GPRS(General Packet Radio Setvice，通用分組無線服務)是在GSM基礎上發展起來的一種分組交換的數據承載和傳輸方式，在嵌入式系統中應用非常廣泛。由于GPRS通信弼絡實現了聯網和漫游，這樣利用網絡傳輸數據無須再組建專用通信網絡，因此采用短信方式傳輸數據的系統應用將越來越廣泛，這使得以短信方式傳輸控制命令成為可能。ZigBee是最近發展起來的一種短距離無線通信技術。由于ZigBee具有近距離、低功耗、低數據率、低成本等特點，因此適于家庭控制。
        
基于GPRS和ZigBee技術的智能家居解決方案采用以單戶家庭為單元的通信控制模式，在每一個家庭中都安裝一個主控中心(負責用戶控制信號及家電反饋信息的接收和轉發)，及若干個與家電設備相連的分控終端(控制該家庭的所有電器)。主控和分控裝置由家庭總線相連，家庭總線采用ZigBee無線通信方式。此裝置便于家庭獨自管理，安全性、可靠性高。

1 概述

1．1 無線數傳模塊MC35i
        
GPRS通信模塊采用西門子公司的無線數據傳輸模塊MC35i，支持數據、短信、語音和傳真業務。MC35i是新一代GSM／GPRS雙模模塊，完全兼容上一代的MC35、TC35i；采用緊湊型設計，為用戶提供了簡單、內嵌式的無線GPRS連接。MC35i的GPRS永久在線功能提供了最快的數據傳輸速率。

1．2 IP_Linkl270模塊
        
ZigBee無線網絡通信模塊采用赫利訊的IP_Link1270模塊。ZigBee(IEEE802.15.4)技術是最近發展起來的一種近距離、低功耗、低數據率、低成本的雙向短距離無線通信技術，被業界認為是最有可能應用在工控場合的無線方式。Helicomm公司推出的IP_Linkl270是ZigBee的開發工具和產品，包含符合802．15．4標準的2．4 GHz射頻組件、低功耗的8位微控制器、ZigBee網絡軟件和全波長天線，每次接力通信都能在75 m范圍內提供250kbps的速率；支持最新的RS232 mesh透明串行模式，能在網狀或多次跳接(multihop／無線網絡內支持串行數據路由，速率最高可達38．4 kbps。IP_Linkl270是完全符合IEEE802．1 5．4標準與ZigBee規范的2．4 GHz無線收發模塊，射頻部分使用Freescale的MCl3191／13192／13193芯片，MCU使用的是Freescale公司的MC9S08GT60芯片。

2 系統結構和工作原理

2．1 系統結構和功能
        
系統通過GSM手機發送短信命令來讀取三表的數據，并對室內電燈進行控制。分控中心可以檢測外中斷，當有外中斷產生時，分控中心的蜂鳴器發出響聲，這時分控中心會主動向用戶發送短信來提示用戶室內有異常。
        
系統由主控中心與分控終端兩部分組成，如圖1所示。主控中心主要由GPRS模塊通過USB與PC機連接，ZigBee模塊IP_Linkl270通過串口與PC機連接。GPRS通信模塊采用西門子公司的MC35i，負責收發短信的命令；ZigBee無線通信模塊采用赫立訊公司的TP_Link1270，負責控制分控中心的設備，來讀取三表的數值與控制室內燈的開關。


        
分控終端主要由赫立訊公司的IP_Linkl270、新茂公司的SM5964A單片機、天馬的128×64點陣的LCD液晶顯示模塊組成。LCD用于數字的電表、水表、氣表值的顯示；單片機上的鍵盤可以改變三表的值，通過單片機上的串口來控制IP_Linkl270數據的收發，把三表值和室內燈的開關狀態返回到主控中心。
        
系統的主要控制流程如下：
        
①由用戶手機發命令給MC35i模塊，MC35i收到命令后，解釋該命令。解釋完命令后發給主控中心的IP_Linkl270，由該模塊把命令發給相應的分控終端設備，分控終端設備收到命令后作出相應的動作。
②分控終端收到命令后，一是作出相應的動作后向上層作出應答，二是把上層需要的數據通過IP_Linkl270傳給主控中心。主控中心把收到的分控終端信息，通過MC35i以短信形式發送到用戶手機上。
        
該系統主要實現的功能如下：
        
①通過GPRS模塊收發短信，控制室內的三表和電燈開關。如果有盜竊，則可以報警并以短信的形式報告給房主。

②通過發送wat、gas、ele(水，氣，電)3條短信給主控中心，主控中心把這3個命令通過主控制中心的IP_Link1270發送給分控中心的IP_Linkl270。分控中心收到該命令后，把當前的三表的值，通過分控中心的IP_Linkl270發送給主控中心，主控中心把收到的三表的值打包并通過短信的形式發給主機。

③通過發送L11、L2l、L31打開室內不同的三盞燈。

④通過發送L10、L20、L30關閉室內不同的三盞燈。

⑤通過發送L1?、L2?、L3?來查詢這三盞燈的開關狀態。
        
當有人入室盜竊時，報警器就會報警，通過單片機的外中斷，把報警信息主動發送給房主。

2.2 硬件設計原理
        
主控中心、分控中心硬件設計原理分別如圖2和圖3所示。




        
MC35i有40個引腳，其中RXD、TXD必須與ZigBee的RX、TX平行相連進行數據的收發，CCIN(24)、CCRST(25)、CCIO(26)、CCCLK(27)、CCVCC(28)引腳分別與SIM卡的8、2、7、3和1相連．分別表示SIM卡是否置入、SIM卡復位、SIM卡數據、SIM卡時鐘、SIM卡電源。
        
分控中心SM5964A的第1l、lO腳TXD、RXD與ZigBee的第5、4腳TX、RX連接進行數據通信，第P10、P11、P12、P13、P14、P15、P16、P17引腳與鍵盤連接，通過程序控制鍵盤的操作。

2．3 MC35i與IP_Linkl270的軟件調試設計

2.3.1 MC35i軟件調試設計
        
在熟悉AT指令集的基礎上，實現對MC35i與PC機之間通信的調試、電路的調試、短信的收發和查看MC35i發送與接收數據的格式。這里的上位機程序是用VB編寫的串口收發程序。
       
VB語言中MSComm控件是一個串口通信的專用控件。下面是上位機串日程序的主要代碼——響應的Oncomm事件(這里是以二進制數接收的)：



2.3.2 IP_Linkl270的通信
        
下位機主要負責對主控中心的IP_Linkl270發過來的數據進行解碼，解碼后再對用戶所有的數據或要執行的指令進行處理；或者當單片機產生中斷時，主動地向用戶發送信息。
        
下位機的主要功能是通過串口采用AT指令集對IP_Linkl270發送的數據進行收發，并對收到的數據進行解碼。分控中心的IP_Linkl270處理數據流程如圖4所示。


        
下面是判斷是否要讀取水表的數據，打包水表值，并發送的程序：



蜂鳴器相關文章:蜂鳴器原理
燃氣報警器相關文章:燃氣報警器原理