油汀式电热取暖器能满足人们日益个性化、舒适化、节能和环保的取暖需求，近年来获得了极其广阔的市场，已成为众多家电厂商的投资新热点。然而目前家用电热取暖器普遍存在控制模式单一、智能化程度不高的缺点。
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基于电器智能化的发展需求，设计一款新颖的具有短信遥控功能的家用智能电热取暖器，该电暖器可通过手机短信遥控开启，并达到设定温度，具有方便性、舒适性、节电等优点。
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电子系统的传统设计手段是当PCB电路板和物理原型制成之后，才能进行软件调试和硬件测试，时期为2～3周，而借助于EDA软件可以缩短产品开发周期。Proteus软件是来自英国Labcenterelectronics公司的EDA 工具软件，它除了有EDA工具的原理图编辑、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是它的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试。因此，利用Proteus软件就可以进行微处理器编程而实现各种控制算法的仿真，直观的观测到被控制对象的效果。
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1 设计方案
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电暖器的智能化主要体现在控制器是以微处理器为核心，通过温度传感器采集室温，通过控制器内部温度控制算法生成控制量去控制功率电路，以实现室温与设定值保持一致的控制目标。该控制器的新颖性体现在用户可以通过手机终端发送短信经GSM 网络将短信传送给控制器的GSM 模块，GSM模块收到短信后通知微处理器，微处理器根据短信内容做出相应的运行处理，如电暖器的开启和关闭、改变温度设定值等。此外它还具有温度显示、散热器表面温度过高保护等功能。
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基于STC89C52单片机的智能电暖器组成。STC89C52单片机是宏晶科技公司推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，无需专用编程器和专用仿真器，可通过串口(RxD/P3.0，TxD/P3.1)直接下载用户程序。温度传感器选用数字化温度传感器DS1820，显示模块选用工业字符型液晶LCD1602，GSM 模块选用华为公司的EM310模块。
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1.1 EM310模块介绍
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智能电暖器短信接收功能的实现主要靠GSM模块。GSM 模块是将GSM 射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM 射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。因此，GSM 模块具有发送SMS短信，语音通话，GPRS数据传输等基于GSM网络进行通信的所有基本功能。简单来讲，GSM 模块加上键盘、显示屏和电池，就是一部手机。
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华为EM310是一款GSM/GPRS无线模块，它使用50-PINB2B连接器接口方式，为外围设备提供以下应用接口信号：UART接口、SIM 卡接口、音频接口、电源接口、USB总线接口、网络状态指示接口等。
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1.2 EM310模块与SIM 卡的连接电路
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EM310基带处理器集成了符合ISO7816-3标准的SIM 卡接口，通过PCB走线将其连接到模块B2B连接器上，为外部SIM 卡座提供SIM 卡接口端子SIM-CLC、SIM-IO、SIM-VCC、SIM-GND 等，EM310模块与SIM 卡的连接电路见图3。EM310的串口RxD/TxD分别连接到STC89C52单片机的RxD/TxD端子。
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2 智能电暖器控制器软件设计
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系统软件采用C语言编写源程序，整个程序采用模块化结构，各部分模块分工明确，包括主程序、定时器T0中断子程序、读取温度子程序、按键中断子程序、串口中断子程序、温度比较子程序、字符串处理子程序等。
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2.1 主程序
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系统上电后先进
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行系统初始化，然后开中断，接着程序进入主循环。主循环中通过判断各标志位，调用各模块子程序实现了温度数据采集，液晶显示等。
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2.2 串口中断服务子程序
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单片机通过串口使用AT 指令来控制EM310收发短信。单片机串口发送数据时，用查询方式发送;而串口接收数据时，采用中断方式，节约单片机资源。即串口每接收到1个字节的数据时，都会产生串口中断服务查询，通知单片机来存放数据。
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2.3 字符串处理子程序
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当串口接收完一个字符串后，就调用字符串处理子程序来处理接收到的数据。字符串处理子程序先检测是不是EM310接收到短信来通知单片机，若是，再判断短信内容是否为onXX或off，若为前者则开机，将目标温度设定为XX ℃;若为后者则关机。
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3 智能电暖器的半实物仿真
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3.1 手机和Proteus联合的半实物仿真平台
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要在Proteus软件下对电暖器控制器进行仿真，遇到了一个SIM 卡的安装及其入网问题。在研究中，将手机用USB线连接到电脑时，在设备管理器下查看到手机占用COM1端口，用串口调试助手向手机发送AT指令，发现可以用串口调试助手控制手机收发短信，于是设计出用手机模拟EM310及SIM 卡。
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基于手机和Proteus软件的半实物仿真平台为：将手机通过USB与PC机相连，其在设备管理器中显示的端口是COM1，然后在Proteus中将与虚拟单片机相连的COMPIM 元件参数设置为COM1，这样COM1收发的数据就传送到虚拟单片机中，实现手机与虚拟单片机的数据交换。单片机是虚拟的，但是模拟EM310及其SIM 卡的手机和GSM 网络则是实物，因此我们称之为半实物仿真平台。
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3.2 智能电暖器控制功能仿真
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搭设完硬件并设置参数，在虚拟单片机中加载入keil编译成的.hex文件，仿真开始。
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(1)当设定温度比实时温度大且相差超过1℃的控制 上电初始化，设定温度被定在20℃，实时温度是14.5℃，这些数值都可以显示在LCD1602上。此时设定温度比实时温度大且相差超过1℃，加热器以最大功率输出，即固态继电器工作周期的占空比为100%，取暖器的工作指示灯常亮。
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(2)设定温度比实时温度大且相差小于1℃的控制 修改温度传感器的实时温度为19.5℃，此时设定温度20℃，比实时温度大且相差小于1℃，单片机调用PID处理模块，输出PWM 波，占空比小于100%，可见取暖器工作指示灯有亮有灭，说明PID调节起作用。
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(3)设定温度小于实时温度时的控制 将温度传感器实时值改为20.5℃，此时设定温度小于实时温度，加热器停止工作，取暖器工作指示灯常灭。
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(4)待机状态 若按下按键1，进入待机状态，LCD1602显示灭，取暖器不工作。
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(5)接受到短信开机信号 用另一部手机给连接到电脑上的手机上发送短信，短信内容为”on22″，然后与PC 机相连的手机接收到短信，可以看到LCD1602 显示器亮了，第一行显示”SMS：15193175721″是短信发送方的号码，第二行显示”on22″是短信内容。
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(6)按短信设定温度工作 再按按键1，使LCD1602由短信显示状态切换至温度显示状态，可以发现此时的设定温度正是短信中设定的22℃，说明此时取暖器已开始按短信设定温度工作。
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若再用手机发送短信，短信内容为”off”，则控制器又将进入待机状态，LCD1602显示灭，取暖器不工作。
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通过以上6种工况的仿真，验证了该智能取暖器控制器的软硬件设计正确，实现了短信远程控制等智能控制要求。接下来就可以制作PCB板，着手物理样机的制作。
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4 结论
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基于GSM 网络设计了一款具有手机短信遥控功能的智能电暖器控制器，基于Proteus软件和手机联合建立了该智能电暖器的半实物仿真模型，并且验证了该设计方案的正确性和软件功能的完善性。手机与Proteus软件联合建立半实物仿真模型的方法，对于开发设计同类智能系统具有很好的参考价值，对于节省开发成本和缩短开发周期都具有重要意义。