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基于MCU的智能家居远程抑制系统设计

发布时间:2018-11-29 01:06:05 文章来源:未来智讯    
    基于MCU的智能家居远程抑制系统设计作者:未知   摘 要:该文设计了基于单片机和GPRS的智能家电的手机抑制系统,使用用户能通过手机短消息远程抑制家庭内的各种家居设备的开关等操作。
    关键词:智能家居 远程抑制 GPRS MCU
  中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2010)11-0067-02
  
  智能家居是利用先进的计算机技能、网络通信技能、综合布线技能、将与家居生活有关的各种子系统,有机地联合在一同,通过统筹管理,让家居生活更加舒适、平安、有效的系统。其中具备无线通讯功能的远程抑制系统设计很关键,它既接收远端用户的抑制信号,同时又通过识别用户的抑制信息抑制家中多个家居设备,是智能家居这个系统中的核心系统。以下是基于单片机和GPRS通讯模块的智能家居远程抑制系统设计,和基于ARM的设计相比操作更大略,成本更低廉。
  
  1 系统框图
  智能家居远程抑制系统主要包括两大模块:抑制板A和抑制板B。如下面系统框图。
  其中抑制面板A的主要作用是接收并识别用户手机短信、抑制红外发射以及接受PC机的设置抑制。抑制板A自动对接收到的短信指令进行鉴权,如果短信来自允许的用户,则按照指令进行操作;如果短信来自允许用户以外的人,则对短信进行抛弃。抑制板A允许接收的用户数量最多4个,用户的手机号码能够通过和个人电脑相连进行批改。抑制板A的这种事务方式使得用户抑制家居设备不受时间和空间的限制。
  抑制面板B的作用是接收到来自抑制板A的红外序列后,通过CPU解析,判断红外指令(推及短信指令)希望进行何种操作,据此对电器A/B/C进行相应的开关机等操作。
  A和B板之间无线的红外方式抑制,对智能家居的布线方式进行了一定简化。
  如图1所示。
  
  2 系统硬件及原理说明
  2.1 抑制板A的硬件设计
  (1)CPU: 由单片机 SST89E564RD担任抑制器,外接储器ROM和RAM,通过串口和PC机通讯。选取停止的方式从P0数据口获得无线MODEM数据。红外发射由P1.6脚抑制。
  (2)串并转换芯片XR16L2551由于作为抑制板A中CPU的单片机SST89E516惟有一个串口,而抑制板A和PC机进行通讯需占用一个串口,所以无线MODEM的串口只可通过串并转换成并口与单片机SST89E516进行通讯。该设计选取串并转换芯片XR16L2551完成这一功能,它具有双向双通道的串并转换功能,目前虽只使用了其中一个通道的串并双向转换,然而为该设计在将来的扩展应用提供了可发展的空间。从无线MODEM端过来的串行数据MTP_DATA、PTM_DATA通过XR16L2551转换成并行数据由单片机D0~D7读取。
  (3)串口电平转换芯片MAX202E:PC和单片机之间、无线MODEM和单片机之间的电平转换都由MAX202E完成。
  (4)外部存储器RAM 62256和ROM X5045&看门狗:RAM 62256空间是32K字节,考虑到与无线MODEM通讯的指令占用空间较大,故外加RAM用于存储程序运行中间数据。ROM X5045&看门狗其作用一是设定状态寄存器值以此设定看门狗时间,防止单片机程序跑飞;作用二是掉电后保存用户手机号码和家电抑制指令数据。
  (5)无线MODEM:选取的是基于西门子GPRS模块的无线MODEM负责空中接收用户的短信。单片机通过AT指令抑制无线MODEM。
  2.2 抑制板B的硬件设计
  抑制板B主要由单片机SST89E516和红外接收器IRM3638组成。红外接收器3683的DETECT作为单片机的INT0的停止响应信号。单片机SST89E516进行红外波形解析后,识别下令并抑制某个电器设备。
  
  3 软件设计
  智能抑制系统包括三个软件:PC机软件,远程短消息接收与红外发射软件和红外接收和抑制电器开关软件。
  3.1 PC机软件
  完成对使用者电话号码设置,与使用者对电器进行操作的具体指令的设置。
  该软件使用borland C++Builder6开发平台,软件包括如下几个功能块:
  如图2所示。
  3.2 远程短消息接收与红外发射软件
  完成接收使用者发来的短消息指令,并鉴权是否是使用者事先设置好的合法的电话号码,然后判断是否是合法的电器指令,定位是让抑制那个电器,然后根据指令中的开关来发送抑制红外波形。
  该软件使用Keil C开发平台,软件包括如下几个功能模块:
  如图3所示。
  3.3 红外接收和抑制电器开关软件
  完成接收发射端送来的红外波形,根据预定义的协议解析该波形,来确定抑制那个电器开关状态并抑制该开关状态。
  该软件使用Keil C开发平台,软件包括如下几个功能模块:初始化、红外波形解析、定时保护、红外接收、电器抑制。
  
  4 系统测试
  4.1 测试及安装所需设备
  PC机安装keil C uvison4编译环境;TKS仿真器;SIM卡;
  4.2 测试步骤
  4.2.1 设置用户电话号码和短信指令
  如下图所示,在左侧栏目能够输入五个用户的电话号码,如:13900000000,右边栏目对三个电器设备分辨设置三个指令识别码。如“111”、“222”和“333”。
  如图4所示。
  4.2.2 发送短信指令
  在无线MODEM上安装上一个手机SIM卡,任何一个手机用户能够发送短信抑制三个电器设备的开关,发送指令格式为“X1电器设备识别码X”
  4.3 测试本能
  发送短信后15秒就能可靠抑制远端电器设备关闭或开启操作。
  
  参考文献
  [1] 宋彩利.编著.《单片机原理与C51编程》.西安:西安交通大学出版社,2008.
  [2] 周计文,王辉.基于ARM的智能家居抑制器的设计.微计算机信息,2007,23,149-151.
  [3] 黄涛,褚淑杰.基于红外通讯的智能家居系统[J].微计算机信息,2005,21(01),140-142.
  [4] Siemens Inc.MC35 GPRS Module Datasheet. http://www.siemens.com.

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