智能家居远程控制系统电路设计攻略

本系统是基于红外和GSM 网络的用于智能家居环境中的一种远程自动控制系统。其工作原理为：用户通过自身的手机发出命令短消息，在家值守的GSM模块接收到命令后发送给主机(单片机)，主机通过对命令的处理，把命令通过红外传输到相应的分机(单片机)上，分机对命令处理后，启动相应设备，完成用户给出的命令并向主机回复应答，主机收到应答后，通过GSM 模块发出回复短消息，报告用户完成命令。若在规定的时间内(这里定时60s)主机没有接收到分机的回复信息，即把该操作认为无效，回复操作无效短消息给用户手机，要求用户重新发出命令。若收到的短信息有误，主机便立刻回复用户该操作无效，请求重新发出命令。系统构成如图1所示。

图1 系统构成图

MCU与GSM 通信模块

本单片机通过RS232($780.5000)串行通信接口与GSM 模块通信，提取GSM 设备的短信，发送相关的信息，并通过串行通信接口与红外模块相连，利用红外模块，达到主、分机之间的通信，因此，选用AT89S52($0.8482)芯片。控制上需要用到两个串行接口，但89S52只有一个串口，故还需要在程序中进行模拟串行接口通信。其最简外部接线电路如图2所示。

图2 AT89S52外部接线

89S52与TC35之间通过异步串行接口进行通信，通信速率为9 600b/s，具有1位起始位、8位数据位、1位停止位，无奇偶校验。单片机启动后，便发出AT CMGD一2指令，清除第二存储空间的数据，然后不断地发出指令读取第二存储空间。若有数据，即表示接收到数据，并开始对数据进行处理，处理完毕后再把该空间数据删除。当单片机向手机发出短消息时，单片机会向GSM 模块发出AT、AT CMGF=0、AT CMGS=X一系列的指令，当接收到回复信息后，最后发出短消息的内容。

红外无线通信模块

红外发送器电路如图3所示包括38kHz晶体振荡器、反相器、与非门、驱动门Q1和红外发射管D1等部分。其中38kHz晶体振荡器、电阻 R3和反相器组成脉冲振荡器，用以产生38kHz的脉冲序列作为载波信号，红外发射管D1选用Vishay公司生产的TSAL6238，用来向外发射 950nm 的红外光束。

图3 红外发射器电路图。

红外接收器电路如图4所示，当接收器收到数位“O”时，Q2管导通，使得RXD接收到低电平，收到数位“1”时，Q2管截至，RXD接收到高电平。

图4 红外接收器电路图

模拟控制

本系统将以不同的电机做出不同的动作，来模拟说明智能家居对系统控制的响应。如图5所示，当分机的单片机收到本机的地址信息，便提取信息中的数据，根据数据的命令，若把P0.0，P0.1脚置成低电平，其他为高电平，则Q3、Q4管导通，电机便正向旋转，若把P0.2，P0.3脚置成低电平，其他为高电平，则Q5、Q6管导通，电机便反向旋转(以前一情况为正向时)。若一台分机上连多个电机，有多台分机，便可以实现在智能家居环境中对家庭各个设备的同步控制。

图5 电机驱动电路

本系统安全可靠，性能稳定。同时本系统除用于家庭设备远程自动控制外，也可用于家庭通信、家庭安全防范，共同组建智能家居控制系统。