1、第15卷第3期Vol15No3華中師范大學研究生學報HuazhongNormalUniversityJournalofPostgraduates2008年10月October2008基于GSM短信與紅外技術的家電遠程控制鄒奎1汪慧勇2熊建新3(華中師范大學物理科學與技術學院，武漢430079)摘要：遠程家電控制是智能家居的重要部分，本文采用GSM模塊接收短信，然后通過單片機發送紅外遙控信號，實現家電設備的遠程控制，相比基于互聯網和電話控制的遠程家電控制方法，本文提出的方法具有成本低、方便快捷和穩定抗干擾的優點。關鍵詞：GSM；紅外技術；短信；家電控制中圖分類號：TP7322文獻標識碼：A1引言

2、隨著通信、電子等技術的迅速發展，智能家居也日益進入人們的視眼，這與現代家庭對舒適、安全、方便的生活品質的需求密切相關。所謂智能家居（Smart控控制編碼，并保存到存儲電路中。Home）一般是指將家庭中各種與信息相關的通訊設備、家用電器和家庭安保裝置，通過家庭總線技術連接到一個家庭智能化系統（即家庭控制器）上，以實現監視、控制和家庭事務性管理。現有的家電遠程控制主要有兩種方式：其中第一種方式是基于“e家佳協議”，它是通過在符合“e家佳協議”的產品上增加一個網絡接口，然后與一個家庭無線網關設備連接起來，再通過短信寶發送控制命令。第二種方式則采用固定電話網控制，使用電話芯片發送遙控命令。二者各有優缺

3、點,前者必須對所有家電進行聯網，即需要重新購置家電，而后者通過電話線傳輸可能存在剪線的隱患。因此它們在簡潔，性價比，安全性等方面需要進一步提高。紅外遙控作為一門較成熟的技術，已經成為家電的常規控制手段。GSM技術也已隨著各種移動通訊設備，如手機等的廣泛使用發展迅速。本文將紅外遙控與GSM短信相結合，利用GSM短消息進行家電控制，不需換置新家電，短信費用低，不僅可以降低成本，且具有不受通信線路及地區限制、保密性高、可靠性高、抗干擾能力強、使用方便、靈活的優點。圖1系統結構圖使用時，將一張普通的SIM卡插入GSM模塊，用戶用手機按特定格式編輯短信息發送到GSM通訊模塊，GSM通訊模塊將所接收的數據

4、進行解包校驗，并將完整的命令通過串口連到微處理器，微處理器對收到的短信進行校驗，首先檢查是否是設定的用戶號碼，然后濾去PDU碼的一些前綴，提出有用的信息碼（如空調開），然后從ROM中取出相應的遙控碼，通過單片機發射紅外信號到相應的家電上，再由家電執行相關的功能。如需進行紅外自學習，按下學習鍵，用欲學習的遙控器對著本系統的接收頭按下鍵，則系統可以學習到按鍵并保存到外部ROM中。3硬件設計31紅外自學習2系統設計本系統由MCU（微控制器）、GSM模塊、存儲電路、紅外接收和發射模塊、用戶手機及家電設備組成，如圖1所示。其中具有51內核的P89C61X2單片機做為主控芯片，GSM模塊通過用戶短消息服務

5、中心（SMSC）將手機發送的短信息（SMS）發到到MCU中，MCU再根據接收的指令發射紅外線，以控制相應的家電產生相應的動作。另外紅外接收模塊用于學習各種現有家電的紅外遙紅外遙控系統所采用的編碼方式主要有三種：1FSK（頻移鍵控）方式，2PPM（脈沖位置編碼）方式，3PWM（脈沖寬度編碼）方式。紅外遙控傳輸協議也有很多種，如NEC，Philips，Sharp，Sony等都有自己的協議。這就給我們的編碼造成了困難，因為我們的編碼不能只針對某一種協議1。任何編碼都由具有特定長度的引導碼和數據位組成，并以特定寬度的“0”和“1”脈沖來表示。因此我們可：126以采用硬拷貝的方法來進行復制，而不必關心具

6、體的編碼細節，即首先通過采集家電自帶的遙控器發射的波形中的高低電平的寬度，學習此代碼，然后利用紅外發送器還原出一模一樣的遙控信號。由于遙控信號中二進制脈沖的高低電平的寬度大都是毫秒級，而一般的單片機一個編碼通過紅外信號發射出去。33紅外信號發射紅外遙控信號的發射，就是將某個紅外編碼所對應的高低電平，調制在38KHz的載波上，然后經過放大、驅動紅外發射管將信號發射出去。通常調制用的載波由專用電路產生。如圖3所示，本系統中采用了單片機自身內部的資源，減少了硬件開銷。主要思路如下：用定時中斷1產生38KHz的載波信號，用定時中斷MCU是微秒級，因此可以采用單片機的定時器來測量它的脈沖寬度，然后存儲，

7、還原。本系統中的紅外接收硬件電路如圖2，其中，一體化紅外接收頭HS0038負責紅外信號的接收和解調。應該注意的是，它在接收并將調制在38KHz載波上的信號解調后所提供給片機的信號是反相的。在設計時，使用單片機的外部中斷1判斷脈沖信號的有無，進入中斷后采用查詢的方式，判斷輸入脈沖的高低，并用計時器0對高低電平進行計時，然后把定時器中的數據保存到外部ROM中，這樣就完成了紅外編碼的學習。0控制定時中斷1的開關，定時器0定時長短由學到的遙控信號電平寬度計數值確定。如果需發射的遙控信號為高電平時，關定時中斷1；如果為低電平，則開定時中斷1，通過p10輸出38的脈寬調制發射。KHz載波信號到紅外發射控制

8、腳，p11產生編碼脈沖，這兩個信號相與實現遙控信號圖2紅外接收圖GSM部分本系統選用的GSM模塊為傲屹電子生產的AOYI59C，它支持基于AT的PDU碼和TEXT碼的收發，并提供了串口與其它部件進行連接。要進行短消息的接收識別，首先需要對信息進行32圖3紅外信號發射圖4軟件編程軟件編程主要包括三個方面，分別是GSM模塊的初始化、接收并提取短消息和發射紅外編碼信號。PDU格式的解碼2。PDU是一串ASCII碼，不僅包含可顯示的消息本身，還包含其它信息，如SMSC（短信息服務中心）號碼、目標手機號碼、回復號碼、編碼方式和服務時間等。比如我們使用手機發送信息“空調開”到GSM模塊時，GSM接收到的P

9、DU串會是：后續的0D表示目標地址數字個數（不包括86和41GSM模塊初始化GSM模塊的初始化就是通過給GSM的寄存器配置合適參數，使它能夠正常的工作。對GSM模塊的配置通過串口來進行，這里采用單片機對GSM模塊進行初始化3。根據系統要求，需設置GSM模塊的串口波特率、短消息內存、短消息格式等。本系統中，單片機的波特率設置為9600bps，相應的，GSM模塊的波特率也應為9600bps。通過單片機的串口寫ATIPR9600即完成相應的設置。類似地，設置接收到的短消息存在內存中：ATCMPMSSM，設置短消息格式為PDU格式：ATCMGF0。需要注意的是，以上發送的指令最后還需加上“0x0D”結

10、束碼。42接收并提取短消息單片機通過周期性的向GSM模塊發出查詢短消息的指令，若識別到有新的短消息到來，則將其讀入到單片機內部的緩存中，再將這個緩存中的數據去掉前綴，提取出有用的信息（家電名稱、執行動作等）。以下是部分代碼：06表示收到的字節長度，753589C65F00為“電視開”的Unicode碼。根據以上分析，在程序中，單片機濾除掉前面的一些數據，如SMSC，時間戳等，取出有用的字節“空調開”，然后根據“空調”找到到存儲區kongtiaoconstunsignedcharGR邀A，T，C，M，G，R，1，0x0D妖;數組取出第127上一行表示查詢短消息指令字妖妖妖sendstringco

11、m(GR，sizeof(GR);向GSM發送查詢指令voidgetch(void)interrupt邀if(RI)邀unsignedcharch;RI0;chSBUF;if(chD)邀count30;inbuf1count3ch;妖elseif(inbuf10D)邀Count3;inbuf1count3ch;if(count3(INBUFLEN1)邀flag1;妖如果串口接收的數據達到INBUFLEN個，且校驗沒錯，就置位取數標志43發射紅外信號4將短消息提出后，然后將其轉換為紅外信號發射出去，在本系統中是通過中斷1和中斷0來控制的。其中設置定時器1為中斷方式2，用它產生38KHz的載波信號，

12、即其周期為26微秒，因為在定時器中斷里要進行電平翻轉，因此定時器時間是周期時間的一半，即需定時時間T13微秒（取整），則計數初值為X28Tc256接收短消息到內部緩存中13243F3H，然后在定時器中斷里對P10引腳電平取反（CPLP10）。D是短消息的校驗碼5結束語系統經實驗運行，工作穩定可靠，實時性好，能夠實現家電遠程控制，如果在系統中再添加一些信號采集功能，可實現如溫度監控，濕度監控，通過GSM把采集到溫度、濕度等信號自動發送到手機上，應用前景將會更加廣闊。參考文獻1鄭偉,謝利理,張震一種具有自學習功能的智能紅外遙控器設計J計算機測量與控制,2007,(15):175818002WAVE

13、COMAnintroductiontotheSMSinPDUmodeGSMRecommendationphase2S,January20003AT指令集S,南京傲屹電子,wwwcnayecom20071018RemoteControlofHouseholdElectricalAppliancesBasedonGSMandInfraredTechnologyZOUKui,WANGHuiyong,XIONGJianxin(CollegeofPhysicalScienceandTechnology,HuazhongNormalUniversity,Wuhan430079,China)Abstract:Remotecontrolofappliancesisanimportantpartofthesmarthome,weusedtheGSMmoduletoreceivetextmessage,thensenttheinfraredsignalbySCMbeforeachievingtheremotecontrolo