基于G SM的空調遠程控制系統(tǒng)

劉群群 譚均必 洪德欣 許 煒

(廣東志高空調有限公司，廣東 佛山 528244)

1.引言

短信服務是GSM數字蜂窩移動通信網絡提供的主要電信業(yè)務，短信服務包括3種基本服務：模塊提交短消息到服務中心，模塊從服務中心接收短消息和提示用戶短消息是否成功被接收。應用GSM短消息功能進行數據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、抗干擾能力強等特點，使用方便、靈活，通訊快捷。

本設計通過利用空調電控板、傳感器、GSM無線通信模塊和單片機來完成空調參數的數據采集、監(jiān)測和存儲，指令響應以及無線傳輸，降低了測量的工作量、節(jié)約成本、提高效率。使用手機短消息和定制手機界面操作方式，來實現空調遠程控制功能[1]。

2.基于GSM的空調遠程控制系統(tǒng)設計方案

2.1 系統(tǒng)基本設計方案

在基于GSM方式的空調遠程控制設計中，GSM無線通信模塊為核心通信模塊，單片機PIC18F26K22為主控制芯片，根據功能要求設計通信模塊外圍電路，通過RS-485通信電路與空調室內電控板進行通信，并用C語言編寫了通過串口控制GSM模塊收發(fā)短消息的程序。GSM空調遠程系統(tǒng)基本框圖如圖1所示。

圖1 GSM空調遠程控制系統(tǒng)基本框圖

2.2GSM模塊

本設計采用移遠公司M72模塊來實現空調遠程控制方案。M72模塊工作頻段GSM900MHz和DCS1800MHz，M72模塊提供GSM短信業(yè)務，M72的短消息服務通過短消息服務中心中轉，在移動站之間傳送短消息，內嵌TCP/IP、FTP、PPP、SMTP、HTTP、MMS等數據傳輸協(xié)議及擴展的 AT 命令。M72模塊采用低功耗技術，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、開關機控制口、電源接口及天線接口。模塊提供兩個異步串口，主串口和調試串口；SIM卡接口通過模塊內部電源供電，支持1.8V和3.0V供電；模塊可以通過多種方式開啟，通過PWRKEY引腳開啟或通過RTC中斷開啟，模塊關機方式分為正常關機、過壓或低壓關機和緊急關機；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

空調室內電控板與遠程控制系統(tǒng)之間通過RS-485通信電路進行半雙工通信。DI是發(fā)送數據到總線，RO是接收總線上的數據，DE是發(fā)送允許，RE是接收允許。對于全雙工芯片，這兩個控制線可以同時有效，但對于半雙工的芯片，同一時間只能一個有效。當傳輸的距離很長時，而雙方信息的交換又不是很頻繁時都是采用半雙工方式，這樣可以節(jié)省一對傳輸用線?？照{一般都是使用半雙工方式。此種方式下的系統(tǒng)中每個通訊設備均有發(fā)送器和接收器，由電子開關切換，兩個通訊設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.手機遠程控制功能

3.1 短信控制功能

根據軟件預設的指令格式要求，通過普通手機或定制手機發(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現相應操作，可控制空調開、關機，選擇制冷、制熱、除濕和通風模式，調節(jié)風速，設置室內環(huán)境溫度，查詢空調當前狀態(tài)，連接或取消服務熱線，并具有指令格式查詢和睡眠設置，以及返回故障信息的功能。

程序中預設的指令格式簡單易懂，可同時實現多項功能的控制，將常用控制功能預設了快捷指令，方便操作[3]。

3.2 定制手機界面操作

定制手機按觸摸屏或通過方向鍵選中圖標后，按確認鍵進入空調控制主界面。通過空調控制主界面，可進行空調功能、用戶設置和云服務相關設置。

在空調功能界面中，可最多選擇四臺空調分別進行遠程控制，包括開關機、模式選擇，溫度設置，風速調節(jié)、睡眠功能開啟或關閉以及當前狀態(tài)顯示。在空調設置界面中，可設置4臺空調號碼和6個用戶的手機號碼，且只有一個手機號碼有權限修改空調和手機號碼。在云服務設置中，用戶可選擇志高云服務功能，進行用戶個性化睡眠設置。個性化睡眠設置包括默認、兒童優(yōu)選、老人優(yōu)選和自定義睡眠設置，其中，默認、兒童優(yōu)選和老人優(yōu)選的溫度設置值隨時間變化情況為固定值，可根據用戶需要進行選擇，自定義睡眠設置在制冷模式下各設置點可在0～+7間設置，在制熱模式下各設置點可在-7～0間。在自定義界面中，設置點1用于設置第1小時變化溫度，設置點2用于設置第2小時變化溫度，設置點3用于設置第4小時變化溫度，設置點4用于設置第7小時變化溫度，且每個設置點變化溫度不累計。

4.天線反射損耗測試

由于遠程控制器安裝在空調內部，可能受金屬板影響，因此本試驗分別對遠程控制器不加金屬板和加金屬板時的天線反射損耗進行測試。實測不加金屬板和加金屬板時天線的反射損耗與頻率之間的關系曲線分別見圖3和圖4，由圖可見，曲線較好，反射損耗符合設計要求[4]。

圖3 不加金屬板時天線的反射損耗

圖4 加金屬板時天線的反射損耗

5.結束語

本設計以GSM模塊作為信息傳輸平臺，以PIC18F26K22作為微處理器來實現遠程數據采集和遠程控制，不僅用戶可以通過手機發(fā)送信息遠程控制空調，空調相關信息也能及時發(fā)送到用戶手機上。本文介紹了系統(tǒng)基本設計方案，M72模塊、通信電路和手機遠程控制功能，并通過試驗驗證了GSM模塊天線反射損耗符合設計要求，具有較好的實用價值。

[1]孫耀吾.基于技術標準的高技術企業(yè)技術創(chuàng)新網絡研究[D].湖南大學，2007.

[2]落紅衛(wèi).GSM短消息監(jiān)控原理與實現[J].電信網技術，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（天津）2011 IT、網絡、信息技術、電子、儀器儀表創(chuàng)新學術會議論文集[C].2011.

[4]馬捷.無線通信系統(tǒng)中天線的優(yōu)化與設計[D].西安電子科技大學，2011.