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【摘 要】建立一套基于GSM和AVR单片机的智能家居控制系统，实现管理员通过给GSM模块发送短信息指令以控制外围设备的目的，包括控制指定电器，开关电子门等多种功能。它的成本价并不高昂，适合于普通大众使用，有着广阔的市场前景。
【关键词】GSM 单片机 智能家居控制
一、相关技术介绍
（一）GSM模块与单片机的硬件接口技术方面
目前市场上流行的大部分GSM模块几乎都具有数据引出口，并基本上都支持与GSM短信息相关的AT控制指令（GSM-SMS-AT 指令），GSM模块通过数据口以串行方式接收指令并向外输出数据。理论上讲，在数据口中找出RXD、TXD和GND引脚与单片机的串口对应连接即完成了硬件接口。GSM模块数据线是专为连接PC机9针串口而设计的，信号电平为标准的RS232电平，只要单片机的串口也转换为RS232 电平，就可方便连接。9针串口引脚定义是固定的，即2脚为TXD（GSM模块发送），3脚为RXD（GSM模块接收）、5脚为GND。这样，无论什么型号的GSM模块与单片机的连接就成了固定连接。
（二）GSM模块的软件接口及控制技术
在我们设计的系统中，采用的是GSM通信模块为WAVECOM，该模块具备GSM无线通信的全部功能，并提供标准的UART串行接口，支持GSM 07.05所定义的AT命令集的指令。根据GSM 07.05的定义，SMS短信息的发送和接收模式共有三种：Block模式、基于AT命令的Text模式和基于AT命令的PDU模式。
1.PDU模式。发送和接收中文或中/英文混合的短信息必须采用PDU模式。根据GSM 07.05的定义，只要控制器通过UART接口向GSM模块下发AT命令，就可以直接读取收到的PDU模式的短信息：”AT+CMGF=0”‘设置为PDU模式“AT+CMGR=1”‘读取接收的一条短信息在PDU模式下，GSM通信模块的回答格式为：+CMGR：，，其中：stat表示该条短信息的状态，通常为0（未读过，新的短信息）或1（已读过）；Length为十进制数，表示pdu数据长度减去短信息服务中心地址长度，单位为字节；为回车换行；pdu为PDU模式的数据包。然后，要分析PDU数据包，根据PDU的数据格式将收到的中文信息和其它相关信息解析出来。
2.PDU数据包格式。PDU数据包由两部分构成，短信息服务中心地址（SMSC address）和TPDU，表2为PDU数据包的格式，其中一个数据单元为一个字节。
3.PDU模式的纯英文短信息解码。PDU模式的纯英文短信息编码使用GSM字符集的7位编码，此时TP-DCS的值为00。如短信息内容为英文字符“Hi”，首先将各个字符转换为7位的标准二进制ASCII码，然后要将后面字符的低位逐位调整到前面，补齐前面的差别。例如：“H”的二进制ASCII码为1001000，“i”二进制ASCII码为1101001；显然H的二进制编码不足八位，那么就将后面字符i的最后一位补足到H的前面，就成了11001000（C8），i剩下六位110100，前面再补两个0，变成00110100（34），于是“Hi”就变成了两个八进制数 C834。由于PDU模式的纯英文短信息采用7位编码，解码不方便，因此对于只需发送和接收纯英文字符和数字符号的应用，最好采用Text模式发送和接收短信息。
二、外围控制系统
外围控制系统包括D型锁存器74LS174、220V繼电器、220V电路输入输出接口系统。使用的是12V驱动的微型电磁继电器，型号是JQC-3F，12VDC，10A，250VAC。我们的电路：
其中我们使用的继电器功率是0.36W，按12V电压供电计算，额定电流是30mA，8050的放大倍数为300倍，故基极的输入电流应为0.1mA。AVR单片机IO端口的输出电压为5V，按8050的导通压降为0.7V计算，我们设定的基极电阻为5K1。由于AVR在上电时，DDRx和PORTx的值均初始化为”0”，I/O引脚呈高阻输入方式，因此电阻R2的作用是确保三极管的集电极电位在上电时为”0”电平，三极管截止，保证了加热电炉控制系统上电时不会误动作。
三极管集电极的负载继电器吸合线圈在三极管截止时会产生一个很高的反峰电压，在吸合线圈两端并接一个二极管D1，其用途是释放反峰电压，保护三极管和I/O口不会被反峰电压击穿，提高系统的可靠性。
三、系统总体方案
四、实际系统及电路设计
（一）GSM通讯模式的选择及结论
鉴于TEXT模式在运行中的易操作性，我们最终选择了这种模式作为我们GSM模块与单片机之间的通信方式。
但执行一条令，也并非某些资料中介绍得那么简单。事实上，指的执行过程需要单片机与手机交互应答完成，每一次送或接收的字节数有严格的规定，二者必须依据这些定实现数据交换，否则，通信就是失败的。
（二）系统与电路
整个控制系统和外围测量系统的电路图如上，主要包括Mega16芯片，继电器控制单元、红外探测器单元、通讯指示单元。继电器单元由74LS174芯片、三极管放大电路和继电器组成。具体的原理已在前面阐述。红外探测单元，主要由红外探测器和分压电路组成。详细工作原理请见第二部分红外报警系统的论证。通讯指示单元用于指示单片机同GSM Modem之间的通讯是否正常，如果通讯正常，指示灯就会亮起。
参考文献：
[1]李艳华 陈慧明——单片机控制GSM手机的技术及应用.
[2]王骐、何嘉斌——单片机控制GSM模块实现短信收发的软件设计.
【关键词】GSM 单片机 智能家居控制
一、相关技术介绍
（一）GSM模块与单片机的硬件接口技术方面
目前市场上流行的大部分GSM模块几乎都具有数据引出口，并基本上都支持与GSM短信息相关的AT控制指令（GSM-SMS-AT 指令），GSM模块通过数据口以串行方式接收指令并向外输出数据。理论上讲，在数据口中找出RXD、TXD和GND引脚与单片机的串口对应连接即完成了硬件接口。GSM模块数据线是专为连接PC机9针串口而设计的，信号电平为标准的RS232电平，只要单片机的串口也转换为RS232 电平，就可方便连接。9针串口引脚定义是固定的，即2脚为TXD（GSM模块发送），3脚为RXD（GSM模块接收）、5脚为GND。这样，无论什么型号的GSM模块与单片机的连接就成了固定连接。
（二）GSM模块的软件接口及控制技术
在我们设计的系统中，采用的是GSM通信模块为WAVECOM，该模块具备GSM无线通信的全部功能，并提供标准的UART串行接口，支持GSM 07.05所定义的AT命令集的指令。根据GSM 07.05的定义，SMS短信息的发送和接收模式共有三种：Block模式、基于AT命令的Text模式和基于AT命令的PDU模式。
1.PDU模式。发送和接收中文或中/英文混合的短信息必须采用PDU模式。根据GSM 07.05的定义，只要控制器通过UART接口向GSM模块下发AT命令，就可以直接读取收到的PDU模式的短信息：”AT+CMGF=0”‘设置为PDU模式“AT+CMGR=1”‘读取接收的一条短信息在PDU模式下，GSM通信模块的回答格式为：+CMGR：
2.PDU数据包格式。PDU数据包由两部分构成，短信息服务中心地址（SMSC address）和TPDU，表2为PDU数据包的格式，其中一个数据单元为一个字节。
3.PDU模式的纯英文短信息解码。PDU模式的纯英文短信息编码使用GSM字符集的7位编码，此时TP-DCS的值为00。如短信息内容为英文字符“Hi”，首先将各个字符转换为7位的标准二进制ASCII码，然后要将后面字符的低位逐位调整到前面，补齐前面的差别。例如：“H”的二进制ASCII码为1001000，“i”二进制ASCII码为1101001；显然H的二进制编码不足八位，那么就将后面字符i的最后一位补足到H的前面，就成了11001000（C8），i剩下六位110100，前面再补两个0，变成00110100（34），于是“Hi”就变成了两个八进制数 C834。由于PDU模式的纯英文短信息采用7位编码，解码不方便，因此对于只需发送和接收纯英文字符和数字符号的应用，最好采用Text模式发送和接收短信息。
二、外围控制系统
外围控制系统包括D型锁存器74LS174、220V繼电器、220V电路输入输出接口系统。使用的是12V驱动的微型电磁继电器，型号是JQC-3F，12VDC，10A，250VAC。我们的电路：
其中我们使用的继电器功率是0.36W，按12V电压供电计算，额定电流是30mA，8050的放大倍数为300倍，故基极的输入电流应为0.1mA。AVR单片机IO端口的输出电压为5V，按8050的导通压降为0.7V计算，我们设定的基极电阻为5K1。由于AVR在上电时，DDRx和PORTx的值均初始化为”0”，I/O引脚呈高阻输入方式，因此电阻R2的作用是确保三极管的集电极电位在上电时为”0”电平，三极管截止，保证了加热电炉控制系统上电时不会误动作。
三极管集电极的负载继电器吸合线圈在三极管截止时会产生一个很高的反峰电压，在吸合线圈两端并接一个二极管D1，其用途是释放反峰电压，保护三极管和I/O口不会被反峰电压击穿，提高系统的可靠性。
三、系统总体方案
四、实际系统及电路设计
（一）GSM通讯模式的选择及结论
鉴于TEXT模式在运行中的易操作性，我们最终选择了这种模式作为我们GSM模块与单片机之间的通信方式。
但执行一条令，也并非某些资料中介绍得那么简单。事实上，指的执行过程需要单片机与手机交互应答完成，每一次送或接收的字节数有严格的规定，二者必须依据这些定实现数据交换，否则，通信就是失败的。
（二）系统与电路
整个控制系统和外围测量系统的电路图如上，主要包括Mega16芯片，继电器控制单元、红外探测器单元、通讯指示单元。继电器单元由74LS174芯片、三极管放大电路和继电器组成。具体的原理已在前面阐述。红外探测单元，主要由红外探测器和分压电路组成。详细工作原理请见第二部分红外报警系统的论证。通讯指示单元用于指示单片机同GSM Modem之间的通讯是否正常，如果通讯正常，指示灯就会亮起。
参考文献：
[1]李艳华 陈慧明——单片机控制GSM手机的技术及应用.
[2]王骐、何嘉斌——单片机控制GSM模块实现短信收发的软件设计.