第三章 系统硬件设计
系统主要功能为：实现短消息的收发，根据接收到的短消息控制相应的模拟家电，实现对家用电器的远程控制。
它主要由热释人体红外传感器模块、家电控制模块、主控制器、液晶显示模块、GSM通信模块及电源模块等组成。热释人体红外传感器模块的作用是检测是否有人非法进入等信息，负责各类家电的开启与关闭本设计采用远程家电控制模块，主控制的作用是对传感器检测到的信息进行分析处理，判断是否要进行报警，若需要则进行报警，否则继续在主程序中循环，若用户发短信控制家电，主控制器需要解析短信并做相应的动作。测试系统和安装系统以及演示时使用液晶显示模块LCD12864，主控制器的报警通道为GSM通信模块，同时也是用户远程控制的通道，负责信息的接收和发送。通过这几个部分的协调工作，就完成了远程家电控制及防盗功能[8]。
当系统正常工作后，可以通过手机终端发送短信来操控家中电器运作，比如，下班前通过手机操控家中空调、电热水器、电饭煲的启动等，提高了时间利用率，还可以开启或者关闭防盗监控系统，来监测是否有小偷进入住宅，如果发生就会通过TC35无线通信模块自动拨打指定号码进行语音报警。
3.1 核心器件选型
3.1.1 TC35模块
TC35是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块。自带RS232通讯接口,可以方便地与PC机、单片机连机通讯。可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(Short Message Service)和传真。TC35模块的工作电压为3.3—5.5V,可以工作在900MHz和1800MHz两个频段,所在频段功耗分别为2w(900M)和1w(1800M)。
模块有AT命令集接口,支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k,4.8k,9.6k的非透明模式。此外,该模块还具有电话簿功能、多方通话,漫游检测功能,常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特的40引脚的ZIF连接器,实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50Ω天线连接器,可分别连接SIM
8
卡支架和天线。
TC35模块主要由ZIF连接器、GSM射频模块、GSM基带处理器、供电模块(ASIC)、天线接口、闪存等六部分组成。作为TC35的核心，基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下，可支持FR、HR和EFR语音信道编码[9~10]。以下为TC35模块的接口设计。
由图3-1可以看出，TC35接口电路的设计并不复杂。在进行串口设计时，虽然单片机串口管脚的工作电平为TTL电平，TC35模块串口管脚的工作电平却是CMOS电平，但由于单片机的低电平和高电平的逻辑判断电平可以实现与TC35的管脚进行连接，因此单片机的串口线可直接与TC35模块串口进行连接。由于TC35模块的输入管脚需要分别通过10KΩ的电阻将其拉高，因此DTR0和RTS0这两个输出管脚需要接入两个10KΩ的电阻。TC35模块的工作状态控制管脚/IGT也要通过一个电阻拉高，平时该管脚处于不工作状态，为高电平；另外工作状态控制管脚/IGT还同时与单片机的一般I/O端口进行连接，这样通过单片机来实现对TC35模块的工作状态的控制，当TC35模块工作时，需要单片机在该管脚送低电平。TC35模块用来指示GSM模块的工作状态的是SYNC管脚，为了便于指示其工作状态，通常会连接一个指示灯。
JP202VBATT1234567891011121314151617181920VBATT+VBATT+VBATT+VBATT+VBATT+GNDGNDGNDGNDGNDPOWERPOWERVDDAKKU_TEMP/IGTDSR0/RING0RXD0TXD0CTS0TC35_ZIFMICN3MICP2MICN1MICP1EPN1EPP1EPN2EPP2SYNC/PDVDDLPCCGNDCCVCCCCCLKCCIOCCRSTCCINDCD0DTR0RTS04039383736353433323130292827262524232221TBATTR30110K/IGTRXD0TXD0GNDSIMVCCSIMCLKSIMDATASIMRSTSIMPRESR30310KR30210KVBATT图3-1 TC-35_ZIF管脚接口电路
3.1.2 SIM卡电路
SIM 卡是一个装有微处理器的芯片卡，它的内部有5个模块，并且每个模
9
块都对应一个功能：微处理器CPU（8位）、程序存储器ROM（3～8kbit）、工作存 储器RAM（6～16kbit）数据存储器EEPROM（128～256kbit）和串行通信单元。这5个模块被胶封在SIM卡铜制接口后与普通IC卡封装方式相同，SIM卡的存储容量有8KB、16KB、32KB、64KB、甚至1MB等，多为16KB和32KB[11]。其接口示意图如图3-2所示：
图3-2 SIM卡接口示意图
图3-2 所示的图为SIM座接口电路图，由图可以看出SIM座直接与TC35模块的ZIF连接器对应的SIM卡管脚进行连接，在需要的地方加了电容进行滤波处理。当SIM座的管脚7与TC35模块的SIMDATA进行连接时，则用来模拟SIM卡插入的情况；当SIM座的管脚7不与TC35模块的SIMDATA进行连接时，则用来模拟SIM卡没有插入的情况。图3-3为SIM座接口电路。
JP203CCVCCCCRSTC301CCCLK1nfCCGNDCCINCCIN1C302100nfCCGNDCCIOCCVCCC303CCIN1100nf12345678SIMJP201321
图3-3 SIM座接口电路图
10
3.2 单片机电源
3.2.1 电源模块电路图
单片机电源主要为整个系统提供5V工作电压，同时产生其他电路所需要的高电平，它由三端电源模块LM7805将外部双12V交流电源经整流后变成+12V直流电源，最后转换为+5V。如图3-4所示：
图3-4 单片机电源模块
3.2.2 LM7805简介
LM78××系列是用在三端稳压集成电路作正电压输出时用到的器件，它采用TO- 220的标准封装。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏，因此在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器。因为LM78××系列按照固定电压值来设计的，要想获得获得不同的电压和电流，就需要接入适当的外部器件。例如当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个 1.5A，但应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致。LM7805表示输出电压为正5V，其极限输入电压是36V，最低输入电压为输出电压的3-4V以上。×78××系列集成稳压的三个引脚为：1脚为接地端，2脚为输入端，3脚为输出端，其管脚图如图3-5：
11
相关推荐：
loading