sistema de control mediante mensajes sms y microcontroladores

Facultad de Ingeniería - UNMDP Sistema de Control mediante mensajes SMS y microcontroladores
SISTEMA DE CONTROL MEDIANTE MENSAJES SMS
Y MICROCONTROLADORES
Resumen—Este trabajo tiene por objeto comentar
el desarrollo de un Sistema de Control por
mensajes SMS que permite controlar dos salidas y
adquirir dos entradas analógicas de un
microcontrolador. Esto permite realizar actuaciones
sobre equipos o sistemas comandados a distancia y
lograr tener conocimiento del estado de dos de sus
variables. El sistema establece una transferencia de
datos entre un microcontrolador PIC 16F873 y un
Teléfono Celular Receptor que actúa como
interlocutor entre el Usuario y el Dispositivo de
Control. Dicha transferencia utiliza como base a los
Comandos AT, que permiten enviar mensajes, leer
la agenda, programar determinadas funciones y
demás operaciones comunes a todos los teléfonos
celulares que soporten este protocolo. Se obtuvo
un equipo sofisticado, económicamente accesible,
utilizando exclusivamente componentes de bajo
costo disponibles en plaza, aplicable a cubrir
necesidades, desde básicas hasta más sofisticadas.
I-INTRODUCCIÓN
Los teléfonos celulares representan uno de los
medios de comunicación que más crecimiento han
tenido en los últimos años. Según datos del INDEC
del mes de Abril de 2008, existen en Argentina 42
millones de celulares activos y se envían más de 50
millones de mensajes de texto por día. La tendencia
actual es incorporarle servicios adicionales como el
MP3, MP4, cámaras digitales, internet, etc.
Así, la disponibilidad de estas nuevas tecnologías es
potencialmente útil para crear aplicaciones que
resuelvan problemas, desde los más simples hasta
los más complejos.
En este trabajo se creó un sistema que permite
controlar, a partir de mensajes de texto SMS,
procesos relacionados a un microcontrolador tipo
PIC. Para esto se implementó una comunicación por
datos entre un Teléfono Celular Receptor y el
microcontrolador, utilizando para ello los
denominados Comandos AT.
Autor: GONZALO SANSONE
Director: ING. WALTER GEMÍN
Carrera: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
-Mar del Plata, Agosto 2008-
II-MENSAJES SMS Y COMANDOS AT
El servicio de mensajes cortos o SMS es una función
disponible en los teléfonos móviles que permite el
envío de mensajes de texto entre una estación móvil
(MS) y otra entidad (SME) a través de un centro de
servicios (SC) (Figura 1).
Figura 1. Servicio SMS
Desde hace algún tiempo, las compañías que
fabrican teléfonos celulares están ofreciendo la
posibilidad de que sus equipos dispongan de puertos
para la transferencia de datos con otros dispositivos.
Para esto, la tecnología móvil GSM ha adoptado
como estándar el lenguaje de comunicación utilizado
para la configuración de los terminales módem: los
Comandos AT. Este juego de instrucciones
codificadas permite configurar y controlar a los
teléfonos móviles desde un equipo conectado por
datos, realizando acciones tales como: generar
llamadas, leer y escribir la agenda, enviar mensajes
SMS, entre otras.
Las empresas fabricantes de teléfonos móviles
detallan en documentos escritos los Comandos AT
soportados por sus equipos. En este proyecto se
utilizó como medio para la Tx y Rx de Comandos AT
un celular marca Nokia, por lo que se hará referencia
a los comandos utilizados por esta firma en
particular.
Existen dos formas de visualizar el mensaje recibido
cuando éste sea trasmitido hacia el dispositivo que
lo esté monitoreando: modo texto y modo PDU. En
el modo texto, el mensaje se encuentra
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decodificado, mientras que en el modo PDU el
mensaje está compuesto por una cadena de
caracteres codificada al formato Semi-Octetos
Decimales. En el proyecto se trabajó con el modo
texto, donde un mensaje recibido es visualizado de
la siguiente manera:
+CMT: "02266671234",,"08/05/05,18:50:05-
12"
hola
Se pueden distinguir el número del teléfono del
celular que envió el mensaje y el contenido
decodificado. Estos datos son los utilizados en el
proyecto de referencia.
Para transmitir un mensaje SMS por Comandos AT
se utiliza una codificación del siguiente tipo:
[TX1] - at+cmgs="2266671234",129
[RX1] - at+cmgs="2266671234",129
>
[TX2] - hola_
[RX2] - hola_
+CMGS: 178
OK
Primero, se envían los datos del destinatario del
mensaje [TX1]. Luego, una vez que el celular
responde y marca el prompt [RX1], se envía el
contenido del mensaje seguido de la sigla
[TX2]. La respuesta obtenida indica la correcta o
incorrecta recepción del SMS en destino [RX2].
III-DESCRICPCIÓN DE LA APLICACIÓN
La Figura 2 muestra el esquema del sistema
implementado. Se distinguen dos partes principales:
un Usuario, poseedor de un Teléfono Celular que
utilizará para generar las ordenes y recibir las
respuestas, y un Sistema compuesto por un Teléfono
Celular Receptor y un Dispositivo de Control. La
comunicación entre estos dos últimos se desarrolló a
partir de un cable de datos, en forma serie
asincrónica.
La aplicación tiene como objetivo principal habilitar
o deshabilitar dos Puertos (salidas) por medio de
mensajes SMS, disponibles en el microcontrolador
PIC16F873, componente principal del Dispositivo de
Control. Permite además sensar simultáneamente
dos de sus entradas, detectando si éstas fueron
activadas o no en algún momento. En caso de
producirse un cambio en el estado de alguna de
ellas, el sistema enviará un SMS al Usuario
notificando lo ocurrido.
Figura 2. Esquema del sistema
Además del control sobre las entradas y salidas, se
implementaron otras funciones que permiten una
mayor interacción entre el Usuario y el Sistema.
Estas son:
1. Interrogación sobre el estado de los
Puertos. Permite conocer en cualquier
momento si los Puertos se encuentran
activados o no a partir del envío de un SMS.
2. Dos Usuarios habilitados. Sólo dos Usuarios
pueden controlar el Dispositivo. Estos serán
aquellos cuyos números de teléfono móvil
se encuentren almacenados en las dos
primeras posiciones de la agenda del
Teléfono Celular Receptor.
3. Verificación de números de teléfono. El
sistema verifica, por comparación con las
posiciones 1 y 2 de la agenda, si el número
de teléfono del cual proviene el mensaje
está habilitado o no. De no estarlo enviará
un SMS al remitente informando que no
tiene acceso.
4. Verificación del mensaje SMS. El sistema
verificará el mensaje alfanumérico recibido
y establecerá si el comando escrito es o no
correcto. Esto se hace a partir de la
comparación digito a digito con los códigos
preestablecidos almacenados en el
microcontrolador.
5. Respuesta a los mensajes recibidos. A fin
de informar al Usuario si el Sistema se
encuentra operativo, siempre se genera una
respuesta ante cada mensaje SMS recibido
en el Teléfono Receptor.
Se describe a continuación los comandos habilitados
para el control del Sistema:
A. PUERTOS
P1E: Puerto 1 Encendido
P1A: Puerto 1 Apagado
P2E: Puerto 2 Encendido
P2A: Puerto 2 Apagado
B. ESTADO DE PUERTOS
EP1: Estado de Puerto 1
EP2: Estado de Puerto 2
C. SEGUNDO NÚMERO
HN2: Habilitar Número 2
DN2: Deshabilitar Número 2
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Cada vez que uno de estos comandos ingrese en el
Sistema se generará una respuesta que será enviada
al teléfono celular remitente. Entre estos envíos se
incluyen también las notificaciones sobre las
modificaciones en las Inputs sensadas. Se detallan a
continuación estas transmisiones:
PUERTO 1/2 ENCENDIDO. Respuesta al encendido
de un Puerto.
PUERTO 1/2 APAGADO. Respuesta al apagado de
alguno de los Puertos.
INPUT 1/2 ACTIVADA. Notificación informando que
la Input fue activada.
INPUT 1/2 DESACTIVADA. Notificación informando
que la Input fue desactivada.
NUMERO 2 HABILITADO. El segundo Usuario fue
habilitado.
NUMERO 2 DESHABILITADO. El segundo Usuario fue
deshabilitado.
COMANDO NO DISPONIBLE. El Usuario no puede
controlar esa función.
ERROR MENSAJE. El código del mensaje enviado es
incorrecto.
NUMERO NO HABILITADO. El Usuario no está
habilitado para operar.
IV-CIRCUITO IMPLEMENTADO
El Dispositivo de Control fue desarrollado en base al
microcontrolador PIC 16F873. La elección del mismo
radica en el hecho de que cumple con las
condiciones necesarias para el desarrollo de este
proyecto, permitiendo además poder enviar y recibir
datos en forma serial. Este recurso es indispensable
para lograr la comunicación por Comandos AT entre
el Teléfono Celular Receptor y el Dispositivo de
Control. La Figura 3 presenta el circuito
implementado, donde la alimentación Vdd proviene
de una fuente de continua de 5 volts de salida.
Vdd
R1
10K
D1
D1N4148
Pulsador
XTAL
20 MHz
0
C2
22pF
R2
100
C1
0.1uF
0
0
C3
22pF
0
0
1 MLCR
2
3
4
5
6
7
8 Vss
9 OSC1
10 OSC2
11
12
13
14
PIC 16F873
28
27
26
RB4 25
RB3 24
RB2 23
RB1 22
RB0 21
Vdd 20
Vdd
Vss 19
Rx 18
Tx 17
16
15
0
INPUT 1
1 2
Figura 3. Circuito implementado
Rx Nokia 3220
Entre las partes constituyentes de este esquema se
distinguen: el circuito de Reset, el reloj principal
comandado por un cristal de 20MHz y las
entradas/salidas.
Vdd
R3
10K
2
R5
1k
Vdd
R6
1k
R7
1k
R4
10K
INPUT 2
1 2
74LS04
1
PUERTO 2
PUERTO 1
CONF INICIAL
2
74LS04
1
0
0
DZ1
0
2.7 V
DZ2
2.7 V
Tx Nokia 3220
Fue necesario adaptar los niveles de tensión de las
señales de Tx y Rx del Teléfono Receptor, a fin de
compatibilizarlas con las correspondientes en el
microcontrolador. Esto llevó a la utilización de un
doble negador para elevar el “1” lógico transmitido
por el móvil y un zener de 2.7 volts para limitar los 5
volts entregados como “nivel alto” por el
microcontrolador.
La comunicación entre el Teléfono Receptor y el
Dispositivo de Control se realizó a partir del cable de
datos CA-42. Debido a que el mismo posee una
interfaz de comunicación USB, se debió efectuar una
modificación para poder habilitar la transferencia
serial asincrónica. Esto llevo a que se desconecte un
circuito interno que posee el cable y se lo utilice para
generar la apertura de los puertos de Tx y Rx del
teléfono. La Figura 4 ilustra la modificación realizada.
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Tx Rx
LLAVE DIGITAL
PINES DEL MÓVIL
(CABLE CORRESPONDIENTE)
8 GND (Negro)
7 Tx (Blanco)
6 Rx (Azul)
4 Vout (Verde)
3 ACI (Rojo)
Figura 4. Diagrama del medio de datos
V-PROGRAMA
El programa principal que se almacena en la
Memoria de Programa del microcontrolador, que es
el que desarrolla las operaciones descriptas, fue
escrito en lenguaje Assembler, por considerar que
este brinda una mayor eficiencia del código a la hora
de su compilación y durante la ejecución, comparado
con los lenguajes de alto nivel como el C o el Basic.
El software utilizado para el desarrollo y compilación
del programa fue el MPLAB, de Microchip. Para
grabar los programas al microcontrolador se utilizó
como plataforma el ICPROG y como medio físico
para la grabación el módulo TE-20SE. En la
bibliografía se citan vínculos donde el lector puede
obtener más información sobre estas herramientas.

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Con referencia al programa en sí, el mismo fue
diagramado en una estructura donde se distinguen
cuatro partes básicas:
1. Configuración inicial.
2. Bucle cerrado observando el estado de las
entradas (INPUTS).
3. Interrupción en la recepción de datos
habilitada.
4. Procesamiento del SMS recibido.
La Configuración Inicial tiene en cuenta el proceso
de seteo de los parámetros del microcontrolador y
del Teléfono Celular Receptor, para permitir la
trasferencia por Comandos AT de los datos entre
ambas terminales. Durante este tiempo un LED
intermitente incluido en el Dispositivo de Control
permanecerá encendido.
A partir de un ciclo cerrado de programa se estará
observando el estado que van tomando las entradas
(inputs) y verificando si se producen cambios con
respecto al valor que tenían en el ciclo anterior. De
generarse alguna variación enviará un mensaje al
Usuario informando este acontecimiento.
Durante el proceso de Configuración Inicial se
habilita la interrupción por recepción de datos en el
puerto serie. De generase esto, el sistema atiende la
petición, hace las verificaciones de Usuario y
contenido del mensaje, y realiza las acciones
solicitadas. Un mensaje SMS de respuesta es
generado por el Sistema confirmando lo ejecutado.
VI-CONCLUSIONES
La utilización del monitoreo inalámbrico es una
tendencia que está revolucionando las arquitecturas
de redes industriales, dado que brindan una mayor
versatilidad de diseño y montaje frente a las redes
de tipo cableadas actuales.
El Sistema de Control por SMS implementado
pretende facilitar el control y la supervisión de
equipos siguiendo esta tendencia, quedando abierta
la aplicación específica a criterio del usuario final.
Las posibilidades de mejora de este sistema son muy
amplias y abarcan desde innovaciones en el
dispositivo creado hasta la inclusión de nuevas
funciones para controlar. Estas actualizaciones
brindarán mayor flexibilidad, permitiendo poder
manejar procesos y equipos cada vez más complejos
y conduciendo así a mejores desarrollos tecnológicos
futuros.
VII-BIBLIOGRAFÍA
[1]. “La vertiginosa historia del celular cumple 25
años”. 13/06/2008. Diario Clarín Digital.
www.clarin.com
[2]. “Aplicaciones de los microcontroladores PIC de
Microchip”. Martín Cuenca E., Angulo Usategui, JMª.,
Angulo Martínez J. Editorial McGraw Hill, 1998.
[3]. “Microcontroladores PIC”.
http://perso.wanadoo.es/pictob/micropic.htm
[4]. PIC Diseño Práctico y Aplicaciones. José María
Angulo Usartegui, Ignacio Angulo Martinez. Editorial
McGraw Hill
[5]. “Comunicación Serial Asincrónica”.
http://www.rosocontrol.com/_Download/Cursos/MDK-
B28/Cap_No_08.pdf
[6] Standard GSM 03.40 y 03.41
[7]. SMS and the PDU Format.
http://dreamfabric.com/sms/
[8]. Microchip Enterprise. www.microchip.com
[9]. Software IC-Prog. www.ic-prog.com
[10]. Comandos AT.
http://bluehack.elhacker.net/index.html
[11]. “El servicio SMS: Un enfoque práctico”. Juan
González Gómez. 27 de Junio de 2002
[12]. SMS and the PDU format.
http://www.dreamfabric.com/sms
[13]. Nokia Mobile. www.nokia.com
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