基于NL-2007 GSM模塊的CO氣體監(jiān)測儀的設計

介紹基于NL-2007 GSM模塊的CO氣體監(jiān)測儀的設計，其主要特點是能夠應用SMS進行數(shù)據(jù)傳遞。對無線通訊模塊NL-2007進行了詳細介紹，并給出NL-2007短信遙控報警模塊在CO氣體監(jiān)測儀中的應用。

　　1 引言

　　CO氣體濃度監(jiān)測儀是用來測量相關環(huán)境空氣中CO含量的便攜式智能儀器。目前，國內(nèi)CO氣體監(jiān)測儀與控制中心的數(shù)據(jù)通信最常見的是通過CAN總線、RS一485總線或RS一232總線來完成。RS一232總線的通訊距離是12 m，最大可達15.4 m;RS一485總線的通訊距離是1200 m。CAN總線的直接通訊距離最大可達10 km。但無論哪種方式都有距離的限制.而且最終決定了控制中心的固定性。筆者提出一種通過GSM短消息收發(fā)模塊實現(xiàn)與短信中心通信的CO氣體監(jiān)測儀的設計方案。

　　2 NL-2007模塊

　　NL-2007模塊是終端的主要功能部件，由GSM基帶處理器、電源專用集成電路、射頻電路和閃速存儲器等部分組成，負責處理GSM蜂窩設備中的音頻、數(shù)據(jù)和信號，內(nèi)嵌的軟件部分執(zhí)行應用接口和所有GSM協(xié)議站的功能?；鶐幚砥靼涓C無線部分的所有模，數(shù)轉換功能，為滿足GSM、PCS蜂窩用戶市場日益增長的要求.在不用外接電路的情況下就能支持FR、HR和EFR語音和信道編碼。射頻部分基于SMARTi型電路.模塊內(nèi)的天線電纜連接到GSC類型的50Ω 連接器。NL-2007模塊適合最小功率的GSM蜂窩設備.這種蜂窩設備的應用部分構成人機接口(MMI)。通過串口(RS232)可接入NL-2007。NL-2007通過40針ZIF連接蜂窩應用部分，ZIF連接器提供控制數(shù)據(jù)、音頻信號和電源線的應用接口。終端系統(tǒng)的工作電壓為5 VDC。由于NL-2007的突發(fā)耗電電流峰值可達3 A.故外加穩(wěn)壓器件必須達到足以提供該額定電流的條件。在該終端中。采用LM2596型開關電源完成12V到5V的轉換.作為NL-2007終端的電源。必須注意的是。由LM2596完成開關電源轉換需要大功率的電感器和電容器.以提高儲能能力.滿足NL-2007的耗電要求。

　　3 CO氣體監(jiān)測儀系統(tǒng)的結構

　　具有GSM短消息收發(fā)功能的便攜式CO氣體濃度監(jiān)測儀的結構如圖1所示。筆者研制的監(jiān)測儀主要用于公共場所及某些生產(chǎn)車間空氣中CO濃度的監(jiān)測.采用電池作為供電電源.CO傳感器N1選用日本根本特殊化學株式會社生產(chǎn)的NAP一505型電化學式傳感器。傳感器輸出電流與CO氣體濃度成線性關系(UOUT=70 nA±10 nM/l×106)。A1(OP90)可以保證工作電極和參考電極等電位。傳感器輸出OμA～70μA電流經(jīng)Aa(OP90)轉換成0 V～O.7 V的電壓,以保證當CO濃度在0~10-3時A3的輸出為0 V～2.5V,以滿足MD轉換器U.I(ADS7822)的輸入要求。OP90具有內(nèi)部調(diào)零電路.允許儀器放大器提供真正的零輸入零輸出操作。NAP一505的溫度特性用常數(shù)B為3 435 K的NTC熱敏電阻器進行補償，溫度經(jīng)過補償后.其輸出在一10℃~50℃范圍內(nèi)能夠滿足精度要求。Ul(ADS7822)的參考電壓通過5 Ω電阻器和電容器組成的電源濾波器接到Vcc上.濾除電源自身的高頻噪聲。經(jīng)A/D轉換后的數(shù)據(jù)送人U2(89LV/51)單片機，存儲在U7(AT24C08)中。CO氣體濃度監(jiān)測儀的液晶顯示模塊可以顯示濃度值和濃度變化曲線.并通過短消息收發(fā)模塊與控制中心通信。4 單片機對NL-2007模塊的控制

　　本系統(tǒng)只使用短消息收發(fā)功能.因此只使用NL-2007的數(shù)據(jù)輸入，輸出接口。需要注意的是NL-2007是作為數(shù)據(jù)通訊設備(DCE)來連接的，而不是像一般調(diào)制解調(diào)器作為數(shù)據(jù)終端設備(DTE)進行連接。如圖l所示.NL-2007的BXDO對應單片機的。RXD,NL-2007的TXD0對應單片機的rXD。TE35數(shù)據(jù)接口工作在CMOS電平(2.65 V)，單片機對FC35的控制和通信信號進行電平轉換。本系統(tǒng)中通過7404型OC門電路完成電平轉換。系統(tǒng)加電后，為使NL-2007進人工作狀態(tài).必須給IGT加一延時大于：100 ms的低脈沖.電平下降持續(xù)時間不能超過100 ms。啟動后IGT應保持高電平(3.3 V)。驅(qū)動IGT時NL-2007的供電電壓不能低于3.3V，否則NL-2007不能被激活。NL-2007的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實際上是一個串行異步收發(fā)器，符合ITU—RS232接口標準。它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和l位停止位.無校驗位.波特率為300 b/s~115 kb/s可選.筆者給系統(tǒng)設置的是9600 b/s。ZIF連接器給SIM卡接口提供6針.其中CCIN用來檢測SIM卡是否插好.連接器的SYNC腳控制燈的狀態(tài).以此判斷NL-2007的工作狀態(tài)。單片機控制短消息收發(fā)子程序.其流程如圖2所示。其中。初始化工作包括設置串口速率、無線網(wǎng)絡登陸及設置短信模式為PDU模式。

　　5 短信收發(fā)的實現(xiàn)

　　NL-2007采用AT賀氏指令。單片機可以通過正確的AT指令對NL-2007模塊進行初始化短消息的接收和發(fā)送。對短消息的控制有3種模式：Block模式、PDU模式和Text模式。使用Block模式需要廠家提供驅(qū)動支持。目前，PDU模式已取代Block模式，而Text模式不支持中文。因此本系統(tǒng)使用PDU模式進行短消息的接收和發(fā)送。NL-2007啟動后自動給單片機發(fā)送~SYSSTART,表示模塊可以正常工作,然后通過如下AT指令對短消息模塊進行控制：網(wǎng)絡注冊：AT+CREG?設置成PDU模式：AT+CMGF=0發(fā)送SMS信息(PDU)模式：AT+CMGS=019 0DOA0891683108401505f011000d91683167866040f20008a9044f60597dla(發(fā)送時將其轉換為ASCLL碼)。由單片機發(fā)送AT+CMGL;O0D 0A的查詢命令可查詢是否有未讀短消息。返回格式如下：

　　+CMGL：2，0，，260891683108401505F0240D91683167866040F20008507032418095000665E94EOA597DOK

　　接收數(shù)據(jù)格式解釋如下：+CMGL：2，0，，26，(2：第二條;0：未讀);26：短消息的長度

　　6 結束語

　　控制中心具有可移動，覆蓋范圍廣，實時性好，可靠性高，保密性好。以GSM網(wǎng)絡作為無線傳輸網(wǎng)絡，短消息業(yè)務經(jīng)濟實惠，適合遠程移動監(jiān)控中心站的管理.具有很廣泛的應用前景。