基于3G手機(jī)短信(SMS)的家電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

1、基于3G手機(jī)短信(SMS)的家電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)    論文   作者：王文軒      2012-1-30 17:54:07    摘 要：介紹了一種使用3G手機(jī)短信(SMS)進(jìn)行家電遠(yuǎn)程控制的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，該方法的主要思路是3G MODEM和紅外線遙控的結(jié)合應(yīng)用，可在3G MODEM收到短信并通過(guò)系統(tǒng)控制平臺(tái)處理后發(fā)送控制數(shù)據(jù)給單片機(jī)控制器，然后由單片機(jī)控制器發(fā)射紅外線控制信號(hào)來(lái)完成對(duì)家電的控制。當(dāng)需要控制家庭中的多個(gè)電

2、器時(shí)，還可建立一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)。由于本系統(tǒng)采用無(wú)線方式，因而不會(huì)破壞家庭已有的裝修，具有一定的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：SMS； 3G MODEM； 紅外線遙控； 家電控制中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302(2011)10-0043-03Internet of Things for Household Appliances Based on 3G Mobile Phone Message (SMS)WANG Wen-xuan(Nanjing College of Information Technology, Nanjing 210046, China)Abstract： A

3、 design method of IOT system by using 3G mobile SMS to control household appliances is introduced. The main idea of this method is the combination of 3G MODEM and infrared remote control, for which the SMS received by 3G MODEM was processed by the system control platform, and then the control data w

4、as sent to the micro-controller, at last, the infrared control signal was transmitted by micro-controller to complete the control of household appliances. A control network should be established when controlling multiple household appliances. The system has a certain practicality because of using wi

5、reless mode.Keywords： SMS; 3G MODEM; infrared remote control; appliances control0 引 言3G MODEM系統(tǒng)是目前移動(dòng)通信體制中比較成熟而且應(yīng)用比較廣泛的一種系統(tǒng)。而紅外線遙控則是目前使用最廣泛的一種遙控手段，而且可通過(guò)學(xué)習(xí)各種紅外遙控器的碼型來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遙控。因此，可以將3G MODEM和紅外遙控結(jié)合起來(lái)，通過(guò)對(duì)家電的遠(yuǎn)程遙控來(lái)完成家庭電器物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建。例如在工作、逛街或歸家途中，發(fā)一條短信就可以控制家里的情況，不用為家里的門窗、電器、煤氣擔(dān)心。本系統(tǒng)中采用的3G MODEM是一款基于WCDMA網(wǎng)絡(luò)的短信平臺(tái)

6、，內(nèi)嵌工業(yè)級(jí)的3G無(wú)線模塊，同時(shí)可以支持GSM、GPRS等網(wǎng)絡(luò)。該平臺(tái)采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)規(guī)范設(shè)計(jì)，具有中文短信收發(fā)、英文短信收發(fā)及無(wú)線上網(wǎng)功能。并提供RS232、USB2.0等標(biāo)準(zhǔn)接口，可直接與用戶電腦連接，以實(shí)現(xiàn)短消息收發(fā)功能。由于3G MODEM的價(jià)格較貴，不可能為每一個(gè)家電遙控器安裝一個(gè)3G MODEM，因此，只能把3G MODEM模塊安裝在一臺(tái)主控機(jī)上(本設(shè)計(jì)使用PC機(jī))，然后建立一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸控制指令。但是，網(wǎng)絡(luò)一般都需要通信介質(zhì)，若使用有線網(wǎng)絡(luò)，布線非常不方便，特別是在已裝修的家庭。因此，本設(shè)計(jì)采用無(wú)線方式建立控制網(wǎng)絡(luò)，其數(shù)據(jù)安全問(wèn)題則使用軟件解決。1 系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由3

7、G手機(jī)模塊、紅外遙控模塊和控制程序平臺(tái)三部分組成。其中3G手機(jī)模塊包含3G MODEM和PC輔助程序兩部分，3G MODEM主要用來(lái)建立無(wú)線GSM網(wǎng)絡(luò)信道，PC輔助程序接收串口(USB口)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)手機(jī)號(hào)碼的權(quán)限，根據(jù)短信的內(nèi)容生成控制機(jī)地址以及控制指令，并通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊發(fā)送給紅外遙控系統(tǒng)。紅外遙控系統(tǒng)收到無(wú)線模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)后，會(huì)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)找到受控電器的紅外發(fā)射碼型(此碼預(yù)存入PC機(jī))，并發(fā)出紅外光信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電器的控制。2 紅外遙控模塊遙控器發(fā)射的信號(hào)由一串包含0和1的二進(jìn)制代碼組成，可用38 kHz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制，以提高發(fā)射頻率，降低電源功耗。然后再通過(guò)紅外發(fā)射二極管產(chǎn)

8、生紅外線向空間發(fā)射。當(dāng)按下遙控器按鍵時(shí)，遙控器發(fā)出一串二進(jìn)制代碼，通常分為引導(dǎo)碼、地址碼、數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼。2.1 紅外編碼學(xué)習(xí)部分家庭環(huán)境中的電器多數(shù)以紅外遙控方式工作，具有便捷、易操作等特點(diǎn)。而每一件電器的每一個(gè)操作都是由發(fā)射的紅外編碼來(lái)決定。由于紅外編碼格式統(tǒng)一、數(shù)量繁多，如果用固定記憶方式則應(yīng)用不靈活、不廣泛。本模塊采用動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)記憶紅外編碼方式，該方式對(duì)由于新加入的電器、操作而增加的紅外編碼，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)，并不斷加入紅外編碼數(shù)據(jù)文件中。圖1所示是系統(tǒng)中的紅外編碼學(xué)習(xí)功能操作界面圖，對(duì)于圖1的界面，其操作說(shuō)明如下：首先，應(yīng)通過(guò)選擇紅外遙控裝置對(duì)應(yīng)的串口編號(hào)來(lái)設(shè)置波特率19 200 b

9、ps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位等參數(shù)并打開(kāi)相應(yīng)的COM端口。在連接正確的情況下，系統(tǒng)會(huì)提示“紅外串口已打開(kāi)！”否則報(bào)錯(cuò)。然后，在家電控制區(qū)域中填寫(xiě)“家電名稱”和“家電狀態(tài)”，代表對(duì)應(yīng)的家電和對(duì)應(yīng)的操作，該參數(shù)組合唯一確定了一個(gè)紅外二進(jìn)制編碼組值。這里的內(nèi)容要按照預(yù)先規(guī)定的格式進(jìn)行填寫(xiě)。在確定操作內(nèi)容后，點(diǎn)擊“學(xué)習(xí)”按鍵，即可進(jìn)行學(xué)習(xí)操作，同時(shí)在界面下方的“鍵值”區(qū)域顯示16進(jìn)制編碼內(nèi)容，同時(shí)在界面上也可以看到當(dāng)前記錄鍵值的數(shù)量。2.2 紅外遙控發(fā)射部分紅外遙控發(fā)射操作主要由軟件與硬件兩部分組成，軟件完成讀取對(duì)應(yīng)紅外編碼的操作，而硬件與普通紅外遙控器原理基本相同。編碼信號(hào)送至紅外遙控裝置的內(nèi)部芯片

10、，經(jīng)電阻限流后送至紅外發(fā)射管，發(fā)出紅外光信號(hào)，從而控制電器動(dòng)作。3 3G手機(jī)模塊3G模塊由于3G MODEM和PC兩部分組成。其中3G MODEM主要負(fù)責(zé)建立無(wú)線3G網(wǎng)絡(luò)信道，并通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)接收和發(fā)送短消息，它通過(guò)串口與PC通信；PC則負(fù)責(zé)從串口接收3G MODEM發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)手機(jī)號(hào)碼的權(quán)限，根據(jù)短信的內(nèi)容生成受控機(jī)地址以及控制指令，并通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊發(fā)送給紅外控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中的3G MODEM選用的是Caimore 3G調(diào)制解調(diào)器。3.1 AT短信指令調(diào)試Caimore可支持標(biāo)準(zhǔn)AT指令，調(diào)試時(shí)可使用Windows自帶的"超級(jí)終端"工具。將Caimore連接到PC的

11、串口上，硬件連接好以后，便可啟動(dòng)超級(jí)終端，建立串口連接，并設(shè)置串口(波特率9600，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)奇偶檢驗(yàn)，流控制使用Xon/Xoff)。然后發(fā)送AT指令測(cè)試設(shè)備是否已正確連接，看能否正常通訊。3.2 短信控件SMSControl為了提高開(kāi)發(fā)速度，本設(shè)計(jì)中使用了短信開(kāi)發(fā)控件SMSControl。SMSControl以O(shè)CX控件的形式提供，可支持VB。該控件具有短信發(fā)送、短信自動(dòng)接收、監(jiān)控界面顯示、從SIM卡中讀取短信、從SIM卡中刪除短信等功能。PC端程序開(kāi)發(fā)可使用VB和SMSControl控件來(lái)完成，其程序界面如圖2所示。3.3 3G手機(jī)模塊操作方法用手機(jī)向Caimore上的SI

12、M卡號(hào)碼發(fā)送一條按照規(guī)定格式編輯的短信消息，其基本格式為家電名稱拼音縮寫(xiě)+狀態(tài)。如，編輯格式為"kt+on"，即完成打開(kāi)空調(diào)的操作；編輯格式為"dsj+off"，即完成關(guān)閉電視機(jī)的操作。3G手機(jī)模塊收到短信后，將先檢測(cè)發(fā)送短信的手機(jī)號(hào)，若是在程序中設(shè)置的手機(jī)號(hào)碼，則發(fā)送控制指令給紅外控制模塊；若是其他非法號(hào)碼，則進(jìn)行排除，并拒絕執(zhí)行操作，這樣可增加系統(tǒng)的安全性。在圖2所示界面中，可以完成的功能首先是選擇連接3G MODEM的串口編號(hào)，實(shí)現(xiàn)3G MODEM與PC機(jī)的通信；也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)送、接收、查看和刪除短信操作；同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)接收新短信，完成實(shí)時(shí)顯示

13、等。4 控制平臺(tái)程序家電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心模塊是控制平臺(tái)程序，它用于完成各個(gè)分立模塊之間的功能連接，其程序界面如圖3所示。這里要先選擇紅外發(fā)射串口端口和相關(guān)參數(shù)，點(diǎn)擊“開(kāi)始控制”后，系統(tǒng)即開(kāi)始運(yùn)行。程序后臺(tái)所完成的幾個(gè)步驟的操作，首先是從短信記錄中提取新短信(未執(zhí)行)，分析號(hào)碼權(quán)限、受控家電名稱和執(zhí)行動(dòng)作；其次，將家電和動(dòng)作與紅外編碼學(xué)習(xí)記憶庫(kù)進(jìn)行比較，如有匹配者，則讀取對(duì)應(yīng)的紅外編碼，如無(wú)匹配，則發(fā)出告警；第三，將紅外編碼發(fā)送至紅外遙控裝置，由其完成對(duì)電器的操作。同時(shí)也可以通過(guò)圖3中的“狀態(tài)說(shuō)明”來(lái)進(jìn)行監(jiān)控。5 結(jié) 語(yǔ)基于3G網(wǎng)絡(luò)的SMS是一種在2G技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展、演進(jìn)而來(lái)的基本服務(wù)，是能夠?qū)?/p>

14、現(xiàn)一種信息在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上以高效、便捷、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)寄的過(guò)程，可以跨市、跨省甚至跨國(guó)傳送，靈活方便、廉價(jià)可靠。本文利用SMS這種通信基本形式作為載體來(lái)實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)程遙控，以完成家電物聯(lián)網(wǎng)基本系統(tǒng)的搭建。用戶只要用隨身攜帶的手機(jī)向家里的3G MODEM模塊發(fā)送一條短消息，就可以對(duì)家里的電器或防盜報(bào)警器進(jìn)行全球范圍的遙控。由于本系統(tǒng)采用無(wú)線方式，因而不會(huì)破壞家庭已有的裝修，具有一定的實(shí)用性。而且，3G MODEM和紅外線遙控技術(shù)比較成熟完善，因此，這是一種可行方案，且方案成本低、性能高，具有靈活可靠的特點(diǎn)，它可使得對(duì)家電的控制變得更容易、更快捷、更方便、更安全。參 考 文 獻(xiàn)1熊江.利用Java

15、-On-Silicon技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)信息家電J.現(xiàn)代電子技術(shù),2003,26(2):38-40.2聶偉,仰觀東.智能手機(jī)電話短信實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.現(xiàn)代電子技術(shù),2010,33(14):18-20.3任剛,劉書(shū)強(qiáng).基于手機(jī)短信功能的數(shù)據(jù)平臺(tái)分析與應(yīng)用J.現(xiàn)代電子技術(shù),2006,29(22):21-22.4胡笛,劉宏.基于802_11b和ZigBee相結(jié)合的信息家電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.電腦知識(shí)與技術(shù),2009,5(34):9 676-9 678.5趙忠秋.關(guān)于手機(jī)“MMS”多媒體短信業(yè)務(wù)及相關(guān)問(wèn)題J.家電檢修技術(shù),2003(7):27.6吳志慧,陳隆道.基于GR47通信模塊的短信遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)J.機(jī)電工程,2008,25(8):25-28.作者簡(jiǎn)介：王文軒 女，1982年出生