【正文】 等都是在硬件設計階段必須要考慮的問題，也是任務的具體要求。 第二部分—供電。 MAX232的原理圖如211所示，引腳介紹如下： 第一部分—數(shù)據轉換通道。 +5V的供電電源。 MAX232芯片 MAX232芯片是Maxim公司為RS232標準串口設計的一種電平轉換芯片。通常的的RS232接口有9個和25個兩種引腳形態(tài)，分別稱為DB9和DB25。圖28為MAX485管腳圖，表21為MAX485管腳功能。 ，所以抗干擾性能非常好。 RS485接口采用有協(xié)議的半雙工網絡通信，多是主從通信的兩線制接線方式，一般是終端匹配總線型的網絡拓撲，傳輸距離不同，總線標準也相應有所不同。AT指令的使用如圖26所示。 AT指令 AT指令，即Attention Commands。即SMS把收到發(fā)送者的短信轉發(fā)給短信服務中心，SMS網關收到短息服務中心發(fā)送的短信后，就向歸屬位置寄存器查找接收端的路由信息，再通過查詢到的路由信息將短信發(fā)送至接收者的移動交換中心，最后基站子系統(tǒng)將移動交換中心發(fā)送的短信發(fā)送給接收終端。 除此之外，GPRS承載了GSM系統(tǒng)的WAP，即短消息、電路型數(shù)據、GPRS型數(shù)據。由于PCU使用了分組功能，從而能夠控制無線鏈路，且能夠讓多用戶連入一個無線資源。圖24 GPRS系統(tǒng)原理圖 SGSN（GPRS服務支持節(jié)點）：主要是完成對用戶身份識別，加密，壓縮等功能的移動數(shù)據進行管理和接入控制以及對用戶數(shù)據庫的訪問；對IP數(shù)據進行通路傳輸和協(xié)議轉換，以實現(xiàn)無線數(shù)據的傳輸；為了節(jié)約空口信令，支持數(shù)據業(yè)務和電路業(yè)務同時工作；還可以支持短信的收發(fā)。 GPRS系統(tǒng)和SMS技術 GPRS技術介紹 GPRS，全稱（General Packet Radio Service），及通用分組無線服務技術。它有核心、任務同步和接口、時鐘、任務處理5大部分，并且還可以通過函數(shù)調用等實現(xiàn)任務的優(yōu)先等級和切換。它最早出自于Jean ，其前身是uC/OS。另一方面，它具有行業(yè)內領先的安全性、可靠性和性能，具備新的多媒體、電源管理等功能，出色的可操作性受到了很多人的青睞。22圖給出了嵌入式操作系統(tǒng)的幾種應用。圖21 總體方案設計 嵌入式系統(tǒng) 操作系統(tǒng)（Operating System）是一種計算機系統(tǒng)軟件，是控制計算機硬件和軟件資源的計算機程序，它為用戶與計算機之間提供一種接口，使人們在舒適友好的環(huán)境下工作，同時計算機又為人們提供各種所需的資源。 總體方案設計 在比較了幾種智能終端系統(tǒng)設計方案后,本次設計采用手機作為移動終端,基于GSM/GPRS網絡的短消息SMS作為遠程傳輸控制媒介。 ：這種系統(tǒng)要求空調具有網絡收發(fā)功能，可以連接英特網，而無線終端可以直接與空調進行通信傳輸，進而發(fā)送操作指令。最后，附錄中列出了原理圖和相關整體程序。這部分是對本次設計中實現(xiàn)的功能簡要概括，以及這次課題的心得體會、過程中的不足、展望和實際應用價值的歸納。第3章：介紹家用空調智能終端系統(tǒng)的硬件設計。不過多依賴人的操控的，讓人放心的，而且具備對人體和環(huán)境感知的智能家電才是未來智能終端系統(tǒng)的發(fā)展方向[1]。陳海平:基于GPRS的家用空調智能終端設計 圖11中國智能終端市場的容量和發(fā)展趨勢現(xiàn)在各大家電企業(yè)都越來越重視智能家居這一新興家電領域中新的機會點，相繼提出了智能家居戰(zhàn)略。而奧維咨詢(AVC)數(shù)據顯示，中國家用空調終端零售量在冷年2014年達到了4430萬臺，%；而零售額為1570億元，%，從以上宏觀數(shù)據可以看出雖然缺少了政策刺激，家用空調的終端零售規(guī)模在整體市場低迷的情況下仍然實現(xiàn)穩(wěn)定增長[22]。 美國的很多家電智能控制系統(tǒng)科研工作者在20世紀末期歷盡千辛才將家電控制自動化形成一定的模式與協(xié)議，如：西歐的EHS、EIB、BatiBUS、美國的CEBUS、BACNETS、Marthous Lonworks、BACEBUS等，由于這個模式在全世界都沒有成型，且弊端多多，而由幾種到分部的總線型控制方式是它們總的研究方向。這種無線的智能終端工具增加了遠程數(shù)據傳輸和接收，在傳統(tǒng)模式上進行了較大優(yōu)化，也使人們的生活理念得到了改變。基于GPRS的家用空調智能終端設計方案第1章 引言 課題設計的背景及意義 隨著經濟生活水平的提高，社會信息化的加快，人們的工作生活與信息通信之間的關系日益緊密，而在人們逐漸改變生活工作習慣的同時，對居住與家居的硬件條件要求也更加高，這不僅是一種生活方式的改變，更是一種相對于傳統(tǒng)生活家居觀念的巨大革新。這種快捷的人機交互模式把人們從繁雜的生活瑣事中解脫出來，不僅提高了生活工作效率，更大大節(jié)約了時間，從而可以使我們去做更加有意義的事情，生活品質提高了，也節(jié)約了資源，何樂而不為呢？ 家用電器及智能終端的發(fā)展概況 家用電器智能控制器是計算機網絡與時代科技的產物，是信息技術與生活理念的完美結合，是社會文明快速向前發(fā)展的一種標志。目前，發(fā)達國家的奇勝、ABB、HONEYWELL、GE、莫頓是高端智能家居產品的代表。所以，接下來的時間里，空調需求量的增長趨勢將更加不可限量。傳統(tǒng)的家電產品和研發(fā)優(yōu)勢與現(xiàn)階段互聯(lián)網信息技術的深入融合將是智能家居系統(tǒng)發(fā)展的一大趨勢。 設計的總體工作 這次設計的總體部分共分為五章，各個部分的設計工作如下所述： 第1章：闡述設計背景以及實際應用意義，綜合概述國內外家用空調控制系統(tǒng)的發(fā)展概況。首先給出總體硬件設計方案，再分布詳細說明各個部分，包括：主控MUC及晶振、復位電路、接口電路，GPRS模塊和相關的電源電路、開關電路等，最后是空調控制器的簡單介紹。 接下來是致謝、參考文獻、附錄。 第2章 設計方案與相關技術介紹 智能終端控制系統(tǒng)可以有不同的構成，以下列舉了幾種設計方案： 、PC網絡組成的控制系統(tǒng)：這種系統(tǒng)要求智能手機通過網絡與PC建立IP/TCP連接，然后向PC端發(fā)送一系列操作指令。但是這種系統(tǒng)的弊端顯而易見——必須是智能空調，雖然我國在加大智能家電的應用比例，但是它的市場占有比例還很小，要實現(xiàn)互聯(lián)技術無疑是一個大麻煩。單片機AT89C51和SIM900A構成GPRS控制模塊作為核心通信控制器,通過RS485總線與空調控制器相連接，空調的機組控制器再去控制它的溫度、開關等各種狀態(tài)。 嵌入式操作系統(tǒng)及其應用 嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operating System，簡稱：EOS）則是用于嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，它通常是利用系統(tǒng)的模塊化設計來達到對功能的整合，而且它一般具有系統(tǒng)內核小、專用性強、系統(tǒng)精簡、實時性高等顯著特點，在現(xiàn)實生活中應用十分廣泛。圖22 嵌入式操作系統(tǒng)的幾種應用 常見的幾種嵌入式操作系統(tǒng) 總的來說，嵌入式操作系統(tǒng)可以從硬件和軟件來進行劃分，但是由于其種類、數(shù)量繁多，目前在我們嵌入式領域廣泛見到的的操作系統(tǒng)有：Linux、uC/OSⅡ、VxWorks、Windows Embessed等，而在智能手機領域有iOS、Android等。 嵌入式的Linux是在Linux的基礎上進行裁剪修改發(fā)展而來的，由于繼承了Internet的開放源代碼資源，用戶免費使用，軟件的移植性好，而且性能優(yōu)異，開發(fā)周期短，有很多應用軟件都支持，實時性、穩(wěn)定性、安全性好，所以這種嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應用在航天、船舶、軍工、衛(wèi)星、數(shù)字電化、多媒體、網絡電話以及許多電子消費產品領域。自從問世以來，uC/OSⅡ已經通過了美國聯(lián)邦航空局（FAA）商用航行器認證，可見其存在的優(yōu)越性。目前，uC/OSⅡ已在家電控制、網絡適配器、醫(yī)療器械、ATM等方面廣泛應用。它是第二代通信技術升級版本。 GGSN (GPRS網關支持節(jié)點)：主要是完成網關作用，它能夠與ISDN、PSPDN和LAN等不同的數(shù)據網絡相連。PCU的基本功能包括數(shù)據的分組、無線信道的管理、發(fā)送誤差檢測和自動重發(fā)。而基于它本身的分組特點，系統(tǒng)資源占用少，連接速度快，所以較GSM而言優(yōu)勢明顯。其傳輸流程如圖25所示[1]。AT指令集是從終端設備（TE）或數(shù)據終端設備（DTE）向終端適配器（TA）或數(shù)據電路終端設備（DCE）發(fā)送的。圖26 AT指令的使用 AT指令一般分為通用AT指令、呼叫控制AT指令、短消息指令、TCP/IP指令、GPRS指令、電話簿指令等等。RS485具有以下特點： ：采用差分信號負邏輯，以兩線間的電壓差+（26）V表示邏輯“0”；兩線間的電壓差（26）V表示邏輯“1”。 4. RS485的最大通信距離超過1200Km，傳輸距離與傳輸速率成反比，其最大傳輸距離下的傳輸速率為100Kbps,加485中繼器就可以傳輸更遠，并且RS485最大可以支持32個節(jié)點。圖28 MAX485管腳圖表21 MAX485管腳功能管腳功能 RO接收電平的TTL電平輸出低電平有效的接受允許DE高電平有效的發(fā)送允許DI發(fā)送數(shù)據的TTL電平輸入A485差分信號的正向端B485差分信號的反向端VCC電源接口GND接地 通常在RS485電路中，把與DE短接，用一根信號線連接，從而做到收發(fā)的切換。RS232采用RS232C標準協(xié)議，傳輸速率在0~20000b/s以內，一般傳輸距離在20m范圍之內。MAX232使用+5V的單電源，特別適合電池供電系統(tǒng)。 ，一般供電電流5mA。11腳（T1IN）、12腳（R1OUT）、13腳（R1IN）、14腳（T1OUT）構成第一數(shù)據通道；7腳（T2OUT）、8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）構成第二數(shù)據通道。15引腳（GND）,16引腳（VCC）為+5V。以下給出了具體的硬件設計方案。AT89C51帶有2K字節(jié)的閃存只讀存儲器ROM，可反復擦除1000次[5]。AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在閑置模式和掉電模式下工作，除此之外，這種單片機還具有進行串口通信功能，而它的結構和特殊寄存器則是編寫軟件的關鍵，常用的特殊功能寄存器有SCON串行口特殊控制寄存器等[21]。簡單的晶振電路如圖34所示。以下是關于兩部分接口電路的介紹。圖36 RS485接口電路 在這次的GPRS通信控制器中，GPRS模塊采用了SIM900A,關于SIM900A我們在之后具體介紹。 （1）根據MAX232數(shù)據通道的定義，我選擇了其中一種連接方式。 （3）最后，串口與GPRS模塊的連接?？稍诘凸南拢瑢崿F(xiàn)語音、SMS、數(shù)據和傳真信息的傳輸。 SIM900A的內部功能模塊主要有存儲器、基帶、射頻，而本次主要用到的外部接口有天線接口、電源接口、RS232串口、SIM卡接口、開關接口等，所以SIM900A系統(tǒng)中主要包含的電路有開關電路、電源電路、天線電路、RS232串口電路、指示燈電路、SIM卡電路以及其它相應電路[7][19]。SIM900A使用的是單電源供電。本系統(tǒng)采用PWRKEY驅動電路開關機。圖323 SIM900A開關復位電路 SIM卡接口電路 SIM900A模塊的SIM卡接口不僅支持GSM Phase1規(guī)范，而且也支持GSM Phase2+規(guī)范和FAST 64kbps SIM卡。模塊當中不需要使用SIM卡的插拔檢測功能，所以可以讓SIM_PRESENCE懸空，則SIM卡接口電路如圖324