基于TC35短消息模塊的瓦斯濃度警告器的設計

　　摘要：基于GSM通訊技術(shù)，以ARM微控制器LPC2109為核心，通過(guò)控制瓦斯濃度傳感器CO-BF采集工作環(huán)境的瓦斯濃度，再將達到警告級別的濃度值通過(guò)TC35短消息模塊發(fā)送出去的方案。從硬件搭建和軟件設計出發(fā)，介紹了瓦斯濃度警告器的實(shí)現。為瓦斯濃度的實(shí)時(shí)采集及預警提供了更加有效的解決方案。

　　引言

　　由于短消息具有內容直觀(guān)，傳輸距離遠，用戶(hù)無(wú)需建立信號中轉站，如今在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應用。本文通過(guò)GSM模塊TC35的短消息功能實(shí)現了瓦斯濃度信息的遠距離發(fā)送。

　　硬件電路的設計方案

　　系統總體方案
　　硬件設計原理框圖參見(jiàn)圖1?！　?/p>

 

　　GSM模塊的選擇
　　GSM模塊采用Siemens公司的TC35，可以快速安全可靠地實(shí)現系統方案中的數據、語(yǔ)音傳輸，短消息服務(wù)(SMS)和傳真功能。模塊的工作電壓為3.3～4.8 V，可以工作在900 MHz和1800 MHz兩個(gè)頻段。具有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、傳真。通過(guò)40PIN的ZIF連接器，實(shí)現電源連接、指令、數據、語(yǔ)音信號、及控制信號的雙向傳輸。模塊集射頻電路與基帶于一體，其主要組成結構分為6個(gè)部分：GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器及天線(xiàn)接口。

　　微控制器芯片的選擇
　　因為需要通過(guò)串口給TC35模塊發(fā)送數據和命令，所以需要選擇一個(gè)合適的帶有串口通訊功能的微控制器來(lái)作為設計的主控芯片。設計選用NXP公司的LPC2109微控制器。

　　LPC2109有8K的RAM空間和64K的Flash空間，足以燒寫(xiě)和運行相關(guān)代碼，工作溫度-40℃～+85℃，適合工作在各種惡劣環(huán)境中。內核運行頻率可達60MHz，內部集成一個(gè)IIC通訊模塊，兩個(gè)SPI通訊模塊，兩路32位定時(shí)器模塊，四路10位A/D轉換模塊，四路外部中斷接口，六路PWM通道并有12個(gè)外部中斷引腳以及46個(gè)GPIO接口。

　　瓦斯濃度采集模塊
　　設計選用Alphasense公司的CO-BF型一氧化碳傳感器。該傳感器的測量范圍為5000ppm，靈敏度80～120nA/ppm， 響應時(shí)間小于30秒，線(xiàn)性范圍為-15ppm至+15ppm，分辨率為0.5ppm尺寸，工作溫度為-30～50℃，工作濕度為15～90%RH。以上參數非常適合設計的需要。

　　設計通過(guò)CO-BF型傳感器采集現場(chǎng)CO濃度模擬信號， 經(jīng)主控芯片LPC2109的A /D轉換模塊變成數字量，并通過(guò)做相應的處理后判斷轉換值是否超過(guò)預警濃度值。若超出預警值，則通過(guò)斷電控制模塊斷開(kāi)電源，并通過(guò)LPC2109的串口模塊向TC35模塊發(fā)送報警短消息到指定接收的SIM卡上。