基于单片机的远程智能家居控制系统设计

刘剑锋

【摘要】 介绍了一种以单片机AT89C52、无线GSM模块TC35和电平转换芯片MAX232为核心的远程家居控制系统。该设计主要采用单片机系统模块和GSM手机模块实现，使用单片机的输入输出口和中断实现对控制信号的处理，通过手机短信，实现对家用电器等电源的通断控制以及工作状态的查询与监测。

【关键词】 AT89C52 TC35模块 智能家居 单片机控制系统

智能家居是在互联网的影响之下物联化体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。该文主要以家电为研究对象。

一、系统的设计方案

单片机控制系统能实现用户手机主动查询家电的当前状态，即当用户手机发送查询短信息给家里的家电设备，接收设备接收到短消息数据后，按照一定的方式与单片机控制系统进行数据交换，控制单片机对各个检测点的状态进行巡回检测，并将最终的数据信息通过发送设备反馈给用户；另一方面，当家电状态和用户要求的不符时，用户通过手机发送带有控制要求的短消息，当家中的手机或者手机短信收发模块接收到短消息，通过单片机程序自动处理后，单片机系统产生控制信号驱动执行机构，根据不同的情况控制改变家用电器的状态，打开或者关闭家用电器，从而达到远程双向实时遥控检测通信的目的。

二、系统的设计实现过程

从事这个课题的研究己经有很長一段时间，在研究开发过程中发现存在两个需要解决的关键问题：一个是发送/接收模块以怎样的方式与单片机通信的问题；另一个是发送/接收模块怎样与用户手机通信的问题。后来考虑用一个GSM模块作为接收/发送模块，与单片机系统通过AT指令进行串行通信，使用单片机模块和外围芯片组成的单片机控制系统。单片机系统通过两次电平转换跟手机模块进行双向通信，通信时使用AT指令，AT指令在手机模块和单片机之间以ASCII码形式传送，这能保证正常的通信，实现对家电的良好控制。

三、软、硬件部分设计和调试

本次设计的软硬件电路相对来说不是很复杂，主要由手机模块TC35、电平转换电路、AT89C52、继电器组成，但是在调试过程中还是出现了几个意想不到的问题：

1、在单片机控制方面，一开始没有给继电器加上驱动电路，即不需要上拉电阻，当把5V电源换成单片机输出加上继电器驱动电路后，5脚仍接地时，继电器不能正常工作，究其原因发现：由于继电器属于感性负载，工作时必须要用二极管来续流，而其驱动芯片ULN2003A集成了续流二极管，其COM口就是直接连在各个续流二极管导通方向的前端，所以COM口要接上5V电压，而继电器为了续流，必须并列在续流二极管的旁边，所以，继电器的5脚必须接上5V电压，而2脚仍旧接在单片机控制端上。

2、在软件部分全部通过编译，重新整合起来后发现系统只能接收处理第一条短信，对于第二条根本没有反应，手机上显示单片机并没有读取第二条短信，后来发现是一次中断完成后串口中断标志RI，TI没有清零，但是用软件将RI，TI清零后发现问题依然存在。经过仔细检查和分析程序发现：数据没有完全接收完，留在了手机的串口缓冲区内，当用户发送第二次短信后，手机接收到得数据格式和第一次得就有差别了，这样单片机系统就找不到新消息的存放地址，从而发送的读新消息的AT指令就会发生错误，导致上述的现象。

3、单片机能读手机的短信，但是对于任何短消息被控对象都没有响应。检查程序发现：由于使用了52单片机，其片内数据存储区为256个字节，但是00H-7FH和80H-FFH的数据存储和读取方式有差别，在00H-7FH部分数据读取可以采用直接寻址的方式，但是在80H-FFH不能直接寻址，只能采用寄存器间接寻址的方式，而当我们验证短消息内容时，其一部分数据就存储在80H-FFH内，使用直接寻址会出现上述错误。解决方法：从存储区80H开始实行寄存器间接寻址。

此次设计圆满地完成了所要求的功能：（1）单片机可以正确读出短消息。（2）单片机对短信内容可以正确的解码和分析。（3）单片机控制系统可以精确地控制负载设备。（4）用户可以通过发送内容为“查询”，“打开”或者“关闭”的短信来执行相关的操作。（5）收发模块接收到的短信处理完之后可以被自动删除。（6）对无效错误短信具有容错功能。（7）根据实际测定，从发送短信到被控制设备完成被控操作需要大概三秒钟，其中90%的时间是短消息的收发延时。

参 考 文 献

[1]梅文思.基于GSM的无线数据传输系统设计[J].科技广场.2011年01期

[2]汪刚.张福.；陈宇航.张永清.一种远程智能家电控制系统设计与实现[J].机械与电子.2010年11期

[3]谢传銮.邢恩福.基于短消息的漏电保护器远程管理系统的设计[J].制造业自动化.2009年01期

[4]张红红.连卫民.远程监控系统的设计与实现[J].计算机与数字工程.2012年06期