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1、本科生毕业论文题 目 基于单片机的机器人管家设计 系 别 计算机与信息工程学院 班 级 姓 名 学 号 答辩时间 2015 年 5 月 计算机与信息工程学院0目 录目 录11 前言31.1 课题研究的背景和意义31.2 国内外的研究现状32 系统硬件电路的设计43 核心控制单元AT89S52处理器43.1 AT89S52单片机的主要性能53.2 AT89S52的功能特性描述53.3 AT89S52的引脚功能与封装64 GSM数字移动通信模块TC3594.1 单片机对TC35模块的控制简介94.2 AT指令的介绍115 传感器数据信息采集模块125.1温度传感器模块DS18B20125.1.1
2、DS18B20特点125.1.2 DS18B20引脚及管脚功能介绍135.2 烟雾传感器模块MQ-2气体传感器145.3 红外避障传感器模块146 LCD1602液晶显示模块157 主程序流程图188 结论19参考文献：20谢 辞21附录1：电路原理图22附录2：设计实物图23附录3：主程序部分24基于单片机的机器人管家设计 指导教师：摘要：研究认为，家庭自动化将向着综合自动化和智能自动化发展，“机器人管家”将成为智能家居中的核心部件和关键。本系统以单片机AT89S52作为核心控制模块，由GSM无线通信模块、传感器数据信息采集模块、液晶显示模块组成。通过传感器模块中烟雾传感器和温度传感器采集相
3、关信号，经A/D转换模块转换成单片机可处理的数字信号，将该信号通过GSM短信模块，借助GSM移动网络，以中文短消息，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。该系统安全保密性高，又不需要组建专用网络和维护网络，网络覆盖面广，因此与传统的监控系统相比有着其独特的优势。关键词：机器人管家； AT89S52单片机；GSM网络；传感器The robot housekeeper design based on single chip microcomputer Tutor：Abstract：Studies suggest that home automation will make progress t
4、oward integrated automation and intelligent control automation; robot housekeeper will become an important member of smart home. This system based on AT89S52 MCUas the core controlmodule , which is consist of the GSM wireless communication module, sensor data acquisition module, LCD module . By coll
5、ecting the smoke sensor and temperature sensor signal sensor module，through the A/D converter module into digital signals which a single chip can handle, the signal is through the GSM SMS module，with GSM mobile network, through Chinese short message, directly to the alarm location is reflected to yo
6、ur mobile phone screen. The theory is very simple and has high security, and there is no need to set up special networks and to maintain them, moreover the area of GSM networks covering is very wide, so this method has many particular advantages over conventional monitoring system. Key words: Robot
7、housekeeper; AT89S52 single chip microcomputer； GSM networks；Sensor；1 前言1.1 课题研究的背景和意义随着电子技术的突飞猛进，单片机控制技术已渐渐渗透到电子技术、仪器仪表、自动控制等各个基础范畴。机器人是一个集环境感知、动态决定与规划、行为控制与执行等功能于一体的智能体，在智能控制及自动化控制系统中都有着广泛的使用。本文所要探究的是以单片机为核心的智能家庭自动化。智能家庭自动化，是当下最热门的科技话题之一。纵观智能家居的历史，三代进化，产品更加贴近普通大众的生活，产品的形态也更加灵活多样，智能化的特征也越来越明显。所谓智能家
8、庭自动化，就是智能化的家庭自动化，也有人叫智能家居，在国外常用Smart Home表示系指利用高智能电子技术来控制家中的电子电器设备或能动地处理其他居家信息的系统。由于科学技术和社会发展条件所限，我们目前的家庭自动化主要限于控制家中的电子电器产品或系统，远没有达到智能自动化的目标和效果。目前，只是家庭自动化的初级阶段。在研究中，本文将透过现状，主要将目光投向以机器人管家为中的未来全智能家庭自动化系统的创建上，目的是将智能家居系统推向全新的网络化和智能化层面。1.2 国内外的研究现状 第一代是家庭自动化技术出现和发展的早期，时间段大约在上世纪80年代初到90年代末。科技的进步总是基于人们对美好事
9、物的向往。80年代以来，有些国家已研制出家用机器人。它可以代替人完成端茶、值班、洗碗、扫除以及与人下棋等工作。家庭机器人管家与一般的产业机器人不同，它应是智能的机器人。它靠各种传感器感觉，能懂人的命令,能做出相应的反应,具有灵活的行动。这种机器人的许多技术问题尚未解决。第二代智能家居系统活跃于本世纪的头一个10年。2006年 6月，微软公司推出Microsoft Robotics Studio，机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显，比尔盖茨预言，家用机器人很快将席卷全球。在国内，家庭自动化一直是各厂家争夺智能家居市场的主战场，我国主要的两大阵营是由海尔主导的e家佳和由联想推动的闪联，两者都
10、获得了工信部的批准，不同的是前者侧重于家庭，后者关注于办公，但最终都聚焦于家庭网络化。随着多种协议和标准的相互竞争，促进了自动化领域的技术繁荣，也推动了智能家居向生活智能化的进程，然而，繁荣的背后也存在着一定的制约因素。目前，市场需要性能稳定、价格适宜、使用方便的智能家庭机器人，这就需要相关企业提供性价比高的实用化、傻瓜化、模块化的智能产品。总结前人的研究成果，提出了基于单片机的机器人管家设计。本文基于单片机及多种传感器原理,AT89S52作为系统检测和控制的核心部分, 小型直流电机L298N作为驱动元件, 实现对机器人小车的智能控制，完成了一个自主式移动机器人的制作。2 系统硬件电路的设计本
11、设计利用烟雾传感器、温度传感器先采集火灾情况，再将报警信息发送给单片机进行处理，然后，LCD液晶显示具体报警信息，由此可以知道具体报警位置及其类型。微处理器通过GSM模块以短信形式将特定报警信息发送于预先设定好的手机号码，通知事主家中安全信息，以便事主及时做出相应措施。 根据系统设计功能的要求，系统可分为4大模块：1)核心控制单元AT89S52模块；2) GSM无线通信模块；3)传感器数据信息采集模块；4)液晶显示模块； 系统原理框图如图2-1所示。液晶显示传感器手机终端GSM传输信息TC35i(GSM短信模块)AT89S52(核心控制)图2-1 系统原理框图3 核心控制单元AT89S52处理
12、器如今，AT89S52作为普通51单片机已广泛应用于各种产品中，其接口简单，方便使用，且功能强大，因此本系统采用AT89S52单片机作为主控制芯片。作为本设计的核心部分之一，由AT89S52担任的主控制器构成了系统的主控模块，它不仅用于设计的硬件实现，对于设计程序的软件输入也起到控制作用，将控制整个机器人管家能否正常工作。3.1 AT89S52单片机的主要性能l 8K字节在系统可编程Flash存储器l 电源工作范围在 4.0V到5.5Vl 1000次擦写周期l 全静态操作：0Hz33Hzl 3级加密程序存储器l 256字节内部RAMl 32个可编程I/O口线l 3个16位定时器/计数器l 8个
13、中断源l 全双工UART串行通道l 低功耗空闲和掉电模式l 掉电后中断可唤醒l 看门狗定时器l 双数据指针l 灵活的在线编程（字节和页模式）l 与各种MCS-51单片机兼容3.2 AT89S52的功能特性描述AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用Atmel公司高密度、非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常
14、规编程器，功能强大的AT89S52可为许多控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。 此外，AT89S52可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，单片机一切工作停止， 直到下一个中断或硬件复位为止。停止芯片其他功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。3.3 AT89S52的引脚功能与封装按照功能，AT89S52的引脚可分为主电源、外接晶体振荡或振荡器以及多功能I/O口、控制和复位等。AT89S52的引脚排列如图3-1所示。图3-1 AT89S52的引脚排列多功能I/O口AT89S52共有四个8位的并行I/O口：P0、P1、P2、P3端口，对应的引脚分别是P0.0P0.7，P1.0P1.7，P2.0P2.7以及P3.0P3.7，共32根I/O线。每根线可以单独用作输入或输出。 P0端口，该口是一个8位漏极开路的双向I/O口。在作为
