【正文】 C89C52是一種帶 8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能 COMOS8的微處理器，該器件采用 ATMEL高 密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容 【 4】 。用戶可通過(guò)手機(jī)發(fā)送相應(yīng)的指令控制相應(yīng)的繼電器，以此控制相應(yīng)排插口上電器的工作狀態(tài)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路 圖 2 總體設(shè)計(jì)框圖 繼 電 器 驅(qū) 動(dòng) 電 路 89C51 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) TC35 模塊 排插 漏電 保護(hù) 器 插頭 5V供電 7 如圖 2所示 系統(tǒng)將電源接頭通過(guò)漏電保護(hù)器將零線火線分別接與繼電器與排插的相應(yīng)接 口連接。 2）與單片機(jī)連接進(jìn)行控制繼電器：?jiǎn)纹瑱C(jī)可以通過(guò)與 TC35連接，對(duì) GSM模塊所接收的信息進(jìn)行識(shí)別，并且實(shí)行相應(yīng)的操作，分別對(duì)各個(gè)繼電器進(jìn)行通信。 OSI第三層以上是應(yīng)用層：其協(xié)議與涉及的功能實(shí)體有關(guān)。 OSI第二層是鏈路層：鏈路層的主要功能是：信令單元的定界和定位、差錯(cuò)檢驗(yàn)和糾錯(cuò)、信令鏈路差錯(cuò)率監(jiān)視和流 量控制。移動(dòng)臺(tái)有自己的識(shí)別碼 IMEI，稱為國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別號(hào)，每個(gè)都是唯一的。在 GSM系統(tǒng)中，物理設(shè)備與移動(dòng)用 戶是相互獨(dú)立的。系統(tǒng)的自檢、報(bào)警與備用設(shè)備的激活、系統(tǒng)的故障診斷與處理、話務(wù)量的統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的記錄與傳遞，以及各種資料的收集、分析與顯示燈功能 [3]。 （ 3）操作維護(hù)子系統(tǒng) OSS 6 操作維護(hù)中心 OMC主要對(duì)整個(gè) GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和監(jiān)控。 （ 2）基站子系統(tǒng) BSS 基站子系統(tǒng)包括 基站 控制器 BSC、基站收發(fā)信機(jī) BTS。 GSM 系統(tǒng)的基本構(gòu)成 GSM系統(tǒng)由一系列功能單元組成，基本結(jié)構(gòu)框圖 如圖 1所示 ： 圖 1 GSM系統(tǒng)組成 （ 1） 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) NSS（交換子系統(tǒng) SS ） 網(wǎng)絡(luò)與交換子系統(tǒng) 包括 實(shí)現(xiàn) GSM的主要交換功能的交換中心以及管理用戶數(shù)據(jù)和移動(dòng)性所需的數(shù)據(jù)庫(kù)，有 時(shí)也 稱之為交換子系統(tǒng)。 5） GSM系統(tǒng)由幾個(gè)分系統(tǒng)組成，各分系統(tǒng)之間都有定義明確且詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)化接口方案，保證任何廠商提供的 GSM系統(tǒng)設(shè)備可以互連。 3） GSM系統(tǒng)采用 FDMA/TDMA及調(diào)頻技術(shù)，頻率重復(fù)利用率較高，同時(shí)它具有靈活方便的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可滿足用戶的不同容量需求。 GSM 系統(tǒng)的特點(diǎn) GSM系統(tǒng)是一種典型的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，作為一種面向未來(lái)的通信系統(tǒng)，他具有下列主要特點(diǎn)： 1） GSM系統(tǒng)抗干擾能 力 較強(qiáng)，系統(tǒng)的通信質(zhì)量較高。 5 1 GSM 技術(shù) 20世紀(jì) 90年代開(kāi)始出現(xiàn)了數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)， GSM系統(tǒng)是歐洲在 20世紀(jì) 80年代設(shè)計(jì)、1992年開(kāi)通的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。當(dāng)然也可以用 在 其他可用的地方 ，省時(shí)又方便。對(duì)于本次課題，具有以下優(yōu)點(diǎn)： ? 可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程傳輸與控制 ： GSM的功能完善、覆蓋面廣，使得遠(yuǎn)程控制得以實(shí)現(xiàn)。 在這移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展的情況下，我們確立了“基于短信的家庭智能電子開(kāi)關(guān)”該課題。但是，這些智能很多已經(jīng)滿 足不了快速發(fā)展的社會(huì)。 相應(yīng)的 各種 自動(dòng)控制系統(tǒng)也迅速發(fā)展起來(lái)，層出不窮的智能電子產(chǎn)品也已經(jīng)深入平常百姓家，從生活到工作大大小小皆可使用智能產(chǎn)品。讓用戶真正感受到了“智能化”給生活帶來(lái)的方便、舒適 和安全?；诖?,提出了一套基于短信平臺(tái)的家庭智能開(kāi)關(guān)的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的控制。泉 州 師 范 學(xué) 院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 基于短信的家庭智能電子開(kāi)關(guān) 物理與信息工程 學(xué) 院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專 業(yè) 07 級(jí) 學(xué)生姓名 黃寧寧 學(xué) 號(hào) 070303024 指導(dǎo)教師 柯躍前 職 稱 副教授 完成日期 2021 年 4月 教務(wù)處 制 2 基于短信的家庭智能電子開(kāi) 關(guān) 物理與信息工程學(xué)院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 070303024 黃寧寧 指導(dǎo)老師 柯躍前 【 摘要 】 伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生活水平的要求越來(lái)越高，許多廠家和商家推出很多智能化的家用電器，例如：自能電飯煲，自能電冰箱，空調(diào)等。然而這些大部分都是居于定時(shí)的智能控制，很多已經(jīng)沒(méi)辦法滿足人們的需求。該方案借助于龐大的 GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制，通過(guò) GSM用戶可隨時(shí)隨地控制家用開(kāi)關(guān)。 【關(guān)鍵詞】 家庭智能開(kāi)關(guān)； STC89C52；繼電器； TC35 3 引言 ....................................................................... 4 1 GSM技術(shù) .................................................................. 5 GSM系統(tǒng)的特點(diǎn) ....................................................... 5 GSM系統(tǒng)的基本構(gòu)成 ................................................... 5 GSM網(wǎng)絡(luò)信令與協(xié)議 ................................................... 6 2 總體設(shè)計(jì)方案 ............................................................. 6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求 .................................................... 6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路 ........................................................ 6 3 硬件設(shè)計(jì) ................................................................. 7 單片機(jī) ............................................................... 7 繼電器 ............................................................. 8 TC35模塊 ............................................................ 9 穩(wěn)壓電源 .......................................................... 10 整體設(shè)計(jì) .......................................................... 11 4 軟件與調(diào)試 .............................................................. 12 硬件調(diào)試 ............................................................ 12 繼電器部分的調(diào)試 ................................................. 12 單片機(jī)最小系統(tǒng)及下載部分的調(diào)試 ................................... 12 GSM模塊的調(diào)試 .................................................. 12 軟件部分的編寫 ....................................................... 14 單片機(jī)控制 GSM模塊程序部分的編寫 ................................. 14 主程序的編寫 ..................................................... 17 5 設(shè)計(jì)總結(jié)及感受 .......................................................... 17 致謝 ...................................................................... 18 參考文獻(xiàn)： ................................................................ 19 附件 ...................................................................... 21 4 引言 近年來(lái)，隨著電子產(chǎn)業(yè)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，以及需求、競(jìng)爭(zhēng)、科技三大動(dòng)力的推動(dòng)，通信業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)巨變，以數(shù)據(jù)、話音、視頻為基礎(chǔ)的新型電信業(yè)務(wù)層出不窮且發(fā)展迅猛。例如：家用電飯煲，可定時(shí)自動(dòng)煮飯，為在外工作人員節(jié)省做飯的時(shí)間；智能路燈，可定時(shí)可光控等。 GSM(Global system for mobile munication)系統(tǒng)是目前基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通信體制中最成熟完善、覆蓋面最廣、功能最強(qiáng)、用戶最多的移動(dòng)通信系統(tǒng)，基于現(xiàn)有 GSM短信息功能 (SMS,Short Message Service)的家庭開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng) ,充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò) ,無(wú)需單獨(dú)組網(wǎng) ,運(yùn)行安全穩(wěn)定 ,具有運(yùn)行靈活結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，非常適合家用 [1]。課題中采用了 STC89C52為控制核心，配以繼電器控制，對(duì)家庭普遍使用的排插進(jìn)行改裝；采用西門子 TC35及其外圍電路構(gòu)成無(wú)線監(jiān)控通訊終端 ,利用 GSM無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)家用排插進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 ? 實(shí)時(shí)性、實(shí)地性：利用 GSM組成的監(jiān)控系統(tǒng)，可以進(jìn)行對(duì)家用排插的實(shí)時(shí)控制，及時(shí)做出相應(yīng)反應(yīng)，借此來(lái)實(shí)時(shí)控制家用電器以及其他設(shè)備，例如：家用電飯煲，家用空調(diào)，家用電扇等等，讓用戶可遠(yuǎn)程控制，人在外卻如同坐在家里。 ? 安全、經(jīng)濟(jì)：利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò) ,無(wú)需單獨(dú)組網(wǎng) ,運(yùn)行安全又經(jīng)濟(jì)。全 球移動(dòng)通訊系統(tǒng) Global System of Mobile munication就是眾所周知的 GSM，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)。 2） GSM系統(tǒng)具有較強(qiáng)的鑒權(quán)和加密功能，能確保用戶和網(wǎng)絡(luò)的安全需求。 4） GSM系統(tǒng)除了可以開(kāi)放基本的話音業(yè)務(wù)外還可以開(kāi)放各種承載業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)以及與 ISDN相關(guān)的各種業(yè)務(wù)。同時(shí)， GSM系統(tǒng)與各種公用通信網(wǎng)之間也都詳細(xì)的定義了標(biāo)準(zhǔn)接 口的規(guī)范，使 GSM系統(tǒng)可以與各種公用通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通 [2]。 NSS可分為 移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心 MSC、歸屬用戶位置寄存器 HLR、訪問(wèn)用戶位置寄存器 VLR、鑒權(quán)中心 AUC、設(shè)備識(shí)別寄存器 EIR。 BBS是在一定的無(wú)線覆蓋區(qū)中由MSC控制，與 MS進(jìn)行通信的系統(tǒng)設(shè)備，他主要負(fù)責(zé)完成無(wú)線發(fā)送接收與無(wú)線資源管理等功能。通過(guò)它實(shí)現(xiàn)對(duì) GSM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各種部件功能的監(jiān)視。 （ 4）移動(dòng)臺(tái)子系統(tǒng) MS MS是整個(gè)系統(tǒng)中直接由用戶使用的設(shè)備。也就是說(shuō)，用戶所有信息都存儲(chǔ)在 SIM卡上，系統(tǒng)中的任何一個(gè)移動(dòng)臺(tái)都可以利用SIM卡來(lái)識(shí)別移動(dòng)用戶。 GSM 網(wǎng)絡(luò)信令與協(xié)議 根據(jù)電信網(wǎng)開(kāi)放系統(tǒng)互連模式 OSI的概念，把協(xié)議按其功能分成不同的層面： OSI第一層是物理層：物理層有兩種作用：一是傳送客戶的業(yè)務(wù)信息，包括話音和業(yè)務(wù)；二是在系統(tǒng)的各實(shí)體之間傳送信令信息。 OSI第三層是網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是負(fù)責(zé)系統(tǒng)的控制和管理，把客戶和系統(tǒng)控制過(guò)程的特定信息按一定的協(xié)議分組安排到指定的邏輯信道上來(lái) 。 2 總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求 1）可以進(jìn)行 GSM通信：該設(shè)計(jì)要求可使用 TC35模塊與手機(jī)或者 PC機(jī)之間進(jìn)行相應(yīng)的 通訊 。 3）要求對(duì)本 設(shè)計(jì)進(jìn)行安全 裝備 ：基于本設(shè)計(jì)是通過(guò)通信來(lái)控制排插以此控制家電的使用，因此本設(shè)計(jì)需對(duì)該裝置進(jìn)行安全的措施。通信控制端有 TC35模塊通過(guò) GSM網(wǎng)絡(luò)與單片機(jī)連接，并由單片機(jī)的控制 IO口來(lái)控制繼電器。 3 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī) 系統(tǒng)控制部分采用 STC89C52作為控制芯片，如圖 37所示。設(shè)計(jì)選用 STC89C52可靠性高，性價(jià)比高，選用 40腳的單片機(jī)確保了 I/O不會(huì)過(guò)少，而導(dǎo)致系統(tǒng)擴(kuò)展出現(xiàn)困難；看門狗對(duì)系統(tǒng)提供保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過(guò)設(shè)置時(shí)間時(shí)，電路中看門狗將通過(guò) RESET 信號(hào)向 CPU 做出反應(yīng)，保密性能佳；只需使用 MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)化，通過(guò)串口與 PC機(jī)連接，通過(guò)調(diào)試助手清楚地觀察一些數(shù)據(jù)的變化。圖 3為 單片機(jī)與 PC 機(jī)的串口及下載部分。單片機(jī)通過(guò) MAX232的 Rlin與 Rlout連接， PC機(jī)通過(guò) rs232及 MAX232與單片機(jī)連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)