基于NL-2007 GSM模塊的CO氣體監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)

1 引言

　　CO氣體濃度監(jiān)測(cè)儀是用來(lái)測(cè)量相關(guān)環(huán)境空氣中CO含量的便攜式智能儀器。介紹基于NL-2007 GSM模塊的CO氣體監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)，其主要特點(diǎn)是能夠應(yīng)用SMS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。對(duì)無(wú)線通訊模塊NL-2007進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并給出NL-2007短信遙控報(bào)警模塊在CO氣體監(jiān)測(cè)儀中的應(yīng)用。

　　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(chǔ)器等部分組成，負(fù)責(zé)處理GSM蜂窩設(shè)備中的音頻、數(shù)據(jù)和信號(hào)，內(nèi)嵌的軟件部分執(zhí)行應(yīng)用接口和所有GSM協(xié)議站的功能?；鶐幚砥靼涓C無(wú)線部分的所有模，數(shù)轉(zhuǎn)換功能，為滿足GSM、PCS蜂窩用戶市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的要求.在不用外接電路的情況下就能支持FR、HR和EFR語(yǔ)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(shè)備.這種蜂窩設(shè)備的應(yīng)用部分構(gòu)成人機(jī)接口(MMI)。通過(guò)串口(RS232)可接入NL-2007。NL-2007通過(guò)40針ZIF連接蜂窩應(yīng)用部分，ZIF連接器提供控制數(shù)據(jù)、音頻信號(hào)和電源線的應(yīng)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(dá)3 A.故外加穩(wěn)壓器件必須達(dá)到足以提供該額定電流的條件。在該終端中。采用LM2596型開關(guān)電源完成12V到5V的轉(zhuǎn)換.作為NL-2007終端的電源。必須注意的是。由LM2596完成開關(guān)電源轉(zhuǎn)換需要大功率的電感器和電容器.以提高儲(chǔ)能能力.滿足NL-2007的耗電要求。

　　3 CO氣體監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　具有GSM短消息收發(fā)功能的便攜式CO氣體濃度監(jiān)測(cè)儀的結(jié)構(gòu)如圖1所示。筆者研制的監(jiān)測(cè)儀主要用于公共場(chǎng)所及某些生產(chǎn)車間空氣中CO濃度的監(jiān)測(cè).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(xué)株式會(huì)社生產(chǎn)的NAP一505型電化學(xué)式傳感器。傳感器輸出電流與CO氣體濃度成線性關(guān)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(zhuǎn)換成0 V～O.7 V的電壓,以保證當(dāng)CO濃度在0~10-3時(shí)A3的輸出為0 V～2.5V,以滿足MD轉(zhuǎn)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(jìn)行補(bǔ)償，溫度經(jīng)過(guò)補(bǔ)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(guò)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(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送人U2(89LV/51)單片機(jī)，存儲(chǔ)在U7(AT24C08)中。CO氣體濃度監(jiān)測(cè)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(guò)短消息收發(fā)模塊與控制中心通信。4 單片機(jī)對(duì)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(shè)備(DCE)來(lái)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(shè)備(DTE)進(jìn)行連接。如圖l所示.NL-2007的BXDO對(duì)應(yīng)單片機(jī)的。RXD,NL-2007的TXD0對(duì)應(yīng)單片機(jī)的rXD。TE35數(shù)據(jù)接口工作在CMOS電平(2.65 V)，單片機(jī)對(duì)FC35的控制和通信信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)中通過(guò)7404型OC門電路完成電平轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)加電后，為使NL-2007進(jìn)人工作狀態(tài).必須給IGT加一延時(shí)大于：100 ms的低脈沖.電平下降持續(xù)時(shí)間不能超過(guò)100 ms。啟動(dòng)后IGT應(yīng)保持高電平(3.3 V)。驅(qū)動(dòng)IGT時(shí)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(shí)際上是一個(gè)串行異步收發(fā)器，符合ITU—RS232接口標(biāo)準(zhǔn)。它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和l位停止位.無(wú)校驗(yàn)位.波特率為300 b/s~115 kb/s可選.筆者給系統(tǒng)設(shè)置的是9600 b/s。ZIF連接器給SIM卡接口提供6針.其中CCIN用來(lái)檢測(cè)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(jī)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(shè)置串口速率、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)登陸及設(shè)置短信模式為PDU模式。

　　5 短信收發(fā)的實(shí)現(xiàn)

　　NL-2007采用AT賀氏指令。單片機(jī)可以通過(guò)正確的AT指令對(duì)NL-2007模塊進(jìn)行初始化短消息的接收和發(fā)送。對(duì)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(dòng)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(jìn)行短消息的接收和發(fā)送。NL-2007啟動(dòng)后自動(dòng)給單片機(jī)發(fā)送~SYSSTART,表示模塊可以正常工作,然后通