【文章內(nèi)容簡介】 其主要功能是通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)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(duì)設(shè)備進(jìn)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(gè)控制板進(jìn)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(dú)立的模擬電源引腳,為了降低噪聲和出錯(cuò)機(jī)率 ,模擬電源與數(shù)字電源進(jìn)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(shí)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(shí)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(jìn)行仿真 調(diào)試。采用的是ARM 公司提出的標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行 RS232 電平轉(zhuǎn)換。 開關(guān)控制電路通過開關(guān)控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dāng) I/O 口輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，使繼電器輸入端有電流通過，形成通路，此時(shí)繼電器吸合，家電的供電電源接通；同理，當(dāng) I/O 口輸出低電平時(shí)電源斷開。并聯(lián)二極管主要是為了保護(hù)晶體管等驅(qū)動(dòng)元器件。當(dāng)圖 3 中晶體管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，流經(jīng)繼電器線圈的電流將迅速減小，這時(shí)線圈會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jì)中繼電器的選擇主要從以下幾個(gè)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(xiàng)技術(shù)參數(shù)。在使用繼電器時(shí)，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(diǎn)負(fù)載 的選擇：觸點(diǎn) 負(fù)載是指觸點(diǎn)的承受能力。 繼電器的觸點(diǎn)在轉(zhuǎn)換時(shí)可承受一定的電壓和電流。在使用繼電器時(shí)，應(yīng)考慮到加在觸點(diǎn)上的電壓和通過觸點(diǎn)的電流不能超過該繼電器的觸點(diǎn)負(fù)載能力。(3)繼電器線 圈電源的 選擇：本設(shè)計(jì)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(jì)包括 GSM 模塊控制指令的應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)等。 GSM 模塊控制指令使用 TC35i 收發(fā)短信息，用戶必須準(zhǔn)備一張已開通短信息服務(wù)的 SIM 卡，并將其插入 SIM 卡座中?；?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(duì) AT 指令集 進(jìn)行了擴(kuò)展，分為標(biāo)準(zhǔn) AT 指令，擴(kuò)展指令、擴(kuò)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(hào) 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(jìn)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(duì)收發(fā) PDU 數(shù)據(jù)格式進(jìn)行編碼、解碼， 過程較 復(fù)雜。在本設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)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(gè)基于支持實(shí)時(shí)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(chǔ)器。 128 位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速 結(jié)構(gòu)使32 位代碼能夠在最大 時(shí)鐘速率下運(yùn)行。 對(duì)代 碼規(guī)模有嚴(yán)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(shí)現(xiàn)主要是以下幾個(gè)方面：（1）主程序開始要對(duì) TC35i 模塊進(jìn)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(duì) I/O 端口進(jìn)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(gè)停止位，8 個(gè)數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗(yàn)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(hào)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(jìn)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(shí)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(diǎn):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(jī)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)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(jìn)行遠(yuǎn)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(jī)作為家庭智能終端，這樣 就需要每個(gè)家庭都配有一臺(tái) PC 機(jī)，并且要有一個(gè)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(dòng)通信網(wǎng)可彌補(bǔ)這一缺陷。 綜上所述，本系統(tǒng)具有造價(jià)低、可靠性高、不受地域限制、實(shí)現(xiàn)方便快捷、運(yùn)行費(fèi)用低，能達(dá)到人與家電設(shè)備互聯(lián)、人與信息互通等特點(diǎn)，能有效滿足用戶信息、通信、自 動(dòng)控制等需求，讓用戶真正體驗(yàn)高品質(zhì)的生活。 系統(tǒng)功能：本系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)信息家電的遠(yuǎn)程控制。所謂信息家電的遠(yuǎn)程控制，是指在家庭以外的范圍內(nèi)對(duì)家中的電器進(jìn)行工作狀態(tài)的控制（開或關(guān)）。只要用戶住宅在中國移動(dòng) GSM 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍內(nèi)，用戶就可以在任何地點(diǎn)通過移動(dòng)設(shè)備（手機(jī)）控制家電的通斷并可獲知當(dāng)前的遠(yuǎn)行狀態(tài)。完成的主要功能如下：控制家電的接通與斷開，實(shí)時(shí)查詢家電的狀態(tài)， 設(shè)有密 碼保護(hù)，防止非法控制?；?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(dòng)通信公司的短信息服務(wù)，對(duì)遠(yuǎn)端設(shè)備發(fā)送指令進(jìn)行控制、狀態(tài)查詢。遠(yuǎn)端設(shè)備以 LPC2131 為核心，對(duì) GSM 模塊收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，分析，處理，根據(jù)收到的數(shù)據(jù)完成對(duì)被控設(shè)備的相應(yīng)控制。系統(tǒng)應(yīng)用了計(jì)算機(jī)軟件編程技術(shù)、硬件接口技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)，移動(dòng)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(jìn)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(gè)系 統(tǒng)的核心，對(duì)通信模塊進(jìn)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(jìn)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(shí)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(kuò)大，得到了迅速發(fā)展，它具有傳輸速度快，費(fèi)用低，不占用 語 音通信通道等優(yōu)點(diǎn)，因而在遠(yuǎn)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