用GSM模块实现家电的智能控制(详细).doc

用GSM模块实现家居的智能控制
1、 GSM简介：
GSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM1900：1900MHz等几个频段 。
2、 GSM特点：
GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。
3、利用GSM模块实现控制的优点：
GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统，GSM的短信息系统以其快捷方便而且廉价的特点拥有广泛的用户，同时也为远程监控提供了一种新的技术手段。利用GSM短信息(SMS)进行远程监控具有投资少、成本低、可靠性高等特点，在一些对操作和监控的实时性要求不高的情况下具有很高的性价比。并且无线GSM通信模块TC35是SIEMENS公司推出的GSM专用调制解调器，主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成，可完成语音、数据、短消息以及传真的传送。TC35T具有标准的工业接口和完整的SIM卡阅读器，因此使用非常简单，其结构如图1所示。

IO
各种家用电器（电视机、热水器、电饭煲、电冰箱、空调）以及各种报警设备。
RS232
TC35模块
MCU（MSP430FX）
手持设备（如：手机、PDA）
TC35模块
以上是控制家居的简单框图。本控制系统主要用TC35实现家居的智能控制，控制者可以使用手机或者掌上智能设备方便地控制家用电器。比如说，空调的定时开与关，可以在回到房间之前将温度调到最佳。在下班之前打开电饭煲，回到家以后饭已经煮好。各种家用电器用按钮实现的功能，完全可以在掌上设备找到，整个系统可以用嵌入式实现，更加方便易用。并且可以让家里的防盗报警信息实时传送到房间的主人，是报警还是采取其它措施完全在掌上设备实现。如果在汽车上装上TC模块，可以在上班之前及时告诉主人汽车的电池电压，汽油多少，各种仪表的好坏，并且在何时自动打开车库大门，完全实现控制的实时化。系统中使用的单片机是超低功耗的，TC35模块也是低功耗的，整个系统使用电池，完全符合对低功耗的要求，有巨大的实用价值。并且整个系统完全可以实现，现在已经把小系统的电路做出来了，将要组装测试，只要测试成功就可以进行整个大系统的调试。
手持设备的大致外形如下：
空调设备
TC35模块接收指令
主控MCU

空调控制：
温度：25℃
关机时间：19:00
开机时间：18：00

空调
电灯
报警设备
电视机
电饭煲
洗衣机

以上是控制家电的简单示意图，还有另一种简单的控制，那就是利用短消息（SMS）控制，写短信：
空调：开机，18:00。关机，19:00。温度：25℃。
下面给出简单示意图：

以上控制最简单。只需要一条短信就可以控制家电，不需要开发嵌入式手持设备，可以节省成本，但是需要知道控制的格式，不然单片机判断不出控制指令，也就不会执行指令。
TC35模块
MCU
空调设备
4、设计部分：
a、总体设计：

各种家用电器（电视机、热水器、电饭煲、电冰箱、空调）以及各种报警设备。
IO
手持设备（如：手机、PDA）
RS232
MCU（MSP430FX）
TC35模块
TC35模块
上

上图是总体框架图。我们第一阶段是用手机控制家电，如电灯的开与关等简单动作。由于用SMS（短消息服务）控制比较简单，故开始用短信控制，等到此控制成功后，将研究嵌入式手持设备来控制家电。上图中用手机发短信给远处的GSM模块，GSM模块接收到短信后将数据传入单片机，由单片机进行判断，如果单片机判断出指令后，就执行相应的动作，如断开家电的电源或者接上电源，从而实现家电的远程控制。
b、系统模块功能说明：
左面发射部分就不用说明了，就是一个手机。右面主要是由GSM模块、MSP430F149单片机及相应的继电器构成。GSM模块主要与手机进行数据的远程传输，并将接收到的数据传给单片机。MSP430F149是低功耗的单片机，可用电池供电，待机电流为uA级，可对模块进行控制，并进行指令判断，进而控制继电器做出相应的动作，如打开电源开关等。
GSM模块图片：

c、设计原理：
①、电源部分：
由于MSP430F149单片机用3.3V供电，而GSM模块需用3.6V电源供电，且峰值电流达2A以上，故设计了两个不同的电源，分别产生3.3V和3.6V。设计电路如下：

②、GSM模块部分：
由于GSM模块与MSP430F149单片机通过RS232（串口）联系，故设计电路较为简单。本实验主要为以后扩展考虑，故留出了较多端口。设计电路图如下：

③、单片机部分：
由于MSP430F149单片机通过TXD、RXD两条串口线与GSM模块联系，且控制的继电器也比较少，故而也比较简单。多余的端口主要用于扩展使用。设计电路图如下：