【文章內(nèi)容簡介】 其主要功能是通過移動通信網(wǎng)絡(luò)進行遠程數(shù)據(jù)傳輸，完成短信息的接收與發(fā)送。 嵌入式系統(tǒng)控制板嵌入式系統(tǒng)控制板的核心是 LPC2131 芯片。其主要功能是采集由 TC35i 模塊傳送來的數(shù)據(jù)、對設(shè)備進行控制、發(fā)送指令給 GSM 模塊。其電路原理圖如附圖 2 所示。主要 組成 電路如下：(1)電源電路 : 為整個控制板進行供電。LPC2131 微控制器的內(nèi)核和 I/O 口使用同一電源電壓，只需單電源 供電。其具有獨立的模擬電源引腳,為了降低噪聲和出錯機率 ,模擬電源與數(shù)字電源進行了隔離。(2)復(fù)位電路：由于 ARM 芯片的噪聲容限低，復(fù)位電路使用電源監(jiān)控芯片 CAT1025JI30，提高了系統(tǒng)的可靠性。(3)系統(tǒng)時鐘電 路：電路中使用外部 晶振，原因是可使串口波特率更精確，同時支持 LPC2131 微控制器內(nèi)部 PLL 及ISP 功能。(4)JTAG 接口電路：在程序 調(diào)試階段進行仿真 調(diào)試。采用的是ARM 公司提出的標準的 20 腳 JTAG 仿真調(diào)試接口?；?GSM 和嵌入式系統(tǒng)的智能家電控制系統(tǒng)11(5)串口接口 電路：它是 GSM 模塊與嵌入式控制板的溝通渠道，完成二者之間的數(shù)據(jù)傳輸。使用 SP3232E 進行 RS232 電平轉(zhuǎn)換。 開關(guān)控制電路通過開關(guān)控制電路實現(xiàn)對家用電器供電電源的控制。其電路原理圖如圖 3 所示。圖 3 開關(guān)控制電路電路的輸入口直接與控制板的輸出 I/O 口相連，當 I/O 口輸出高電平時，三極管導(dǎo)通，使繼電器輸入端有電流通過，形成通路，此時繼電器吸合，家電的供電電源接通；同理，當 I/O 口輸出低電平時電源斷開。并聯(lián)二極管主要是為了保護晶體管等驅(qū)動元器件。當圖 3 中晶體管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r，流經(jīng)繼電器線圈的電流將迅速減小，這時線圈會產(chǎn)生很高的自感電動勢與電源電壓疊加后加在晶體管的 c、e 兩極間，將使晶體管擊穿，并聯(lián)上二極管后，即可將線圈的自感電動勢鉗位于二極管的正向?qū)妷?，此值硅管約 ，從而避免擊穿晶體管等驅(qū)動元器件?；?GSM 和嵌入式系統(tǒng)的智能家電控制系統(tǒng)12開關(guān)控制電路的主要部分是繼電器，本設(shè)計中繼電器的選擇主要從以下幾個方面考慮。(1)額定工作 電壓的選擇 。繼電器額定工作電壓 是繼電器最主要的一項技術(shù)參數(shù)。在使用繼電器時，首先考慮所在電路(即繼電器線圈所在的電路)的工作 電壓。所在 電路的工件電壓不能超過繼電器額定工作電壓，否則繼電器線圈容易燒毀。一般所在電路的工作電壓是繼電器額定工作電壓的 倍。(2)觸點負載 的選擇：觸點 負載是指觸點的承受能力。 繼電器的觸點在轉(zhuǎn)換時可承受一定的電壓和電流。在使用繼電器時，應(yīng)考慮到加在觸點上的電壓和通過觸點的電流不能超過該繼電器的觸點負載能力。(3)繼電器線 圈電源的 選擇：本設(shè)計采用電子 線路，而電子線路往往采用直流電源供電，所以我們采用的是線圈電源是直流電壓的繼電器。 系統(tǒng)軟件部分系統(tǒng)軟件設(shè)計包括 GSM 模塊控制指令的應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計等。 GSM 模塊控制指令使用 TC35i 收發(fā)短信息，用戶必須準備一張已開通短信息服務(wù)的 SIM 卡，并將其插入 SIM 卡座中。基于 GSM 和嵌入式系統(tǒng)的智能家電控制系統(tǒng)13GSM 模塊控制指令非常多，它 對 AT 指令集 進行了擴展，分為標準 AT 指令，擴展指令、擴展的 FAX 指令、短消息指令等。下面只介紹常用的短消息指令。AT：測試 AT 命令A(yù)T+CMGF=1：設(shè)置短消息格式為文本格式AT+CMGS=接收方號 碼 : 發(fā)送短消息AT+CMGR=n：讀第 n 條短消息AT+CMGD=m：刪除第 m 條短消息在 Text 模式下可 進行 GSM 字符集與 8Bit 數(shù)據(jù)的收﹑發(fā)等操作，但不支持中文或 UCS2 字符集字符的收 發(fā)操作，在 PDU 模式下可支持上述所有操作，但需要對收發(fā) PDU 數(shù)據(jù)格式進行編碼、解碼， 過程較 復(fù)雜。在本設(shè)計中用戶的控制短信格式為密碼加 1x2x（x為 O/C），使用 Text 模式已 經(jīng)足夠，界面 簡單明了，同時減輕了用戶中文短信按鍵的繁瑣。 嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計如前所述，設(shè)備終端我們采用了 PHILIPS 公司生產(chǎn)的 EASY ARM LPC2131，其微控制器 LPC2131 是一個基于支持實時仿真和嵌入式跟蹤的 16/32 位 ARM7TDMIS CPU，并帶有 32kB 嵌入的高速 Flash 存儲器。 128 位寬度的存儲器接口和獨特的加速 結(jié)構(gòu)使32 位代碼能夠在最大 時鐘速率下運行。 對代 碼規(guī)模有嚴格控制的應(yīng)用可使用 16 位 Thumb 模式將代碼規(guī)模降低超過 30%，而性能的損基于 GSM 和嵌入式系統(tǒng)的智能家電控制系統(tǒng)14失卻很小。 ARM 端控制部分的編程實現(xiàn)主要是以下幾個方面：（1）主程序開始要對 TC35i 模塊進行初始化，設(shè)置 Text 格式。檢測 TC35i 模塊與控制板之間能否正常通信；設(shè)置通用 I/O 端口控制寄存器，對 I/O 端口進行初始化；設(shè)置異步串口通信方式，設(shè)置波特率為 9600bps，串行傳輸數(shù)據(jù)格式為一個停止位，8 個數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗位。（2）設(shè)置 UART1 為接收中斷。接收從 TC35i 模塊傳回的數(shù)據(jù)。（3）讀取短消息。采用中斷方式檢測有無消息到來，并且判斷數(shù)據(jù)是否正確和安全。有短消息到來，發(fā)送 AT 指令讀取并接收短消息。（4）提取有用信息。由于模塊返回給微處理器的信息帶有不同的頭信息，和以 ok/error 結(jié)尾的信息，所以要提取信息部分以做處理。提取發(fā)送方的號碼、短消息正文、系統(tǒng)密碼及控制信息。（6）檢測系統(tǒng)密碼是否正確，決定是否執(zhí)行控制信息內(nèi)容。（7）改變 I/O 口狀態(tài)。通過改變 I/O 口狀態(tài)，可以控制開關(guān)電路的通斷，進而控制家電電源的通斷。（8）發(fā)送消息子程序。根據(jù)控制信息要求，有時要通過短消息的形式返回 I/O 口狀態(tài)給用戶。程序流程圖如下：基于 GSM 和嵌入式系統(tǒng)的智能家電控制系統(tǒng)15圖 4 程序流程圖 主要特點:1. 應(yīng)家庭智能化的要求，提出了基于 LPC2131 芯片和 TC35 i 基于 GSM 和嵌入式系統(tǒng)的智能家電控制系統(tǒng)16的家庭智能終端控制系統(tǒng)，突破了利用 8 位單片機構(gòu)建智能終端的種種限制，保證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。2 .在家庭智能終端系統(tǒng)上借助于公共移動通信網(wǎng)絡(luò)進行遠程控制和數(shù)據(jù)傳輸，與使用專門無線電波段及設(shè)備、或者架設(shè)專線進行遠程控制和數(shù)據(jù)傳輸，可以節(jié)約成本，有非常大的優(yōu)勢。，很多系統(tǒng)采用 PC 機作為家庭智能終端，這樣 就需要每個家庭都配有一臺 PC 機，并且要有一個固定的IP 地址， 這 一方案在使用成本和能源消耗方面有很大的缺陷，而本系統(tǒng)采用移動通信網(wǎng)可彌補這一缺陷。 綜上所述，本系統(tǒng)具有造價低、可靠性高、不受地域限制、實現(xiàn)方便快捷、運行費用低，能達到人與家電設(shè)備互聯(lián)、人與信息互通等特點，能有效滿足用戶信息、通信、自 動控制等需求，讓用戶真正體驗高品質(zhì)的生活。 系統(tǒng)功能：本系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)信息家電的遠程控制。所謂信息家電的遠程控制，是指在家庭以外的范圍內(nèi)對家中的電器進行工作狀態(tài)的控制（開或關(guān)）。只要用戶住宅在中國移動 GSM 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍內(nèi)，用戶就可以在任何地點通過移動設(shè)備（手機）控制家電的通斷并可獲知當前的遠行狀態(tài)。完成的主要功能如下：控制家電的接通與斷開，實時查詢家電的狀態(tài)， 設(shè)有密 碼保護，防止非法控制。基于 GSM 和嵌入式系統(tǒng)的智能家電控制系統(tǒng)17系統(tǒng)借助于終端設(shè)備 GSM 通信模塊 TC35 i,利用移動通信公司的短信息服務(wù)，對遠端設(shè)備發(fā)送指令進行控制、狀態(tài)查詢。遠端設(shè)備以 LPC2131 為核心，對 GSM 模塊收到的數(shù)據(jù)進行采集，分析，處理，根據(jù)收到的數(shù)據(jù)完成對被控設(shè)備的相應(yīng)控制。系統(tǒng)應(yīng)用了計算機軟件編程技術(shù)、硬件接口技術(shù)、自動控制技術(shù)，移動通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。下面分別介紹各模塊的主要功能：1．TC35 i 模塊的主要功能：與用戶進行通信，完成短信息的接收與發(fā)送。 2．LPC2131 模塊的主要功能：是整個系 統(tǒng)的核心，對通信模塊進行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)用戶的需要控制家電的通斷。3．繼電器部分的主要功能：是系統(tǒng)的執(zhí)行部件。由 LPC2131 的高低電平控制繼電器的吸合與斷開，進而完成最終的控制。4. 系統(tǒng)的應(yīng)用情況及測量數(shù)據(jù)（實測） 系統(tǒng)的應(yīng)用情況近年來，短消息業(yè)務(wù)（SMS ）作為 GSM 的一種增值服務(wù)，隨著GSM 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的不斷擴大，得到了迅速發(fā)展，它具有傳輸速度快，費用低，不占用 語 音通信通道等優(yōu)點，因而在遠程智能控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如：從 2022 年 1 月起韓國、日本已有好幾家公