基于单片机的无线家电控制系统

-.z第２６卷第２期２００８年６月ＮＡＴＵＲＡＬ**大学学报自然科学版ＳＣｍＮＣＥＪｏＵＲＮＡＬｏＦＨＡＩＮＡＮＩＩＮＩⅦｌ峪ＩＴＹ、Ｕ．２６Ｎｏ．２-.z文章１００４—１７２９〔２００８〕０２一０１７５一０４基于单片机的无线家电控制系统王景景〔**科技大学信息学院，****２６６０６１〕摘要：介绍了一种使用手机短信控制家电的无线远程控制系统．该控制系统的主控和从控芯片均采用Ａ碣９Ｓ５２系列单片机．其中主控单片机负责通过ＧｓＭＭＯＤＥＭ接收短信并检验手机的权限以及提取短信内容，从控单片机负责发射红外线信号来控制家电．一个主控单片机和多个从控单片机通过无线数传模块ＳＲｗＦ．１组成无线数传网络，可实现对家庭中多个家电的控制．关键词：单片机应用；无线控制；ＧＳＭＭＯＤＥＭ；ＳＲＷＦ．１-.z中图：’ＩＰ３６８．２文献标识码：Ａ-.z智能家居近几年迅速开展起来，而实现对家电的无线远程遥控是非常实用的一个分支，它越来越深地影响着人们的生活．本系统实现对家电的无线远程遥控只需用户用手机发送一条控制短消息即可．系统的主控和从控芯片均采用Ａ髓９Ｓ５２系列单片机．其工作原理为：主控单片机负责通过ＧＳＭＭＯＤＥＭ接收短信并检验手机的权限以及提取短信内容，从控单片机负责模拟发射红外线信号来控制家电．一个主控单片机和多个从控单片机通过无线数据传输模块ｓＲＷＦ—ｌ组成无线数据传输网络，可实现对多个家电的控制．系统构造如图１所示．系统由主控单片机系统、无线数据传输模块和从控单片机系统３局部组成．主控单片机系统包含ＧＳＭＭＯＤＥＭ和主控单片机２局部．ＧＳＭＭＯＤＥＭ主要用来建立无线ＧｓＭ网络信道，而主控单片机通过串口接收ＧＳＭＭＯＤＥＭ发来的数据检验手机的权限，然后提取短信内容，根据短信的内容生成从控单片机地址以及控制指令，并通过无线数传模块ｓＲｗＦ一１发送给从控单片机系-.z统．无线数据传输模块负责无线网络建立和数据图ｌ基于单片机的无线家电控制系统构造-.z传输．假设共有４个电器需要控制，则建立１个一点对多点的通信网络．从控单片机系统收到无线模块传来的数据后，根据收到的数据，找到受控家电的红外发射码形〔此码形为预先存人从控单片机中〕，发出红外光信号，实现电器的控制．-.z１从控单片机系统的设计-.z从控单片机常使用的是Ａ髓９ｓ５２单片机‘卜２１．遥控器发射的信号由一串０和ｌ的二进制代码组成，用３８ｋＨｚ的载频进展２次调制，以提高发射效率，降低电源功耗．然后通过红外发射二极管向空间发射．红外解码使用红外接收头００３８Ｋ，它将红外接收、放大、解调以及整形电路整合在一起，并将接收到红外线信号转化为１ＴＬ电平信号．００３８Ｋ引出３个引脚，分别为地线、＋５Ｖ电源和信号输出．红外解码电路如图２所示．收稿日期：２００ｒ７—０８—２６作者简介：王景景〔１９７５一〕，女，**砀山人，**科技大学信息学院讲师，硕士．万方数据ＪｕＩＬＪｕＩＬ-.z１７６**大学学报自然科学版２００８年-.z获取遥控器的红外码可采用以下方法：首先将００３８Ｋ输出的信号输入计算机的音频输入端〔ｕＮＥＩＮ〕，然后使用-.zＣＯＯＬＥＤＩＴ〔音频处理软件〕，将波形录入，最后经处理后即-.z可读出遥控器的红外码形．红外发射使用单片机Ｐ２口的Ｐ２．５和Ｐ２．６位来控制，其中，Ｐ２．５输出频率为３８ｋＨｚ的载频信号，Ｐ２．６输出红外脉宽-.z信号ｊＰ２．５和Ｐ２．６通过或门输出调制后的信号．该信号先通过ＵＬＮ２００３芯片放大，再经电阻限流后至红外发射管，最后发出红外光信号，控制电器动作．红外发射电路如图３所示．图２红外解码电路-.z２ＳＲＷＦ・１无线网络的设计-.z针对本系统数据流量较小，通信距离较近，且强调性价比的特点，选用ＳＲＷＦ．１型微功率无线数传模块∞Ｊ．-.z２．１ＳＲＷＦ一１型微功率无线数传模块的数据传输ＳＲＷＦ一１-.z模块收到单片机发来的第１个数据后自动进展无线网络连接、数据同步等工作，因此，第１个数据将在５个字节时间延迟后从接收方串口输出．如要传送１个数据帧，此时间延迟Ｐ２．６将逐渐减少．当最后一个数据被发送后，模块将处于等待状…。态，直到模块所设置的接收等待时间延迟之后，模块将自动通知所有接收设备断开无线网络连接并转入空闲状态．发送方最后一个数据被发送后需延迟６—８个字节才能接收空中其他模块的数据，而其他模块在此时间内也不能向-.z空中发射数据，即使有用户数据输入也会被缓冲到模块中〔而没有发送到无线链路中〕，以防止引起数据通讯混乱．图３红外发射电路-.z２．２ＳＲＷＦ・１家庭无线网络的总体规划图１所示的系统中，效劳器、ＧＳＭＭＯＤＥＭ放置在书房，书房-.z中安装ＳＲＷＦ．１无线模块主站，其他各房间中安装ＳＲＷＦ－１无线模块从站．每个ｓＲｗＦ一１模块都在网络中拥有惟一的地址．通信的协调完全由主站控制．主站采用带地址码的数据帧播送数据．从站先将接收到的数据包中的地址码与本地地址码相比拟，假设不同则将数据全部丢掉，不做任何响应；假设地址码一样，则证明数据是给本站的，然后根据传过来的数据进展响应，最后将响应的数据发送回去，进展数据校验．这些工作都由ｓＲｗＦ一１模块完成，可保证在任何一个瞬间，通信网中只有一个模块处于发送状态，防止相互干扰．当各房间中的从控单片机连接在ＳＲｗＦ．１模块上，单片机控制机就收到ｓＲｗＦ一１模块传来的数据，根据收到的数据，再找到受控电器的红外发射码形〔此码形为预先存入从控单片机中〕，然后发出红外光信号，实现电器的控制．-.z２．３ＳＲＷＦ－１无线数传模块与ＡＴ８９ｓ５２的连接ＳＲｗＦ－ｌ模块提供标准Ｒｓ－２３２，ＲＳ４８５和ｕＡＲＴ〔ＴＴＬ-.z电平〕３种接口方式，系统中使用ｒ１１＇Ｌ的ＵＡＲＴ方式与Ａ偈９Ｓ５２的串口直接连接．ｓＲｗＦ一１可和单片机共用＋５Ｖ直流电源．电路如图４所示．３主控单片机系统的设计主控单片机系统包含ＧＳＭＭＯＤＥＭ和主控单片机２局部．ＧＳＭＭＯＤＥＭ主要负责建立无线ＧｓＭ网络信道，通过ＧｓＭ网络接收和发送短消息，同时通过串口与主控单片机通信．主控单片机从串口接收-.zＧＳＭＭＯＤＥＭ发来的数据，以检验手机的权限并提取短信内容，根据短信的内容生成从控单片机地址-.z以及控制指令，并通过无线数传模块发送给单片机控制系统．ＧｓＭＭＯＤＥＭ选用ｗＭＯｉ３双频集成ＧｓＭ调制解调器．万方数据-.z第２期王景景：基于单片机的无线家电控制系统-.z３．１ＷＭＯｉ３支持的ＡＴ短信指令调试ＷＭＯｉ３支持标准ＡＴ指令，调试时可使用Ｗｉｎｄｏｗｓ自带的“超-.z级终端〞工具．将ＷＭＯｉ３连接到ＰＣ的串口上，然后启动超级终端，建立串口连接，设置串口〔波特率９６００，８位数据位，１位停顿位，无奇偶校验，流控制使用ｘｏｎ／Ｘ雒〕，发送ＡＴ指令测试设备是否正确连接，能否正常通讯．-.z图４ＧＳＭＭＯＤＥＭ和主控单片机的连接-.z３．２ＧＳＭＭＯＤＥＭ和主控单片机的通信ＧＳＭＭＯＤＥＭ的串口为Ｒｓ－２３２Ｃ标准接口，ＲＳ－２３２Ｃ的逻辑-.z电平以公共地为对称，其逻辑“０〞电平在＋３一＋２５Ｖ之间，逻辑“１〞电平在一３一一２５Ｖ之间．单片机的串口为ｒＩｒＩＬ电平标准，其逻辑“０〞电平在Ｏ一＋０．８Ｖ之间，逻辑“１〞电平在＋２．４一＋５Ｖ之间．因此，需要做ｎ＇Ｌ－２３２电平转换．本设计使用ＭＡＸ．２３２芯片实现电平转换，ＭＡＸ－２３２芯片片内自带升压和电压转换电路，并提供２个驱动器和２个接收器，电源使用＋５Ｖ单电源供电，输出电压符合ＲＳ－２３２电平标准．电路如图４所示．３．３应用说明用手机向ｗＭＯｉ３发送ｌ条内容为“翻开ＤＶＤ〞的短消息，便可以翻开受控电器ＤＶＤ，如果想关掉受控电器ＤＶＤ，只要发送“关闭ＤＶＤ〞即可．ＧｓＭＭＯＤＥＭ收到短信后，通过串口传送给主控单片机，主控单片机先检测发送短信的手机号，假设是在程序中设置的手机，则发送控制指令给从控单片机，假设是其他则拒之门外，增强了系统的平安性．但凡能被发射红外码的遥控器所能控制的电器，用文中所述方法均能通过手机发短信实现远距离无线控制，比方，空调、热水器等．４完毕语本文的创新点就是利用手机的短信息功能来实现超远程遥控以及传输数据，且全部控制都是由单片机实现，非常方便而且本钱极低．由于本系统采用无线方式，不会破坏家庭已有的装修，有一定的实用性，而且ＧｓＭＭＯＤＥＭ和红外线遥控技术成熟完善，因此，这是一种可行方案．本方案本钱低，性能高，使用简单，值得推广．万方数据-.z１７８**大学学报自然科学版２００８年-.z参考文献：［１］万福君，潘松峰．单片微机原理系统设计与应用［Ｍ］．**：中国科学技术大学，２００２．［２］李华．Ｍｃｓ．５１系列单片机实用接口技术［Ｍ］．：航空航天大学，１９９８．［３］王景景，宫琦．基于ｓＭｓ的无线家电控制系统［Ｊ］．微计算机信息，２００６〔１０〕：２５２—２５３．［４］毕爱波，周东辉．以１６位单片机实现信息家电连接Ｉｎｔｅｍｅｔ的解决方案［Ｊ］．微计算机信息，２００５〔１０〕：７９—８１．-.zＴｈｅＷｉｒｅｌｅｓｓＥｌｅｃｔｒｏＩｌｉｃｓＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄ叽ＳＣＭ-.zＷＡＮＧＪｉｎｇ－ｊｉｎｇ-.z〔ＣｏｎｃｇｃｏｆＩｎｆｂ硼ａｌｉｏｎ，ＱｉｎｇｄａｏｕｌｌｉＶｅ捂时ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ锄ｄ融Ｉｌｌｌｏｌｏｇｙ，ＱｉＩｌｇｄａ０２６６０６１，ｏｌｉｎａ〕-.zＡｂｓｔｒａｃｔ：，ｎｌｅｐａｐｅｒｉｎｔｍｄｕｃｅｓｗｉｒｅｌｅｓｓｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｒＩｃｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｃｏｎｔｒｏｌｅｌｅｃ咖ｎｉｃｓＶｉａｓｈｏｒｔ-.zｍｅｓｓａｇｅｏｆｍｏｂｉｌｅ．ＢｏｔｈｍａｓｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｃｈｉｐａｎｄｔｌｌｅｓｌａｖｅｃｏｎｔｒｏｌｃｈｉｐｏｆｔｌｌｅｓｙｓｔｅｍｔｈｅＡＴ８９Ｓ５２ｓｅｒｉｅｓｓｉｎ－-.z酉ｅ－ｃｈｉｐＭｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｔｈｅｍａｓｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｃｈｉｐｒｅｃｅｉｖｅｓｔｈｅｓｈｏｒｔｍｅｓｓａｇｅｆ如ｍｔｈｅＧＳＭＭＯＤＥＭａｎｄｃｈｅｃｋｓ-.zｔｈｅｒｉｇｈｔｏｆｔｌｌｅｍｏｂｉｌｅｎｕｍｂｅｒａＪｌｄｔ｝ｌｅｎｅｘｔｍｃｔｓｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｓｈｏｒｔｍｅｓｓａｇｅ．Ｔｈｅｓｌａｖｅｃｏｎｔｍｌｃｈｉｐｔｒａｎｓ—-.zｍｉｔｓｉｎｆｒａｒｅｄｓｉｇＩｌａｌｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔ｜ｌｅｅｌｅｃ咖ｎｉｃｓ．Ａｍａｓｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｃｈｉｐａｎｄｓｅｖｅｒａｌｓｌａｖｅｃｏｎｔｒｏｌｃｈｉｐｓｃｏｕｌｄｂｕｉｌｄ-.zｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋＶｉａｔｌｌｅｗｉｒｅｌｅｓｓｄａｔａｔｍｎｓｍｉｔｍ９ｄｕｌｅＳＲＷＦ一１ｔｏｃｏｎｔｒｏｌｍｏｒｅｔｈａｎｈｏｍｅ．-54ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ-.zＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｎ百ｅ—ｃｈｉｐＭｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ；ＧＳＭＭＯＤＥＭ；ＳＲｗＦ一１-.z〔上接第１７４页〕［２］韩安荣．通用变频器及其应用［Ｍ］：第２版．：机械工业，２０００．［３］陈伯时，陈敏逊．交流调速系统［Ｍ］．：机械工业，１９９９．［４］李建军，韩鹏．Ｍａｄａｂ６．５使用手册［Ｍ］．**：**电子科技大学，２００４-.zＡＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＰｈａｓｅ・ｓｈｉｆｔｉｎＰＷＭｏｆＳｅｒｉａｌ-.zＵｎｉｔｓＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎＶｅｒｔｅｒ-.zＣＵＩｊｉｎｇ-.z〔〕〔ｉ’锄ＲａｉｌｗａｙＴｅｃｈＩｌｉｃａｌＩｎｓｄｔｌｌｔｅ，Ⅺ’锄７１００１４，Ｃ！ｈｉｍ〕-.zＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐ印ｅｒｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｃａＩＴｉｅｒｐｈａｓｅ－ｓｈｉｆｔｉｎｓｅｒｉａＬｌｕｎｉｔ’ｓｍｉｄ—Ｖｏｈａｇｅ-.zｆｋｑｕｅｎｃｙｃｏｎＶｅｎｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅ肌ｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｅｍａｒｅ卸ａｌｙｚｅｄ．Ｉｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｓｉｍ－-.zＩＩｌａｔｉｎｇｔｈｅＰＷＭｏｆｃａＩ五ｅｒｌｅｖｅｌｐｈ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