扇作為基本的家用電器也將成為智能家居的一部分[2]。這里介紹的是以STM32單片機為控制單元并結合嵌入式技術設計的一款具有溫控調速,自動追蹤人體位置,智能啟停,液晶顯示時間,溫度等信息的智能電風扇.經過前期設計,制作和最終的測試得出,該風扇電源穩(wěn)定性好,操作方便,運行可靠,功能強大,價格低廉,節(jié)約能耗,能夠滿足用戶多元化的需求.該風扇具有的人性化設計和低廉的價格很適合普通用戶家庭使用.宰文姣,汪華章在《基于步進電動機的智能電風扇設計與實現》中指出，以STC89C52單片機為控制核心,將普通電風扇與智能風扇相融合[3],使電風扇的功能更加多樣且具有人性化.該系統(tǒng)設計了步進電動機驅動控制電路,獨立按鍵,數碼管顯示,溫度測量等模塊.采用C語言進行編程,調試,實現了電風扇的自動,手動檔位選擇,定時以及定時時間的選擇,數碼管顯示定時時間及溫度,自動檔位選擇等功能,硬件調試實現了電風扇設計的基本要求.1.2.2國外研究現狀QiuXH,ChenSY(2017)在《TheDesignofIntelligentElectricFanControllerBasedonBluetooth》中指出，傳統(tǒng)的電風扇大多采用機械開關或遙控方式，缺乏智能終端平臺和智能控制的研究[15]。為此，提出了一種基于移動終端平臺，采用藍牙通信方式的智能控制器。通過這個平臺，單個或多個電風扇連接在一起，由同一個單元控制。這使得人機交互變得更加方便。該控制器可廣泛應用于家庭、大學宿舍、教室等各種場所。LiuHY,YangH(2014)在《ScienceFO.DesignofintelligentelectricfanbasedonSTM32MCU》中指出，隨著科技的日新月異，智能家居逐漸走進普通家庭[16]。作為基本家電的電風扇也將成為智能家居的一部分。介紹了一種以STM32單片機為控制芯片，結合嵌入式技術的智能風機，具有溫度調速、人體位置自動跟蹤、智能啟停、時間、溫度等信息的液晶顯示等功能。最終測試結果表明，該風機功率穩(wěn)定，運行方便，運行可靠，功能強，價格低廉，能耗低。它可以滿足用戶的需求。人性化設計，價格低廉，非常適合普通家庭使用。RizmanZI,YeapKH,IsmailN(2013)在《DesignanAutomaticTemperatureControlSystemforSmartElectricFanUsingPIC》中，文章介紹了一種具有智能特性的電風扇樣機的創(chuàng)新設計。這種電風扇使用微控制器來產生自動化功能。它還具有獨特的雙功能設計，例如使用2個風扇、2個發(fā)光二極管（LED）和2個傳感器。這是為了確保冷卻過程更有效地運行，特別是對于大型空間應用和全球變暖導致的炎熱天氣。通過應用電路，它為人類提供了更好的生活。對老年人來說，使他們的生活更簡單是很實際的。該電路也適用于手動開啟風扇有困難的殘疾人。1.3.移動互聯(lián)網相關技術1.3.1移動互聯(lián)網的特征移動互聯(lián)網以用戶需求為對象，將應用業(yè)務轉換后在各類移動終端中個性化定制而成，具有移動終端多樣化，訪問移動性強，網絡結構差異大等特征。1.3.2移動互聯(lián)網的系統(tǒng)架構移動互聯(lián)網終端和運營商掌握移動用戶基本情況。根據這些差異，可以將移動互聯(lián)網劃分為三個層次：接入層（WLAN），傳輸層（GSM/CDMA）和應用層（WAP）。這三種層級相互關聯(lián)，彼此影響。移動互聯(lián)網系統(tǒng)架構如圖1-1。圖1-1移動互聯(lián)網的系統(tǒng)架構1.3.3GSM系統(tǒng)GSM全球移動通信系統(tǒng)是從模擬蜂窩系統(tǒng)發(fā)展起來的一種數字蜂窩系統(tǒng)，GSM系統(tǒng)覆蓋900MHz、1800MHz多個頻段，其中窄帶時分多址（TDMA）技術、窄帶碼分多址（CDMA）技術是GSM系統(tǒng)中的重點接入網技術。圖1-2GSM系統(tǒng)的體系結構圖GSM系統(tǒng)的體系結構如圖1-2中所表示的那樣基站子系統(tǒng)為移動交換中心所控制和移動臺之間特定范圍內通訊的系統(tǒng)設施、包括：移動交換中心，基站子系統(tǒng)（簡稱基站），它主要用于實現基站間或基站內部的無線通信；管理整個網絡的所有終端及其相互之間的通信，以及提供各種服務。針對移動平臺來說，攜帶方便的手機用戶比例數最多；GSM系統(tǒng)中移動交換中心作為GSM系統(tǒng)中的關鍵部位，負責管理其下屬各移動臺間信息交換情況，為通信網提供連接口；GSM系統(tǒng)子系統(tǒng)擁有監(jiān)控GSM系統(tǒng)中各移動臺信息交換情況，監(jiān)控GSM系統(tǒng)中其他移動臺信息交換信息情況，監(jiān)控移動臺信息交換過程，監(jiān)控GSM系統(tǒng)運行情況，核算GSM系統(tǒng)運行情況。GSM系統(tǒng)中網絡交換子系統(tǒng)核心界面如圖1-3所表示,B作為移動數據交換中心和拜訪位置寄存器的通信界面，移動交換中心使用該連接口與拜訪位置寄存器進行交換或者尋找移動用戶地理位置信息。圖1-3網絡了系統(tǒng)的核心接口

2.智能風扇遠程控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設計方案本文設計并制作了一種新型的智能風扇遠程控制器，該控制器以STM32F103微處理器為核心處理器，SPI總線作為通信協(xié)議標準；同時還集成有無線通信模塊。該系統(tǒng)硬件電路簡單可靠。由于風扇控制器一般使用專用主控制芯片進行邏輯處理，電機驅動等功能都比較強，但是遠程通信能力受到限制，所以該智能風扇遠程控制系統(tǒng)將主控板從通信模塊中獨立出來，使用風扇主控板來完成風扇基本功能，使用通信模塊來完成風扇和用戶之間的雙向通信功能。本實用新型提供了一種基于移動互聯(lián)網智能風扇遠程控制系統(tǒng)，包括智能風扇控制器，GSM通信模組和手機終端，所述智能風扇控制器和GSM通信模組之間通過485接口或者TTL接口通信連接。2.1智能風扇控制系統(tǒng)室內控制板原理室內控制板的作用是可以通過紅外遙控，按鍵，手機短信和智能手機控制軟件等多種方式實現操控。室內控制板接口電路對GSM通信模組供電采用+12V供電方式，所選機型采用MAX485通信芯片并與通信線間并聯(lián)一個TVS管可承受瞬時雷擊等高能量沖擊以免損壞線路內材料。圖2-1室內控制板RS-485通信電路原理圖圖2-2室內控制板TTL通信電路原理圖風扇室內控制板485通信電路及TTL電路示意圖見圖2-1、圖2-2。當需要在室外環(huán)境中工作時，可以通過USB接口連接手機或其他設備進行遠程控制。該硬件電路設計簡單可靠，成本低，性能穩(wěn)定，易于實現，具有良好的市場前景。鑒于電源走線可能會與GSM通信模組的連接線采用相同的出線孔，強電流電源線會影響通信，所以在網絡通信線中采用屏蔽線可以有效地降低這種干擾，與GSM通信模組進行通信時波特率小，能夠確保通信可靠性。2.2GSM通信模組圖2-3通信接口基本框圖GSM通信模組和智能風扇控制器之間通信接口的基本框圖見圖2-3。用戶通過手機控制界面或者短信發(fā)送短消息給GSM通信模組查詢或者控制風扇工作狀態(tài)，GSM通信模組查詢手機號碼及短信息指令，若滿足條件，GSM通信模組收到短消息后存入GSM通信模組內主控芯片存儲器。主控芯片通過485或者TTL接口查詢短信內容，譯碼短信息，向風扇發(fā)送控制命令，查詢或者控制風扇的當前工作狀態(tài)。單片機在風扇執(zhí)行命令后將運行參數整理成短消息命令格式并將AT命令發(fā)送給GSM通信模組內GSM模塊。風扇根據獲取到的控制數據驅動電機轉動實現通風散熱功能。同時，GSM模塊還可以實時監(jiān)測風扇是否處于正常工作范圍內，一旦出現異常則自動報警提示。GSM模塊通過短消息的方式向用戶智能手機的移動APP軟件界面或者短信息接收盒發(fā)送風扇運行參數。風扇失效后，GSM通信模組查詢檢測到風扇失效，主控芯片馬上把失效信息整理成短信指令的格式并發(fā)送AT指令給GSM模塊，GSM模塊用短信的方式把風扇的失效信息發(fā)送到用戶的手機上。2.2.1GSM通信模組的總體方案設計在該GSM通信模組中設計了頻段900MHz/1800MHzGSM模塊，電源電路，通信電路，SIM卡電路，天線電路，指示燈電路，復位電路，主控制芯片，晶振電路以及清號電路，GSM通信模組把從被控風扇得到的操作信息收集在通信模組中，然后通過短信息方式向用戶手機控制界面或者短消息收件箱發(fā)送風扇操作信息，從而使得用戶能夠及時掌握風扇工作情況，實現遠程控制風扇，GSM通信模組的基本框圖如圖2-4中。圖2-4GSM通信模組基本框圖當GSM通信模組通電時，其內主控芯片根據控制程序啟動，主控芯片控制TERMON引腳啟動GSM模塊并檢測SIM卡安裝無誤和無線信號正常后向無線網絡進行登記。同時主控芯片還對各參數進行設置，如電池電壓值等；如果檢測結果為異常，GSM模塊會自動停止工作。在此過程中，GSM模塊和單片機之間不需要建立通訊連接。以上流程結束，GSM通信模組轉入正常運行，主控芯片對GSM模塊收到短信的情況進行實時查詢，在檢測出外部短信的情況下，讀取短信內容，經串口解碼后發(fā)送至智能風扇中，由風扇在執(zhí)行短信指令的同時向主控芯片返回狀態(tài)信息。主控芯片再發(fā)送AT指令給GSM模塊，GSM模塊依據AT指令發(fā)送信息并將執(zhí)行的內容或者風扇的工作情況反饋給用戶。GSM通信模組和智能風扇控制器之間是主從關系，GSM通信模組對智能風扇的工作狀態(tài)及故障情況進行實時查詢，主芯片在GSM通信模組詢問智能風扇故障情況時向GSM模塊下發(fā)AT命令，GSM模塊收到該命令后向遠程風扇的使用者發(fā)送故障信息。2.2.2GSM模塊M72-D的特點圖2-5M72-D的功能框圖GSM模塊使用移遠公司生產的M72-D，M72-D是一款體積小，功耗低，支持GPRS數據傳輸，GSM短信服務等功能。與其他移動通信技術相比，GSM具有覆蓋范圍廣、使用靈活方便、組網簡單、價格低廉以及網絡容量大等優(yōu)點。隨著移動業(yè)務向寬帶化方向發(fā)展，其在移動終端上的應用將越來越廣泛。M72-D使用工業(yè)標準接口，M型封裝，因其體積小，幾乎可以滿足所有工業(yè)應用（如無線刷卡機，車載和安防）的安裝需求。M72-D中嵌入了各種數據傳輸協(xié)議如TCP/IP、FTP、PPP、SMTP、HTTP、1VIIVIS，同時還嵌入了擴展AT命令、模塊可以自動查找頻率和可以通過AT指令進行頻段選擇。其正常工作溫度是-35°C+75°C,存儲溫度是-45°C+85°C,頻段是GSM900MHz，模塊發(fā)射功率是Class4/2W，頻段是DCS1800MHz,發(fā)射功率Classl/1W.支持MT，MO，CB，Text，PDU等多種模式短消息存儲，短消息存儲采用SIM卡存儲，并且?guī)в卸〞r功能，固件可以通過主串口升級。M72-D功能框圖M72-D主要由串口，SIM卡，SIM卡開關，SIM卡接口，SIM卡控制接口,SIM卡調試接口組成。表2-1M72-D引腳說明M72-D模塊中提供了2個異步串口即主串口與調試串口，主串口是軟件升級用串口，調試串口是軟件調試用串口，因主串行口與調試串口均不具有RS232電平時只支持CMOS電平時，在通訊時需在模塊與計算機間添加1個RS232到CMOS電平轉換芯片；M72-D中關機模式有正常停機，過欠壓停機與緊急停機三種，M72-D引腳描述如表2-1。2.2.3PIC單片機GSM通信模組主控芯片選自Microchip公司型號PIC18F26K22單片機，PIC18F26單片機采用28引腳，16位寬指令和8位寬數據總線，高性能單片機有若干置1/復位輸入選項和2個主同步串行口模塊，管腳描述見表2-2。表2-2PIC18F26K22單片機管腳說明2.3GSM通信模組的硬件電路設計2.3.1單片機、GSM模塊外圍電路設計（a）通信接口（b）監(jiān)控接口（c）圖名圖2-6單片機、GSM模塊外圍電路（每個小圖要加小圖名）單片機中，GSM模塊外圍電路如圖4-3中,CN1是GSM通信模組和風扇室內控制板之間的通信接口，J1是風扇板的12V輸出電壓，J2是程序燒寫口，J8和J9是程序調試，監(jiān)測接口，GSM模塊監(jiān)測界面。2.3.2電源電路圖2-7電源電路原理圖電源設計對于電路供電尤為重要，它是電路可靠運行的重要保障，本次GSM通信模組所選用的電源芯片型號為MIC29302WU，其中MIC29303WU電流最大值為3A，工作溫度區(qū)間為-40°C~+125°C，輸入電壓區(qū)間為-20V~+60V,輸出電壓區(qū)間為4V。其主要功能是為整個系統(tǒng)提供所需的工作頻率、占空比以及其他一些必要的參數。該電源芯片采用了一種基于單片機AT89C52的控制方案。使用這種電源芯片可以把工業(yè)風扇控制器供給的輸入電壓+12V轉換為輸出電壓4V,并在GSM模塊M72-D電源上并聯(lián)1個100uF、20V旁路電容以及220uF、16V濾波電容以過濾干擾。2.3.3通信電路該GSM通信模組保留了2種用于與智能工業(yè)風扇的室內控制器通信的通信電路（含RS-485和TTL），以根據系統(tǒng)需求選擇不同電路，在通信距離較近的情況下可以選擇TTL，可以降低成本。筆者在上述研究工作基礎上設計了一種基于單片機控制的智能工業(yè)風扇控制系統(tǒng)，并通過實驗驗證了所提出方案的可行性和有效性。智能工業(yè)風扇和GSM通信模組采用半雙工通信，在這種通信模式中，收發(fā)共用載波信道，室內控制板與GSM通信模組的通信電路都具有收發(fā)端，兩者都能實現數據收發(fā)操作并通過電子開關，但同時只允許在一個方向上傳輸數據。RS-485總線通信接口標準具有多點通信，傳輸速率快，傳送數據距離相對較遠。RS-485可以支持半雙工、全雙工的通信模式，也就是說RS-485可以使用1條或者2條線建立通信網絡，網絡結構是總線型的。因此，RS-485作為一種可靠、有效的現場設備之間的通信技術被廣泛用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中。由于各電路中通信信號都可能被信號反射而使原有信號失穩(wěn)，因此通信可靠性會受到485總線網絡結構的影響，這對延長通信距離、提高通信數據傳輸速率等場合，影響更為嚴重。圖2-8RS-485通信電路原理圖這款RS-485通信電路設計原理圖如圖4-5所示，它選用了TI公司貼片RS-485通信接口芯片（型號:SN65LBC184D），這種芯片能夠防止雷擊和有效地抑制浪涌干擾。利用DI引腳向總線發(fā)送數據，RO引腳從總線接收數據,SN65LBC184D在芯片中收發(fā)功能轉換受RE，DE端調控，DE管腳為發(fā)送允許端，RE管腳為接收允許端。在使用時，RS232端口連接到總線上，而RS-485端口則與外設相連接。對全雙工芯片來說，RE和DE的控制端能夠同時起作用，而對半雙工芯片來說，在相同的時刻只有一個起作用。RS-485接口電路芯片發(fā)送端先改變串行口TTL電平至RS-485總線差分信號后再A路和B路輸出信號，經過通信連接線傳輸后再經過工業(yè)風扇室控制芯片通信芯片接收端轉換成TTL電平信號。2.3.4SIM卡電路圖2-9SIM卡接口電路SIM卡接口電路如圖2-9所示，本文選用型號為SIM-3(2.0)-6P的6PIN的SIM卡座，如圖2-10示，SIM卡座管腳說明如表2-9所示。圖2-10SIM-3(2.0)-6P卡座GSM模塊11足SIMVDD接SIM卡1足，給SIM卡供電1.8V或者3V,6足在GSM模塊內經過1OK電阻上拉進入GSM模塊SIMVDD，使沒有數據發(fā)送和接收,GSM模塊SIMVDD引足始終處于高電平狀態(tài)，以免傳輸錯誤；GSM模塊SIM引足分別接SIMRST,SIMCLK和SIMDATA引足,SIMRST和SIMSLK引足接有阻值22Ω，SIMCCLK引足接SIMSRST引足和SIMRST引足，GSM模塊SRST引足接SIMCLST引足,SIMRST引足接有SIMSIMSIM引足；SIM引足接有SIM引足，SIM引足接有抗靜電,SIMSIM抗靜電保護和S。表2-3SIM卡座管腳說明2.3.5指示燈電路圖2-11指示燈電路指示燈電路如圖2-11中，R30，R10，R9，R42為阻值1K貼片電阻以限流，D3作為電源指示燈在電壓正常情況下亮，在電壓不正常情況下滅，D1作為單片機和工業(yè)風扇之間的通訊狀態(tài)指示燈在通信正常情況下滅，在通訊不正常情況下亮,D2作為單片機和GSM模塊之間通信狀態(tài)指示燈在正常情況下亮，D4作為網絡狀態(tài)指示燈若開啟64ms，關閉800ms，則說明該模塊沒有登記，若關閉800ms則說明該模塊已經登記。

3GSM通信模組的軟件設計3.1控制終端實現方式設備控制器設置在家庭工作場所中，一般僅完成對數據的采集、處理、控制等。這些工作比較簡單和固定，而且不必借助臺式計算機?？紤]到節(jié)能、安裝方便等因素，控制器多采用嵌入式系統(tǒng)。從遠程設備整體無線控制系統(tǒng)功能及設備數據處理與控制能力需求來看，控制器設計復雜程度及采用具體工藝各不相同。多種設計方法均可采用。比如：軟件定義網絡（SDN），可編程邏輯器件（FPGA）或者是其他一些硬件。但是這些方法都不能滿足人們對低成本，高性能以及低復雜度的需求。在此問題上，僅需裝置一個遙控器即可，這樣就無需實時功能強大，所需數據處理較少，而且也無需進行大量計算。因此，本文選擇以微控制器為核心進行實現，以達到降低成本，控制能耗的目的。3.2控制系統(tǒng)軟件設計3.2.1前臺軟件設計系統(tǒng)軟件采用前端的設計方法。在Windows操作系統(tǒng)下采用MSComm控件實現對數據的采集、顯示以及對控制命令的發(fā)送與接收。軟件分為兩部分：前臺軟件系統(tǒng)和后臺軟件系統(tǒng)。以前端系統(tǒng)為主線。后臺包括全部中斷服務程序，如串口收到中斷服務程序、定時器中斷服務程序等。在程序設計過程中，有兩大發(fā)展要點：1）單片機接收部分串口數據。2）對SMSPDU格式進行了編碼與解碼。主程序流程圖見圖3-1，由主函數實現。圖3-1主程序流程圖主程序完成系統(tǒng)的初始化并負責處理fl35的數據信息。（1）I/O初始化1）并行端口配置，允許輸出，引腳初始電平低，繼電器關閉。2）串口配置，波特率：115200bpS，校驗位：無，流量控制：無，數據位：8位，停止位：1位。3）定時器設置，使能定時器，中斷周期：10ms。（2）變量初始化1）清除緩沖區(qū)本軟件在串行端口上設置了專門的數據接收緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的尺寸是200個字節(jié)。如果有更多的數據需要傳輸時，只需在程序中增加新的單元即可，這一點非常重要。因為只有這樣才能保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。如何實現這種方法呢？在此完成的任務十分簡單。它在緩沖區(qū)內設置writeonly狀態(tài)，使串行端口可以保存緩沖區(qū)內接收數據。2）中繼狀態(tài)系統(tǒng)啟動后，繼電器必須處于關閉狀態(tài)，因此繼電器狀態(tài)設置為0（斷開）。（3）M72-D初始化1）檢查M72-D是否準備就緒“AT\r\n”命令發(fā)送給TC35，等待返回到“0K”。如果M72-D在20秒內返回，則該模塊已準備好進行其他操作。如果模塊在20秒內沒有返回，模塊沒有正常啟動。此時，重啟模塊繼續(xù)之前的測試。2）設置短消息的工作參數發(fā)送'AT+CIWI=2，2，0，0，l\r\n'設置短消息的直接輸出。3）閱讀SIM卡的短信中心號碼發(fā)送“AT+CSCA？\R\n”以讀取SMS中心號碼并將其保存在系統(tǒng)參數SysPara.ServerCenter中。（4）短信處理本節(jié)對M72-D數據進行判斷和處理。當它是SMS消息時，它將提取消息的內容并根據消息中的命令執(zhí)行相應的操作。操作步驟如圖3-2所示。：圖3-2短信處理流程圖3.2.2串口數據的接收單片機串口數據接收設置有串口接收切斷與定時中斷服務流程，在該流程中串行數據端口利用切斷路徑與定時器相配合完成對串口接收到數據進行接收。（1）微控制器串口數據接收原理的說明由于M72-D數據包的長度各不相同，而且最終標志也不是固定的，所以并沒有采用固定字符來作為數據包中的最終字符。當需要發(fā)送一個特定格式的文件時，可以選擇合適的協(xié)議進行數據傳輸，例如HTTP和RTCP等。如果要在傳輸過程中出現錯誤的話，則會被自動重傳或者重新編碼。同時為使數據接收獨立，數據接收器采用定時器對數據包是否該終止接收進行判斷。串口中斷接收到字節(jié)后重啟定時器，定時器每隔10ms就會中斷1次，目前緩沖區(qū)為只讀?。ㄗx?。?。若10ms內沒有接收到下一字節(jié)，說明結束。此時定時器重新開始計時。若不立即結束計時，則表明系統(tǒng)中出現了故障，需要進行維護處理。定時器每收到1個字節(jié)就復位1個字節(jié)，若復位不及時，就完成此包。（2）單片機部分串口數據的接收流程圖圖3-3串口接收流程圖3-4定時器中斷流程3.2.3短信部分PDU格式編解碼短消息部分對PDU格式進行編碼與解碼，這一部分是軟件設計的主要內容，用來實現PDU對短消息進行編碼與解碼。在新信息到達后，系統(tǒng)最擔心的問題就是用戶信息的主體與移動電話號碼及用戶號碼類型之間的關系，從而為下一步響應信息及分析操作命令做好準備。為使該程序更具普適性，系統(tǒng)設計時將短鏈PDU報文的數據元素全部分離出來。從前面對數據包的分析來看，每條數據都是被程序隔開的。當接收到來自第三方（如電信運營商）的請求后，從數據庫或文件讀取與之相對應的數據元素。如果需要進一步處理，則將這些信息存儲起來以便隨后使用。數據元素抽取步驟為。1）在PDU序列中抽取前2位，分別是SMSC地址長度、地址類型等，一般設“08”；2）在FDK文件的所有字段上分別填入兩個新的字段，使之與原來的字段名一致；將PDU和FDK連接起來。3）取下一個字符14個，SMSC地址中PDU字符串轉發(fā)短消息進行轉換處理。用國際區(qū)號獲取SMSC的真實地址：4）去除下2個字符，得到接收參數；5）取出2個字符得到源地址長度，轉換成十進制整數。6）取下二位，得到源地址號碼類型；7）依據步驟5)所得源地址長度判斷該長度是否為奇或偶，若為奇數則移除以下“起始地址長度加1”字符（含填充位）“F”，否則移除該源地址長度朝下存在的字符獲得源地址OA。8）對步驟7得到的源地址進行變換，得到真實源地址oA；3)對源地址oA進行處理；9）下二位為協(xié)議標識PID段；10）得到編碼后DCS數據；11）取SCTS時間戳，共14字符，進行轉換過程，得到當前SCTS時間：；12）得到用戶UDL報文長度并轉換成十進制數；13）基于UDL的消費者淘汰。來自LUD：14）對得到用戶信息的本體進行解碼。在PDU譯碼過程中，用Unicode代碼譯碼所接收到的信息。在Unicode里判斷密室是對還是錯并進行對應處理。如果是，則從UE請求短消息；否則返回到UE,將其保存為原始UED格式。通過該方式可以有效地防止竊聽者獲取秘密信息。在接收到短消息的情況下，基于編碼方法進行相關的處理。若接收到的信息為7位編碼，7位編碼先用ASCII碼進行譯碼，再把ASCII碼變成UCS2碼。隨后的處理工作是在UCS2上進行的，包括將7位碼轉換成編碼。最后通過軟件仿真得到了所需的結果，并對結果進行分析討論。本文給出了基于FPGA實現7位編碼和譯碼器的設計方法及具體電路原理圖。8位編碼為：先把每一個字符變換成標準7位二進制ASCII碼后，再把以下字符低位一一調至正面，彌補之前不同。你會發(fā)現，八個編碼中的7位字符都是以7字節(jié)的形式進行編碼。一位編碼方式的字符可被每八個編碼組編碼一次，而每一個編組都不會在編碼過程中被連接到一起，所以140字節(jié)就能代表160位編碼方式的7個字符。3.3程序編譯、下載與調試3.3.1程序編譯圖3-5程序編譯程序項目文件的創(chuàng)建與編譯的步驟為；具體研究內容如下：（1）打開NrnLABIDEs.6軟件在菜單上通過配置項選定單片機型號。（2）建立項目文件和增加主程序文件及頭文件和鏈接文件。（3）選用BuildAll來編譯和連接工程上所有的文件，在成功之后會自動產生一個后綴作為。在Windows操作系統(tǒng)下利用PHP語言開發(fā)了一套基于JavaScript腳本語言和Hibernate框架技術實現了一個完整的可擴展Web應用系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有良好的擴展性和兼容性。hex可執(zhí)行文件、程序編譯流程圖見圖5-4。3.3.2程序下載程序下載步驟的具體研究內容如下：（1）將命名為MPLABICD2調試器與GSM模組中J2調試接口及220V電源相連接，GSM通信模組與智能工業(yè)風扇控制器相連接。（2）打開MPLABIDEv8.60軟件選擇Programmer下拉菜單MPLABICD2進行主菜。（3）在單片機上進行程序下載，程序下載流程圖如圖3-6中所示。圖3-6程序下載3.3.3程序調試圖3-7程序調試程序調試流程圖見圖3-7，程序調試步驟為。具體研究內容如下：（1）將命名為MPLABICD2調試器與GSM模組中J2調試接口及220V電源相連接，GSM通信模組與智能工業(yè)風扇控制器相連接。（2）打開MPLABIDEv8.60軟件選擇Debugger下拉菜單MPLABICD2進行主菜。（3）調試程序，可以實現單步調試，全速執(zhí)行以及設定斷點，并且可以通過WATCH窗觀察寄存器值以及變量值變化。

4調試結果分析4.1單片機的監(jiān)控把單片機電源VDD,17腳TXl（EUSABTl異步發(fā)送），18腳Rx（EUSAARTI異步接收），數字地GND用串口線與個人計算機相連，用計算機系統(tǒng)超級終端軟件監(jiān)視單片機初始化及短消息發(fā)送接收過程。打開智能工業(yè)風扇控制系統(tǒng)，初始化組態(tài)，單片機初始化監(jiān)控界面見圖4-1。該系統(tǒng)包括：啟動模塊、顯示控制模塊、串口通信模塊、存儲管理模塊等功能模塊。其中AT+GSN代表查詢IMEI編號,AT+CM代表查詢IMSI編號,AT+CMS代表所選軟件支持短消息存儲器,ME代表儲存在終端中。圖4-1單片機初始化監(jiān)控界面以短消息方式或者智能手機控制界面向GSM通信模組下發(fā)控制指令，GSM通信模組收到短消息并向用戶的手機短消息收件箱或者控制界面回傳執(zhí)行命令的工業(yè)風扇的狀態(tài)信息，手機發(fā)送信息的監(jiān)控界面如圖4-2中顯示，短信監(jiān)控實物連接圖如圖6-3中顯示，AT+CMGS代表發(fā)PDU，后面字符串是GSM通信模組收到的短信內容。圖4-2手機發(fā)送短信的監(jiān)控界面圖4-3短信監(jiān)控的實物連接圖4.2GSM模塊的監(jiān)控為了解決網絡的問題,GSM模塊的問題,SIM卡的問題等等，都需要對串口通信數據的監(jiān)測。針對這些問題，設計了一種基于PC機和通用測試板的遠程測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括硬件部分和軟件平臺兩大部分，其中硬件部分主要由上位機和下位機組成；軟件平臺采用模塊化結構。在GSM通信模組上裝SIM卡，專用測試板經串口與PC相連，專用測試板電源適配器經通信線與GSM通信模組和智能工業(yè)風扇室內控制板相連，M72-D模塊中的DBGRXD口，DBGTXD口，GND口分別與專用測試板對應界面相連，軟件調試接見圖4-4。圖4-4軟件調試連接圖圖4-5QCOM監(jiān)控界面開啟專用測試板電源開關使電源指示燈經常亮起，開啟計算機中QCOM工具對端口號及波特率進行設定，該模塊預設配置自適應波特率。在初始化時選擇一個特定的端口作為主接口，然后將此端口連接到主控器上。主控器接收該端口傳輸過來的數據后判斷是否需要發(fā)送字符指令或者是脈沖信號。自適應的支持如下波特率：4800、9600、19200、38400、57600、115200bps。在設定固定波特率或者自適應波特率同步控制后，發(fā)出字符串指令“AT”，串口準備就緒后模塊恢復為“OK”。主控器向模塊發(fā)出“AT”或者“at”指令后，模塊自動檢測和計算當前主控器波特率，自適應地與主控器通信，自適應波特率控制功能能夠讓主控器在不需要了解當前模塊波特率的情況下完成跟隨模塊通信。設好之后，單擊OpenPort中的QCOM監(jiān)控界面圖4-5，在圖4-5中，simcard（simcard）=1代表SIM卡裝好了，rssi（rssi）=24代表CSQ（CSQ）信號值，若rssi（Rssi）=99代表沒有信號，例如31-0被分成5檔，那么0-5代表信號是空的，6-12代表信號是一格的，13-18代表信號是二的，19-25代表信號是三的，26-31代表信號是四格強度。

5總結與展望5.1總結隨著工業(yè)風扇應用的日益廣泛，對工業(yè)風扇智能化程度及售后服務標準要求逐漸提高，而傳統(tǒng)工業(yè)風扇遙控方式已經無法滿足需求，因此在傳統(tǒng)工業(yè)風扇中加入遠程遙控，狀態(tài)查詢及自動報警功能成為未來工業(yè)風扇必然的趨勢。目前工業(yè)風扇大多采用有線控制方式，存在布線復雜，維護困難以及無法實現數據集中管理等缺點。因此，設計一款以嵌入式系統(tǒng)為核心的智能工業(yè)風扇控制系統(tǒng)具有重要意義。同時也可以節(jié)省大量成本。論文針對工業(yè)風扇控制系統(tǒng)應用需求，對基于移動互聯(lián)網智能工業(yè)風扇遠程控制系統(tǒng)進行了研究與開發(fā)，重點對基于GSM短消息業(yè)務的GSM通信模組進行了研究，該工業(yè)風扇控制系統(tǒng)主要具有以下功能和特點。（1）帶遠程監(jiān)控功能。當工業(yè)風扇在正常工作時，能夠自動開啟或關閉；當出現故障時，能夠及時報警并切斷電源。提供了在線數據記錄及存儲功能。用戶可以查看和分析歷史運行狀況。用戶可以在任何時間，任何地點遠程設定工業(yè)風扇的運行參數，并對工業(yè)風扇的工作狀態(tài)進行查詢，其中包括方式，溫度和風速。（2）帶自動報警功能。當設備發(fā)生異常時，系統(tǒng)會通過GSM網絡及時向用戶發(fā)送告警消息。（3）具有遠程監(jiān)控和故障診斷能力。當工業(yè)風扇發(fā)生故障時，故障信息會自動在手機控制界面中顯示，并且會通過短信的形式發(fā)送給設定的服務號碼，減少了維修時間。（3）用戶可以按需選擇在普通手機上發(fā)送短消息，也可以在智能手機APP上運行控制界面，遠程監(jiān)控工業(yè)風扇。系統(tǒng)采用MSP430單片機作為主控芯片，利用紅外傳感器進行溫度檢測；采用藍牙模塊連接到手機上實現與上位機之間數據交互及信息傳輸。短信的格式簡單，便于使用者的記憶；圖形界面優(yōu)美，簡潔，易于操作。（4）將工業(yè)風扇主控制器和GSM通信模組進行了分開設計，該方法能較好地利用已有資源，縮短開發(fā)周期并可以通過開發(fā)不同通信模組進行不同通信，增強了工業(yè)風扇控制系統(tǒng)遠程通信穩(wěn)定性和適應不同網絡環(huán)境。（5）設計了GSM通信模組硬件方案，該方案簡單，可靠穩(wěn)定。GSM通信模組的軟件設計采用模塊化程序設計，有利于調試和修改。本系統(tǒng)利用現有的GSM網絡，GSM網絡覆蓋范圍廣、基站信號好、可靠、安全，克服了自行組建專用系統(tǒng)所帶來的干擾較大、不穩(wěn)定、成本較高的困難。GSM通信模組成本較低、短消息價格低廉、用戶數量多，這對于提高智能工業(yè)風扇的普及率具有重要意義。本文所研究的遠程控制技術也可以應用在冰箱、電磁爐等家電產品中，對于基于移動互聯(lián)網的家電遠程控制技術的應用研究具有深遠意義。目前，系統(tǒng)已完成設計開發(fā)工作，并進行了相關測試，經實際驗證，通過手機控制界面和短信方式可以實現普通工業(yè)風扇基本控制功能和遠程監(jiān)控功能，系統(tǒng)性能可靠。5.2展望除短消息方式外，還可以利用有線、WIFI,GPRS或5G等方式來實現對工業(yè)風扇的遠程控制，對于有局域網的用戶，可選擇有線方式，該方式具有連接穩(wěn)定、傳輸速率比無線高，安全性較高和輻射較小等優(yōu)點，但需將網線連接到有線模組網絡接口，安裝較麻煩；對于有WIFI的用戶，可采用WIFI方式，該方式無需支付任何費用，但必須有WIFI網絡時才能使用；GPRS方式具有永遠在線的優(yōu)點，但需按流量收取費用；5G方式傳輸速度較高，對圖像、多媒體等處理速度較快，但目前資費較高。與以上幾種方式相比，短消息方式無需安裝網線、無需支付流量費，性能穩(wěn)定，但需按信息量收費。隨著移動互聯(lián)網技術的不斷發(fā)展，工業(yè)風扇智能化程度將不斷加深，智能工業(yè)風扇遠程控制技術也將進一步得到提升，本系統(tǒng)在手機控制界面中設計有遙控方式選擇界面，除短信控制外，預留紅外線和GPRS遙控方式，可用于后續(xù)研發(fā)項目之中，后續(xù)將根據開發(fā)需求研發(fā)其它通信方式的通信模組，以使用戶可根據網絡環(huán)境選擇其中任何一種方式連接到互聯(lián)網，并增加安裝自檢、在線升級等多種智能化控制功能，以及開發(fā)平板電腦、PC機等移動終端和多款移動APP軟件，使工業(yè)風扇沿著與移動互聯(lián)網相結合的趨勢不斷發(fā)展。

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