【正文】 目前，國內(nèi)已經(jīng)開始使用的 GSM 模塊有很多，而且這些模塊的功能、用法差別不大。 TC35是 SIEMENS 公司推出的新 代無線通信 GSM 模塊，該模塊支持 GSM 短信服務(wù)，具有功耗低、傳輸速度快、雙頻數(shù)據(jù)接口、集射頻電路和基帶于一體等特點(diǎn)并且大大縮小了用戶產(chǎn)品的體積。設(shè)計(jì)選用 GSM 模塊 TC35i,給出其和 PC 機(jī)的通信電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸。 TC35i與 GSM2/2 兼容、雙頻（ GSM900/GSM1800）、自帶 RS232 數(shù)據(jù)通訊接口，可以方便地與PC 機(jī)、單片機(jī)連機(jī)通訊。該模塊及射頻電路和基帶與一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的 AT 命令接口，可以快速、安全、可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)(Short Message Service)和傳 真，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計(jì)。該模塊的外部接口包括天線接口、電源接口、串行總線接口及 SIM 卡插座。 GSM 模塊通過異步通信接口實(shí)現(xiàn)對(duì) SMS 的控制，接入?yún)f(xié)議一共有 3 種： Block Mode、基于 AT 命令的文本 (TEXT)模式和基于 AT 命令的協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (protocol data unit， PDU) 模式。 TC35 模塊的工作電壓一般在 — ,模塊的供電電壓如果低于 則會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī) ,可以工作在 900MHz 和 1800MHz 兩個(gè)頻段 ,所在頻段功耗分別為 2W(900M)和 1W(1800M)。 模塊有 AT 命令集接口 ,支持文本和 PDU 模式的短消息、第三組的二類傳真、以及 , 的非透明模式。此外 ,該模塊還具有電話簿功能、多方通話以及漫游檢測(cè)功能 ,為用戶提供快速、可靠、安全的文本數(shù)據(jù)和語音數(shù)據(jù)的傳輸。常用工作模式有省電模式、 IDLE、 TALK 等模式。通過獨(dú)特的 40 引腳的 ZIF 連接器 ,實(shí)現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語音信號(hào)、及控制信號(hào)的雙向傳輸。通過 ZIF 連接器及 50Ω天線連接器 ,可分別連接 SIM 卡支架和天線。向計(jì)算機(jī)串口發(fā)送 AT 命令操作 TC35i 模塊的主要步驟如下 8 (1) 利用 OpenComm()函數(shù)初 始化串口 (2) 選擇 TC35i GSM MODEM 的短信息服務(wù)功能 (3) 選擇短消息存儲(chǔ)區(qū) (SIM 卡 /手機(jī)內(nèi)存 ) (4) 選擇接收或發(fā)送短消息的格式 (TEXT 格式 /PDU 格式 ) (5) 設(shè)置 SIM 卡的短信服務(wù)中心號(hào)碼 (6) 當(dāng)所有準(zhǔn)備就緒后才能發(fā)送短信息 (一般發(fā)送一條短信） TC35 模塊主要有六部分組成，分別是： GSM 基帶處理器、 GSM 射頻模塊、供電模塊 (ASIC)、閃存、 ZIF 連接器、天線接口。作為 TC35 的核心 ,基帶處理器主要處理 GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號(hào) ,并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下 ,可支持 FR、 HR 和 EFR 語音信道編碼。 如圖所示 GSM 模塊中電源電路分為充電電池和穩(wěn)壓電源模塊兩部分：充電電池部分主要為整個(gè)系統(tǒng)提供 的工作電壓 ,同時(shí)產(chǎn)生 MAX3238 所需要的高電平；三端電源模塊 LM7806 主要將外部＋ 12V 直流電源轉(zhuǎn)換為＋ 6V,連到 ZIF 連接器的 1 12 引腳 ,在充電模式下 ,為 TC35i提供＋ 6V、 500mA 的充電電源。 啟動(dòng)電路由開漏極三極管和上電復(fù)位電路組成。對(duì)模塊上電 10ms 后 (此時(shí)的電池電壓須大于 3V),為使之正常工作 ,必須在 15 腳加時(shí)長(zhǎng)至少為 100ms 的低電平信號(hào)。 啟動(dòng)后 ,15 腳的信號(hào)應(yīng)保持高電平。 9 傳感器采集模塊 傳感器數(shù)據(jù)信息采集模塊主要是采集外部信息：溫度傳感器及煙霧傳感器是用來感測(cè)外界溫度和煙霧的，若超過溫度限制及檢測(cè)到煙霧，則會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信息；再將這些信息傳 輸?shù)?AT89S52 單片機(jī)控制模塊，以進(jìn)行后面的報(bào)警操作。 溫度傳感器模塊 —— DS18B20 以及其特點(diǎn) （ 1） 單線結(jié)構(gòu)，只需一根信號(hào)線和 CPU 相連 （ 2） 不需要外部元件，直接輸出串行數(shù)據(jù)。 （ 3） 溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間 200ms（典型值）。 （ 4） 可不需要外部電源，直接通過信號(hào)線供電，電源電壓范圍為 ～ 5V。 （ 5） 測(cè)溫精度高，測(cè)溫范圍為： 55℃～ +125℃，在 10℃～ +85℃范圍內(nèi)，精度為 177。℃。 （ 6） 具有非易失性上、下限報(bào)警設(shè)定的功能，用戶可方便地通過編程修改上、下限的數(shù)值。 引腳及管腳功能介紹 DS18B20 的常用封裝有 3 腳、 8 腳、 16 腳等幾種形式。 各引腳功能如下： DQ：數(shù)字 信號(hào)輸入 /輸出端。 GND：電源地端。 VDD：外接供電電源輸入端。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要介紹： DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH 和 TL、配置寄存器等組成。 64 位光刻 ROM 是生產(chǎn)廠家給每一個(gè)出廠的 DS18820 命名的產(chǎn)品序列號(hào)，可以看作為該器件的地址序列號(hào)。其作用是使每一個(gè)出廠的 DS18820 地址序列號(hào)都各不相同，這樣，就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18820 的目的。 DS18B20 中的溫度傳感器完成對(duì)溫度的測(cè)量，輸出格式為： 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼。當(dāng)測(cè)溫精度設(shè)置為 12 位時(shí)，分辨率為 ℃，即 ℃ /LSB。 其中， S 為符號(hào)位， S=1，表示溫度 為負(fù)值； S=0，表示溫度為正值。例如 +125℃的數(shù)字輸出為 07D0H， 55℃的數(shù)字輸出為FC90H。 DS18B20 中的低溫觸發(fā)器 TL、高溫觸發(fā)器 TH，用于設(shè)置低溫、高溫的報(bào)警數(shù)值。DS18B20 完成一個(gè)周期的溫度測(cè)量后，將測(cè)得的溫度值和 TL、 TH 相比較，如果小于 TL，或大于 TH，則表示溫度越限，將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令做出響應(yīng)。需要修改上、下限溫度值時(shí)，只需使用一個(gè)功能命令即可對(duì) TL、 TH 寫入，十分方便。 DS18B20 中的高速暫存器是一個(gè) 9 字節(jié)的存儲(chǔ)器。 開始兩個(gè)字節(jié)為 被測(cè)溫度的數(shù)字量，第 5 字節(jié)分別為 TH、 TL、配置寄存器的復(fù)制，每一次上電復(fù)位時(shí)被重寫。配置寄存器有 R0、 R1 組成，其值決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)、轉(zhuǎn)換時(shí)間等。第 7 字節(jié)為測(cè)溫計(jì)數(shù)的剩余值。第 8 字節(jié)為測(cè)溫時(shí)每度的計(jì)數(shù)值。第 9 字節(jié)讀出的是前 8 個(gè)字節(jié)的 CRC 校驗(yàn)碼，通過此碼，可判斷通訊是否正確。 10 煙霧傳感器模塊 —— MQ2 氣體傳感器 MQ2 煙霧傳感器，在可燃?xì)怏w或煙霧中 MQ2 煙霧傳感器的電阻會(huì)有相應(yīng)的變化。MQ2 氣敏元件由微型 AL2O3 陶瓷管、 SnO2 敏感層 ,測(cè)量電極和加熱器 構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元 件有 6 只針狀管腳，其中 4 個(gè)用于信號(hào)取出， 2 個(gè)用于提供加熱電流。 MQ2 氣體傳感器的優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，性能穩(wěn)定，對(duì)煙霧固體小顆粒靈敏度高，價(jià)格較低。而且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。 MQ2 氣體傳感器的缺點(diǎn)：管腳較多有 6 個(gè)，需要電流提前加熱功能才更好。 結(jié)構(gòu)如圖所示 紅外避障傳感器模塊 紅外避障傳感器 /距離可調(diào) 380cm，這是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器。檢測(cè)距離可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。該傳感器具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、價(jià)格便宜、易于裝配、 使用方便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)器人避障、流水線計(jì)件等眾多場(chǎng)合。 避障傳感器的工作原理，和循跡傳感器工作原理基本相同，利用物體的反射性質(zhì)。在一定范圍內(nèi)，如果沒有障礙物，發(fā)射出去的紅外線，因?yàn)閭鞑ゾ嚯x越遠(yuǎn)而逐漸減弱，最后消失。反之，如果有障礙物，紅外線遇到障礙物，被反射到達(dá)傳感器接收頭。傳感器檢測(cè)到這一信號(hào)，就可以確認(rèn)正前方有障礙物，并送給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行一系列的處 理分析，協(xié) 調(diào)機(jī)器人管家的兩輪工作，完成一個(gè)漂亮的躲避障礙物動(dòng)作。 11 LCD1602 液晶顯示模塊 LCD1602 液晶顯示器模塊，有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等諸多優(yōu)點(diǎn)，最大程度上的方便大家，使得該系統(tǒng)更加人性化。且 LCD1602 液晶顯示器在袖珍式儀表和 低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。故采用 LCD1602 液晶顯示器。 LCD1602 的主要技術(shù)參數(shù) 如下圖 根據(jù)顯示的容量可以分為 1 行 16 個(gè)字、 2 行 16 個(gè)字、 2 行 20 個(gè)字等字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中 的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A”。 LCD1602 的主要功能： 通道點(diǎn)陣 LCD 驅(qū)動(dòng) 。 /輸出信號(hào) :輸出 ,能產(chǎn)生 20 2 個(gè) LCD 驅(qū)動(dòng)波形 。輸入 ,接受 控制器送出的串行數(shù)據(jù)和控制信號(hào) ,偏壓 (V1~V6) 4. 通過單片機(jī)控制將所測(cè)的頻率信號(hào)讀數(shù)顯示出來 主程序圖如下 12 基于單片機(jī)的智能機(jī)器人管家設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)借助最可靠、最成熟的 GSM 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以最直觀的中文短信息形式，直接把報(bào)警信息反映到當(dāng)事人的手機(jī)上。當(dāng)家中出現(xiàn)緊急信息時(shí)，安裝在小車上的相應(yīng)部位的傳感器馬上就能檢測(cè)到，并且立即把信號(hào)傳送到控制中心，經(jīng)過一系列信號(hào)轉(zhuǎn)化后，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)通過 GSM 網(wǎng)絡(luò)傳送到當(dāng)事人的手機(jī)上，即是先把信息送到 SMS 服務(wù)平臺(tái)，而后通過基站傳送出去。整個(gè)傳送過程只需幾秒種的時(shí)間，能夠準(zhǔn)確地通知家中被檢測(cè)出了問題，以便于當(dāng)事人能夠及時(shí)的采取補(bǔ)救措施。 首先，硬 件部分我們從五個(gè)模塊著手，首先是通過傳感器模塊采集到家中的緊急信息，將信息傳到微處理器上，由核心控制模塊 AT89S52 單片機(jī)，轉(zhuǎn)而控制液晶顯示模塊，這樣，發(fā)出報(bào)警短信，再通過 GSM 模塊以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，將報(bào)警信息發(fā)送到當(dāng)事人手機(jī)上，保證當(dāng)事人能夠及時(shí)根據(jù)報(bào)警信息進(jìn)行搶救。 其次，軟件部分在對(duì)芯片的管腳功能和用法以及整個(gè) GSM 網(wǎng)絡(luò)有充分的了解后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)了硬件電路，包括傳感器采集信息電路、單片機(jī)控制電路、 GSM 模塊連接電路，然后再編寫所需要的程序，再通過