基于GSM模塊的電器電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文/王爽

1 引言

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電器的使用越來越智能化，而對(duì)電器的遠(yuǎn)程控制的應(yīng)用需求也越來越多。對(duì)于電器的遠(yuǎn)程控制，我們可以使用專用的遠(yuǎn)程控制端和通過其他無線設(shè)備進(jìn)行控制兩種方法實(shí)現(xiàn)。利用專用遠(yuǎn)程控制端進(jìn)行控制需要針對(duì)每個(gè)電器開發(fā)一個(gè)控制端，并且控制距離也會(huì)受到無線信號(hào)的影響。因此利用手機(jī)及現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)就成為一個(gè)很好的選擇，然而在某些情況下的遠(yuǎn)程控制是無法或者不方便使用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，這就需要通過手機(jī)的話音系統(tǒng)進(jìn)行控制。本文中主要討論了通過GSM模塊，利用手機(jī)的話音系統(tǒng)傳遞按鍵對(duì)應(yīng)的DTMF（雙音多頻）信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手機(jī)對(duì)電源控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

DTMF(雙音多頻)是由貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的信令方式，通過承載語(yǔ)音的話音系統(tǒng)傳送電話撥號(hào)信息。每個(gè)數(shù)字利用兩個(gè)特定的單音組合信號(hào)來表示，并且DTMF信號(hào)的抗干擾性較強(qiáng)，一般情況下，聲音信號(hào)很難造成對(duì)DTMF接收器的錯(cuò)誤觸發(fā)。

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是使用DTMF技術(shù)作為控制信號(hào)的載體，因此作為遠(yuǎn)程控制端的手機(jī)，只需要是按鍵正常并且可以正常撥打電話，就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。而受控端通過一個(gè)合理的算法，運(yùn)用程序?qū)崿F(xiàn)通過GSM模塊接收并解析遠(yuǎn)程控制手機(jī)的按鍵控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)對(duì)相應(yīng)的電源進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電器的遠(yuǎn)程控制。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

2.1.1 硬件框架設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用的主要芯片包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)89C52、GSM模塊、DTMF解碼芯片MT8870，DTMF信號(hào)發(fā)生器HT9200A。GSM模塊采用BenQ的M22，M22通過串行通信接口與單片機(jī)進(jìn)行鏈接。單片機(jī)的重點(diǎn)是通過DTMF解碼芯獲取并解析用戶命令，通過Ι/Ο口控制繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的控制，并通過DTMF信號(hào)發(fā)生器給予用戶反饋（圖1）。

2.1.2 硬件接口設(shè)計(jì)

圖1：系統(tǒng)總體框架

圖2：系統(tǒng)流程圖

圖3：控制命令解析流程圖

單片機(jī)89C52通過串行通訊接口與GSM模塊M22連接，用于AT命令的發(fā)送與M22反饋信號(hào)的接收；單片機(jī)89C52通過P0.0至P0.4五個(gè)接口與DTMF解碼模塊MT8870連接，用于接收與MT8870傳回的DTMF解碼信號(hào)；單片機(jī)89C52通過P2.1至P2.3三個(gè)接口與DTMF發(fā)生模塊HT9200A連接，用于向HT9200A發(fā)送需要向用戶發(fā)送的反饋信號(hào)，供HT9200A生成DTMF反饋信號(hào)。GSM模塊M22的AUXΙ接口與DTMF發(fā)生模塊HT9200A連接，用于接收HT9200A生成的需要向用戶發(fā)送的DTMF反饋信號(hào)；GSM模塊M22的AUXΟP接口與DTMF解析模塊MT8870連接，用于向MT8870發(fā)送控制命令的DTMF信號(hào)，供MT8870解析。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

2.2.1 基本算法

本系統(tǒng)是通過單片機(jī)對(duì)GSM模塊和其他模塊進(jìn)行控制從而達(dá)到目的。因此在開始通電之后單片機(jī)應(yīng)先通過AT命令，查看GSM模塊是否正常啟動(dòng)，SΙM卡插槽內(nèi)是否有SΙM卡，在確定正常啟動(dòng)之后單片機(jī)轉(zhuǎn)入待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)外界有電話打入時(shí)，GSM模塊會(huì)給單片機(jī)發(fā)送一個(gè)信號(hào)，這時(shí)單片機(jī)通過AT命令將電話接起，同時(shí)給DTMF模塊一個(gè)信號(hào)使其發(fā)出一個(gè)已接通電話的聲音。當(dāng)用戶通過手機(jī)發(fā)送命令時(shí)，通過DTMF解碼芯片解析GSM模塊接收到的用戶命令并反饋回單片機(jī)，單片機(jī)通過DTMF模塊發(fā)送一個(gè)信號(hào)告訴用戶其按的是哪個(gè)命令的同時(shí)，向相應(yīng)的電源控制模塊發(fā)送信號(hào)，打開/關(guān)閉相應(yīng)的電源。在電源接通后，向M22發(fā)送掛機(jī)的AT命令。這樣一次的操作就結(jié)束了（圖2）。

算法的重點(diǎn)在于正確的解析用戶的按鍵命令。用戶通過手機(jī)按鍵發(fā)送信號(hào)，這里本系統(tǒng)使用的命令具體格式為：*數(shù)字1*數(shù)字2#。其中“數(shù)字1”為要控制的電源編號(hào)，在本系統(tǒng)使用了3路電源控制，序號(hào)分別為01，02，03；“數(shù)字2”為開關(guān)命令，1為開，0為關(guān)。

2.2.2 控制命令解析算法

由于M22不支持直接將DTMF信號(hào)轉(zhuǎn)換發(fā)送給89C52。所以我們?cè)谶@使用了MT8870芯片的解碼功能，將手機(jī)按鍵命令的DTMF信號(hào)進(jìn)行解析成單片機(jī)89C52可識(shí)別的數(shù)據(jù)。再由單片機(jī)89C52分析這些數(shù)據(jù)是否符合命令規(guī)則，并根據(jù)命令執(zhí)行相應(yīng)的指令（圖3）。

3 結(jié)語(yǔ)

本文所介紹的系統(tǒng)通過單片機(jī)控制GSM模塊接聽用戶來電，并解析用戶按鍵命令，按照用戶命令控制相應(yīng)的電器電源以實(shí)現(xiàn)電器的遠(yuǎn)程控制。因?yàn)镚SM模塊M22同時(shí)支持短信的收發(fā)功能，在后期可以進(jìn)行二次開發(fā)，增加短信解析算法，實(shí)現(xiàn)用戶通過短信實(shí)程控制，并且也可以利用單片機(jī)剩余接口增加傳感器，向用戶反饋電器運(yùn)行狀況。