单片机+GSM全自动电饭锅远程控制方案

由于电饭锅信息传输的数据量少，时效性要求不是很高，因此系统主要采用基于GSM网络提供的短信业务。它的原理如下：手机通过GPRS网络发送控制短信到GSM模块中，单片机通过读GSM模块取得控制命令字并解析得到明确的命令信息，控制继电器动作，完成对电饭锅的控制并以短消息的形式将命令执行情况通过GSM模块反馈到用户的手机上。

系统的硬件构成

图1 系统结构图

全自动电饭锅的设计

传统的电饭锅无论是保温自动式、定时保温式、还是新型的微电脑控制式，在实时方面已得到长足的发展，但仍然存在明显的缺陷与不足，如定时时间过长会影响饭的口感等，有效地解决目前电饭锅存在的各种缺陷，是创新与发展的方向。其中电饭锅的全自动化和远程智能控制是未来电饭锅技术发展的一个方向，要实现电饭锅全自动控制，全自动电饭锅是前提，本文结合全自动洗衣机的设计思想，在传统电饭锅的基础上，通过增加适当的机械装置，设计出来的全自动电饭锅如图2所示。

图2 全自动电饭锅机械结构

放米装置由电磁铁和档杆构成，电磁铁同样选用HCNE1-1039，档杆由可逆电机控制，可以升降，采用行程开关限位，实现电饭锅锅盖的开闭。加水装置由电磁阀和进水管构成，电磁阀选用2W160-15.总的机械动作有储米、取米、淘米、放米以及加水等，单片机接收到控制命令后通过I/O输出高低电平控制继电器来实现。

电源模块设计

GTM900C在上电启动，登陆GPRS网络，发送数据等过程中，通常有较高的电流消耗［3］，最高达2A，故电源芯片必须满足至少2A的最大电流供给。电源电路主要由MIC29302-BT组成，其芯片产生3.8V电压，给单片机和GTM900C模块供电，如图3所示，该电路基本能满足条件。另外1脚是使能端，可接到单片机端口使在不进行联网时芯片不工作，降低功耗。

图3 3.8v电源输出电路

单片机模块设计

系统MCU选用美国德州仪器公司生产的MSP430系列单片机MSP430F149.它是一款低电压（1.8~3.6V），高性能16位单片机，其中断源多，可以任意嵌套，使用时很灵活。此单片机还具有低功耗空闲和掉电模式，支持软件设置睡眠和唤醒，能满足本系统需求。

GSM模块设计

出于制作成本和兼容性的考虑，系统采用华为公司的GTM900C芯片，由于单片机的I/O口逻辑电平为3.6V，与GTM900C的I/O口2.85V的逻辑电平相差不大，所以无需电平转换就能进行硬件对接。GSM模块和单片机的连接较简单，将两者串口接好，在单片机端将串口参数设置好即可发送相应的AT指令对模块进行操作。GSM模块与单片机的连接情况如图4所示。通信速率为9600Kb/s，采用8位异步通信方式。

图4 GSM与单片机连接原理

系统上电以后，单片机启动GTM900C，查询SIM卡状态，再控制GTM900C完成模块初始化单片机进入睡眠状态。当有新短消息到达时，由GTM900C模块向单片机发送指令唤醒，单片机读取短信内容并解码，I/O口输出高低电平，控制继电器动作，完成对电饭锅的控制，处理完毕后用指令将短信从SIM卡中删除，然后重复上述过程。

状态检测与控制模块设计

本模块主要包括状态检测电路和智能控制电路，状态检测电路主要是采集电饭锅的故障信息与完成状态信息，分别有“开始煮饭”，“煮饭结束”，“出现故障”等，各模块采集的数据通过统一的SPI总线传输给单片机，由单片机根据各状态数据编码后经GPRS网络发送至手机中。智能控制模块包括机械控制和煮饭控制两部分。机械控制主要通过单片机的I/O口输出高低电平控制继电器来实现，系统选用HF32FA/005-HS型继电器，单片机与固态继电器的接口如图5所示，图中驱动电路是为了提高单片机驱动能力和抗干扰能力。

图5 电磁铁驱动电路

煮饭控制主要是实现电饭锅的煮饭方式的选择，包括“精煮”，“快煮”，“稀饭”，“蒸煮”，“粥”等方式，本系统以“美的FD302”智能电饭锅的控制电路和加热电路为基础，外加继电器实现煮饭方式的选择，单片机由相应的I/O口输出高低电平控制相应继电器接通，短时间后，继电器断开，以实现电饭锅煮饭方式选择的全自动按键功能。

软件设计

软件设计主要任务是编写应用程序，本系统的应用程序重点是单片机的程序，其实现的主要功能包括以下几方面：

（1）对GSM模块的初始化;

（2）智能控制;

（3）数据通信。

GSM 模块是系统中最关键的部件之一，因此对它的初始化操作必须十分仔细。单片机通过串口向GTM900C模块写入相应的AT设置命令，进行初始化，使模块成功粘附在GPRS网络上，获得网络运行商分配的动态IP地址，与目的终端建立连接。

图6 主程序流程图

该系统用GTM900C发送和接收短信，用单片机 MSP430F149控制电饭锅工作，无需其他设备，用户使用普通手机即可方便发送中文指令短信远程遥控电饭锅，并能及时地以短信的形式收到电饭锅对用户指令执行情况的反馈信息。该系统已应用在“电饭锅节能与远程控制技术研究及开发”项目中。如用RF芯片进行扩展，则可使全部家用电器接入因特网络，实现家居的智能化，应用非常广泛。