基于G SM的空調(diào)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

劉群群 譚均必 洪德欣 許 煒

(廣東志高空調(diào)有限公司，廣東 佛山 528244)

1.引言

短信服務(wù)是GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)，短信服務(wù)包括3種基本服務(wù)：模塊提交短消息到服務(wù)中心，模塊從服務(wù)中心接收短消息和提示用戶短消息是否成功被接收。應(yīng)用GSM短消息功能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和控制指令的傳輸，具有通訊成本低，不受通信線路及地區(qū)限制、保密性高、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，使用方便、靈活，通訊快捷。

本設(shè)計(jì)通過(guò)利用空調(diào)電控板、傳感器、GSM無(wú)線通信模塊和單片機(jī)來(lái)完成空調(diào)參數(shù)的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)和存儲(chǔ)，指令響應(yīng)以及無(wú)線傳輸，降低了測(cè)量的工作量、節(jié)約成本、提高效率。使用手機(jī)短消息和定制手機(jī)界面操作方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)空調(diào)遠(yuǎn)程控制功能[1]。

2.基于GSM的空調(diào)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)方案

在基于GSM方式的空調(diào)遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)中，GSM無(wú)線通信模塊為核心通信模塊，單片機(jī)PIC18F26K22為主控制芯片，根據(jù)功能要求設(shè)計(jì)通信模塊外圍電路，通過(guò)RS-485通信電路與空調(diào)室內(nèi)電控板進(jìn)行通信，并用C語(yǔ)言編寫了通過(guò)串口控制GSM模塊收發(fā)短消息的程序。GSM空調(diào)遠(yuǎn)程系統(tǒng)基本框圖如圖1所示。

圖1 GSM空調(diào)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)基本框圖

2.2GSM模塊

本設(shè)計(jì)采用移遠(yuǎn)公司M72模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)空調(diào)遠(yuǎn)程控制方案。M72模塊工作頻段GSM900MHz和DCS1800MHz，M72模塊提供GSM短信業(yè)務(wù)，M72的短消息服務(wù)通過(guò)短消息服務(wù)中心中轉(zhuǎn)，在移動(dòng)站之間傳送短消息，內(nèi)嵌TCP/IP、FTP、PPP、SMTP、HTTP、MMS等數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議及擴(kuò)展的 AT 命令。M72模塊采用低功耗技術(shù)，電流功耗在睡眠模式下，低至1.1mA。

M72模塊分別有串口、SIM卡接口、開關(guān)機(jī)控制口、電源接口及天線接口。模塊提供兩個(gè)異步串口，主串口和調(diào)試串口；SIM卡接口通過(guò)模塊內(nèi)部電源供電，支持1.8V和3.0V供電；模塊可以通過(guò)多種方式開啟，通過(guò)PWRKEY引腳開啟或通過(guò)RTC中斷開啟，模塊關(guān)機(jī)方式分為正常關(guān)機(jī)、過(guò)壓或低壓關(guān)機(jī)和緊急關(guān)機(jī)；模塊主電源VBAT的電壓輸入范圍為3.4V-4.5V；RF ANT管腳是50歐姆特性阻抗的RF天線接口[2]。

2.3 通信電路

空調(diào)室內(nèi)電控板與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)之間通過(guò)RS-485通信電路進(jìn)行半雙工通信。DI是發(fā)送數(shù)據(jù)到總線，RO是接收總線上的數(shù)據(jù)，DE是發(fā)送允許，RE是接收允許。對(duì)于全雙工芯片，這兩個(gè)控制線可以同時(shí)有效，但對(duì)于半雙工的芯片，同一時(shí)間只能一個(gè)有效。當(dāng)傳輸?shù)木嚯x很長(zhǎng)時(shí)，而雙方信息的交換又不是很頻繁時(shí)都是采用半雙工方式，這樣可以節(jié)省一對(duì)傳輸用線。空調(diào)一般都是使用半雙工方式。此種方式下的系統(tǒng)中每個(gè)通訊設(shè)備均有發(fā)送器和接收器，由電子開關(guān)切換，兩個(gè)通訊設(shè)備之間只用一根通訊線相連接，通訊雙方都可以接收或者發(fā)送，但同一時(shí)刻只能單向傳輸。RS-485通信電路原理圖如圖2所示。

圖2 RS-485通信電路原理圖

3.手機(jī)遠(yuǎn)程控制功能

3.1 短信控制功能

根據(jù)軟件預(yù)設(shè)的指令格式要求，通過(guò)普通手機(jī)或定制手機(jī)發(fā)送短信息到GSM模塊控制器的SIM卡，則可收到返回信息并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)操作，可控制空調(diào)開、關(guān)機(jī)，選擇制冷、制熱、除濕和通風(fēng)模式，調(diào)節(jié)風(fēng)速，設(shè)置室內(nèi)環(huán)境溫度，查詢空調(diào)當(dāng)前狀態(tài)，連接或取消服務(wù)熱線，并具有指令格式查詢和睡眠設(shè)置，以及返回故障信息的功能。

程序中預(yù)設(shè)的指令格式簡(jiǎn)單易懂，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)功能的控制，將常用控制功能預(yù)設(shè)了快捷指令，方便操作[3]。

3.2 定制手機(jī)界面操作

定制手機(jī)按觸摸屏或通過(guò)方向鍵選中圖標(biāo)后，按確認(rèn)鍵進(jìn)入空調(diào)控制主界面。通過(guò)空調(diào)控制主界面，可進(jìn)行空調(diào)功能、用戶設(shè)置和云服務(wù)相關(guān)設(shè)置。

在空調(diào)功能界面中，可最多選擇四臺(tái)空調(diào)分別進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，包括開關(guān)機(jī)、模式選擇，溫度設(shè)置，風(fēng)速調(diào)節(jié)、睡眠功能開啟或關(guān)閉以及當(dāng)前狀態(tài)顯示。在空調(diào)設(shè)置界面中，可設(shè)置4臺(tái)空調(diào)號(hào)碼和6個(gè)用戶的手機(jī)號(hào)碼，且只有一個(gè)手機(jī)號(hào)碼有權(quán)限修改空調(diào)和手機(jī)號(hào)碼。在云服務(wù)設(shè)置中，用戶可選擇志高云服務(wù)功能，進(jìn)行用戶個(gè)性化睡眠設(shè)置。個(gè)性化睡眠設(shè)置包括默認(rèn)、兒童優(yōu)選、老人優(yōu)選和自定義睡眠設(shè)置，其中，默認(rèn)、兒童優(yōu)選和老人優(yōu)選的溫度設(shè)置值隨時(shí)間變化情況為固定值，可根據(jù)用戶需要進(jìn)行選擇，自定義睡眠設(shè)置在制冷模式下各設(shè)置點(diǎn)可在0～+7間設(shè)置，在制熱模式下各設(shè)置點(diǎn)可在-7～0間。在自定義界面中，設(shè)置點(diǎn)1用于設(shè)置第1小時(shí)變化溫度，設(shè)置點(diǎn)2用于設(shè)置第2小時(shí)變化溫度，設(shè)置點(diǎn)3用于設(shè)置第4小時(shí)變化溫度，設(shè)置點(diǎn)4用于設(shè)置第7小時(shí)變化溫度，且每個(gè)設(shè)置點(diǎn)變化溫度不累計(jì)。

4.天線反射損耗測(cè)試

由于遠(yuǎn)程控制器安裝在空調(diào)內(nèi)部，可能受金屬板影響，因此本試驗(yàn)分別對(duì)遠(yuǎn)程控制器不加金屬板和加金屬板時(shí)的天線反射損耗進(jìn)行測(cè)試。實(shí)測(cè)不加金屬板和加金屬板時(shí)天線的反射損耗與頻率之間的關(guān)系曲線分別見圖3和圖4，由圖可見，曲線較好，反射損耗符合設(shè)計(jì)要求[4]。

圖3 不加金屬板時(shí)天線的反射損耗

圖4 加金屬板時(shí)天線的反射損耗

5.結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)以GSM模塊作為信息傳輸平臺(tái)，以PIC18F26K22作為微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制，不僅用戶可以通過(guò)手機(jī)發(fā)送信息遠(yuǎn)程控制空調(diào)，空調(diào)相關(guān)信息也能及時(shí)發(fā)送到用戶手機(jī)上。本文介紹了系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)方案，M72模塊、通信電路和手機(jī)遠(yuǎn)程控制功能，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了GSM模塊天線反射損耗符合設(shè)計(jì)要求，具有較好的實(shí)用價(jià)值。

[1]孫耀吾.基于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的高技術(shù)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)研究[D].湖南大學(xué)，2007.

[2]落紅衛(wèi).GSM短消息監(jiān)控原理與實(shí)現(xiàn)[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2007，04.

[3]曹恩欣.GSM_MODEM短信收發(fā)軟件論述[A]；第二十五屆中國(guó)（天津）2011 IT、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)、電子、儀器儀表創(chuàng)新學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].2011.

[4]馬捷.無(wú)線通信系統(tǒng)中天線的優(yōu)化與設(shè)計(jì)[D].西安電子科技大學(xué)，2011.