基于G SM的空调远程控制系统

刘群群 谭均必 洪德欣 许 炜

(广东志高空调有限公司，广东 佛山 528244)

1.引言

短信服务是GSM数字蜂窝移动通信网络提供的主要电信业务，短信服务包括3种基本服务：模块提交短消息到服务中心，模块从服务中心接收短消息和提示用户短消息是否成功被接收。应用GSM短消息功能进行数据传输和控制指令的传输，具有通讯成本低，不受通信线路及地区限制、保密性高、可靠性高、抗干扰能力强等特点，使用方便、灵活，通讯快捷。

本设计通过利用空调电控板、传感器、GSM无线通信模块和单片机来完成空调参数的数据采集、监测和存储，指令响应以及无线传输，降低了测量的工作量、节约成本、提高效率。使用手机短消息和定制手机界面操作方式，来实现空调远程控制功能[1]。

2.基于GSM的空调远程控制系统设计方案

2.1 系统基本设计方案

在基于GSM方式的空调远程控制设计中，GSM无线通信模块为核心通信模块，单片机PIC18F26K22为主控制芯片，根据功能要求设计通信模块外围电路，通过RS-485通信电路与空调室内电控板进行通信，并用C语言编写了通过串口控制GSM模块收发短消息的程序。GSM空调远程系统基本框图如图1所示。

图1 GSM空调远程控制系统基本框图

2.2GSM模块

本设计采用移远公司M72模块来实现空调远程控制方案。M72模块工作频段GSM900MHz和DCS1800MHz，M72模块提供GSM短信业务，M72的短消息服务通过短消息服务中心中转，在移动站之间传送短消息，内嵌TCP/IP、FTP、PPP、SMTP、HTTP、MMS等数据传输协议及扩展的 AT 命令。M72模块采用低功耗技术，电流功耗在睡眠模式下，低至1.1mA。

M72模块分别有串口、SIM卡接口、开关机控制口、电源接口及天线接口。模块提供两个异步串口，主串口和调试串口；SIM卡接口通过模块内部电源供电，支持1.8V和3.0V供电；模块可以通过多种方式开启，通过PWRKEY引脚开启或通过RTC中断开启，模块关机方式分为正常关机、过压或低压关机和紧急关机；模块主电源VBAT的电压输入范围为3.4V-4.5V；RF ANT管脚是50欧姆特性阻抗的RF天线接口[2]。

2.3 通信电路

空调室内电控板与远程控制系统之间通过RS-485通信电路进行半双工通信。DI是发送数据到总线，RO是接收总线上的数据，DE是发送允许，RE是接收允许。对于全双工芯片，这两个控制线可以同时有效，但对于半双工的芯片，同一时间只能一个有效。当传输的距离很长时，而双方信息的交换又不是很频繁时都是采用半双工方式，这样可以节省一对传输用线。空调一般都是使用半双工方式。此种方式下的系统中每个通讯设备均有发送器和接收器，由电子开关切换，两个通讯设备之间只用一根通讯线相连接，通讯双方都可以接收或者发送，但同一时刻只能单向传输。RS-485通信电路原理图如图2所示。

图2 RS-485通信电路原理图

3.手机远程控制功能

3.1 短信控制功能

根据软件预设的指令格式要求，通过普通手机或定制手机发送短信息到GSM模块控制器的SIM卡，则可收到返回信息并实现相应操作，可控制空调开、关机，选择制冷、制热、除湿和通风模式，调节风速，设置室内环境温度，查询空调当前状态，连接或取消服务热线，并具有指令格式查询和睡眠设置，以及返回故障信息的功能。

程序中预设的指令格式简单易懂，可同时实现多项功能的控制，将常用控制功能预设了快捷指令，方便操作[3]。

3.2 定制手机界面操作

定制手机按触摸屏或通过方向键选中图标后，按确认键进入空调控制主界面。通过空调控制主界面，可进行空调功能、用户设置和云服务相关设置。

在空调功能界面中，可最多选择四台空调分别进行远程控制，包括开关机、模式选择，温度设置，风速调节、睡眠功能开启或关闭以及当前状态显示。在空调设置界面中，可设置4台空调号码和6个用户的手机号码，且只有一个手机号码有权限修改空调和手机号码。在云服务设置中，用户可选择志高云服务功能，进行用户个性化睡眠设置。个性化睡眠设置包括默认、儿童优选、老人优选和自定义睡眠设置，其中，默认、儿童优选和老人优选的温度设置值随时间变化情况为固定值，可根据用户需要进行选择，自定义睡眠设置在制冷模式下各设置点可在0～+7间设置，在制热模式下各设置点可在-7～0间。在自定义界面中，设置点1用于设置第1小时变化温度，设置点2用于设置第2小时变化温度，设置点3用于设置第4小时变化温度，设置点4用于设置第7小时变化温度，且每个设置点变化温度不累计。

4.天线反射损耗测试

由于远程控制器安装在空调内部，可能受金属板影响，因此本试验分别对远程控制器不加金属板和加金属板时的天线反射损耗进行测试。实测不加金属板和加金属板时天线的反射损耗与频率之间的关系曲线分别见图3和图4，由图可见，曲线较好，反射损耗符合设计要求[4]。

图3 不加金属板时天线的反射损耗

图4 加金属板时天线的反射损耗

5.结束语

本设计以GSM模块作为信息传输平台，以PIC18F26K22作为微处理器来实现远程数据采集和远程控制，不仅用户可以通过手机发送信息远程控制空调，空调相关信息也能及时发送到用户手机上。本文介绍了系统基本设计方案，M72模块、通信电路和手机远程控制功能，并通过试验验证了GSM模块天线反射损耗符合设计要求，具有较好的实用价值。

[1]孙耀吾.基于技术标准的高技术企业技术创新网络研究[D].湖南大学，2007.

[2]落红卫.GSM短消息监控原理与实现[J].电信网技术，2007，04.

[3]曹恩欣.GSM_MODEM短信收发软件论述[A]；第二十五届中国（天津）2011 IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C].2011.

[4]马捷.无线通信系统中天线的优化与设计[D].西安电子科技大学，2011.