基于GSM远程控制系统的设计

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摘要：该设计是一种利用短信对远程监控设备进行控制的设计。通过这种短信服务来控制远程监控设备的方式，不仅可以用在智能家电上，还能对远程监控设备（如家庭里的门锁、家用电器、报警装置等）进行智能控制或采集信息交流，最终实现短信远程控制家电。

关键词：GSM;短信控制;MSP430

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）17-0288-04

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 绪论

1.1题目来源

随着住宅智能化的发展，越来越多的家庭选择使用智能家居，智能家居是物联网的体现，与普通家居相比，它不仅具有传统的居住功能，而且容易更方便更高效地生活。但其昂贵的开支使许多家庭望而止步。因此为了使智能家居更普遍，更平民化，需要选择其他方式使得昂贵的费用减少。短信业务SMS作为GSM的一种基本业务，因其鲜明的技术特点得到广泛应用，短信解决了很多生活中烦琐的问题，方便了人们的生活。SMS是用于在GSM系统中提供的终端之间发送和接收文本信息的应用服务，用户无须设置另一个网络，节省了部分昂贵的网络建设成本和网络维护成本。此外，GSM还具有其自身的数据传输功能，为远程数据的传送和监控设备的通信提供了一个强大的支撑平台，因此短消息是更方便，更廉价的。

1.2研究的目的和意义

现场嵌入式系统收集到的信息，会通过SMS的服务中心将信息以文本或数字等方式传送到无线监控中心，完成采集信息——传送信息至监控中心——分析信息、处理事件、远程监测——记录信息的过程。

通过这种短信服务来控制远程监控设备的方式，不仅可以解决智能家电上存在的问题，还能对远程监控设备（如家庭里的门锁、家用电器、报警装置等）进行智能控制或信息采集与交换，最终实现短信远程控制家电。

2 总体方案与论证

2.1 设计方案

本设计是一种利用短信对远程监控设备进行控制的设计。

系统的开发基于短消息，自动控制，计算机，数字通信以及加密等技术，SMS是实现手机远程控制的基本方法，通过特定的SMS控制中心，为远程监控设备提供数字化服务。

本设计的系统可以控制GSM模块信息收集并且可以控制远程设备信息，完成这些功能需要利用一个MCU。GSM模块从20世纪90年代中期投入使用以来，已经有一百多个国家使用，此模块在单个电路板上集成了GSM射频芯片，基带处理芯片，存储器，功放器件等，具有独立的操作系统，射频处理，基带处理等功能。

短信是一种存储及转发的服务，短信不是直接从发送人到接收人，而是通过服务中心进行转发。如果接收人关机，则消息会在其开机时发送。

整个系统由四大部分组成：GSM模块、控制模块、电源模块和外围模块，因此选择模块化设计可以使设计更加方便。系统的整体方案框图如图1：

2.2 无线通信模块

在实际生活中，无线通信模块应用广泛，在各种领域都发挥了其本身的作用，如遥测，小型无线网络，无线抄表，门禁系统等。

简单、方便使用、价格低廉是设计此系统的前提，而GPRS模块需要另外组网，操作起来十分不便，因此不选择GPRS模块。在查找资料后发现有两种选择，TC35模块与TC35i模块，两种模块都是西门子公司生产的，但性能不同，TC35i的性能虽然更好，但是较贵，而TC35足以满足此系统的要求，因此选择TC35模块。

2.3 控制模块的选择

本设计的核心是控制模块，该模块需要控制短消息的收发，功耗，频率等。在查找对比各类单片机后，选择了MSP430F149这一型号的单片机。该单片机是超低功耗的16位微控制器，且电压低，可以快速苏醒。

MSP430F149单片机开发板具有自己的A/D转换器、显示器和温度传感器模块，由于本身具备这些模块，所以在使用时更加方便。

最终本设计采用MSP430F149微控制器开发板作为系统的控制核心。

2.4 电源模块的选择

电源的选择需要让电压满足MCU与TC35模块的要求，7805稳压芯片足够满足，且7805非常常见，所以省略其电路图，不过多赘述。

2.5 系统总体框架

此系统主要是利用MSP430来控制无线模块，从而完成远程通信。系统读取无线模块收到的短信内容，进而控制外部继电器。

图2所示为系统远程端系统框图：

系统远端的任务极為重要，由MSP430的MCU控制，收集外部设备的信息，并且存储数据，中间利用TC35进行通信，各个部分各司其职，完成系统的正常运行。图3所示为系统终端系统框图：

3 系统硬件模块设计

电源模块，串口模块，采集控制模块，GSM模块，串行存储器模块和单片机模块共同组成了硬件系统。

3.1 电源及复位电路的设计

3.1.1 MSP430电源模块的设计

3.1.2 TC35的电源模块

3.1.3复位电路

3.2串口通信模块设计

3.3 GSM模块接口设计

3.4 串行存储器的设计

3.5采集系统模块设计

3.6外部继电器控制模块设计

3.7单片机模块设计

4 系统软件设计

系统软件由两部分组成，前台和后台，前台程序是主程序，后台是所有中断服务程序。通过软件控制实现装置的远程报警和开启功能，程序主要由三部分组成：启动和初始化，报警监控，远程开启和控制，由于篇幅过长，本文不再赘述。

5 短消息收发测试

5.1普通测试

普通测试说明：

为了使数据更有说明性，选择了一个比较有对比性的时间段。从2018年10月1日开始进行了为期10天的测试，每天在不同时间段（早中晚），向同一号码分别发送15条短消息，每天共45条短信，最后统计接收到短消息的数量，通过成功率来分析项目的可行性。

测试结果：在这期间，一共发送了450条短消息，而实际收到425条，成功率为94.4%。

测试分析：在试验期间，发现在这10天中，成功率最高的是在10月7日之后，也就是收假期，最糟糕的是在10月1日这几天，说明在这期间，SMS服务的使用频率较高，所以容易失败。

5.2特殊测试

特殊测试分为兼容性测试和可靠性测试两种。

兼容性测试说明：系统向两种卡号（移动卡、联通卡）发送短消息，然后测试接收到的信息数量，以确定系统的兼容性。

测试结果：移动卡进行通信时成功率较高，而联通稍差。

测试分析：由于在实验开发测试时，使用的都是移动公司的卡号，所以可能设计的性能更符合移动卡，而联通卡成功率一般，可能是因为各运营商相互不兼容，以后会在这些方面加以改进。

可靠性测试说明：短时间向同一个卡号发送大量信息，测试接收到的短信数量，以此验证该系统的可靠性。

平台在短时间内向一个号码发送大量短消息，测试接收到的短消息的数量，以此驗证该短信平台的可靠性。

测试结果：频率越高，成功率越低，只要操作不是太频繁（不要快过两秒发送一条短信）是可以正常使用的。

测试分析：根据测试数据可知，本平台的可靠性比较好，可以满足实际需求。

6 总结

本设计花费了大约一年，经过这一年的设计及改进，最后成功实现了预期功能。

本文给出了设计的整体框架，还给出了电子硬件的选择，由于篇幅有限，因此没有过多描述软件程序，但整个平台最终完成了总部与分部两部分，实现了GSM模块与总部的通信。

最终的系统由总部和分部两部分组成，总部能接受分部的短消息命令，也能控制被控制对象的状态，也能控制分部，最终成功实现了利用短信控制的“家电控制”。

最终发现，将GSM短消息方式应用于控制系统是贴合实际的，这种方式有很多的优点，比如操作简单，通俗易懂，只需要输入命令即可控制家电，并且费用低廉，因此该系统的广泛应用指日可待。

参考文献

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【通联编辑：朱宝贵】