基于NL-2007 GSM模塊的CO氣體監測儀設計

1 引言

　　CO氣體濃度監測儀是用來(lái)測量相關(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氣體監測儀的設計，其主要特點(diǎn)是能夠應用SMS進(jìn)行數據傳遞。對無(wú)線(xiàn)通訊模塊NL-2007進(jìn)行了詳細介紹，并給出NL-2007短信遙控報警模塊在CO氣體監測儀中的應用。

　　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(zhuān)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、數據和信號，內嵌的軟件部分執行應用接口和所有GSM協(xié)議站的功能?；鶐幚砥靼涓C無(wú)線(xiàn)部分的所有模，數轉換功能，為滿(mǎn)足GSM、PCS蜂窩用戶(hù)市場(chǎng)日益增長(cháng)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.模塊內的天線(xiàn)電纜連接到GSC類(lèi)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(guò)串口(RS232)可接入NL-2007。NL-2007通過(guò)40針ZIF連接蜂窩應用部分，ZIF連接器提供控制數據、音頻信號和電源線(xiàn)的應用接口。終端系統的工作電壓為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(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)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(mǎn)足NL-2007的耗電要求。

　　3 CO氣體監測儀系統的結構

　　具有GSM短消息收發(fā)功能的便攜式CO氣體濃度監測儀的結構如圖1所示。筆者研制的監測儀主要用于公共場(chǎng)所及某些生產(chǎn)車(chē)間空氣中CO濃度的監測.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(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(xiàn)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)轉換成0 V～O.7 V的電壓,以保證當CO濃度在0~10-3時(shí)A3的輸出為0 V～2.5V,以滿(mǎn)足MD轉換器U.I(ADS7822)的輸入要求。OP90具有內部調零電路.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B為3 435 K的NTC熱敏電阻器進(jìn)行補償，溫度經(jīng)過(guò)補償后.其輸出在一10℃~50℃范圍內能夠滿(mǎn)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轉換后的數據送人U2(89LV/51)單片機，存儲在U7(AT24C08)中。CO氣體濃度監測儀的液晶顯示模塊可以顯示濃度值和濃度變化曲線(xiàn).并通過(guò)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

　　本系統只使用短消息收發(fā)功能.因此只使用NL-2007的數據輸入，輸出接口。需要注意的是NL-2007是作為數據通訊設備(DCE)來(lái)連接的，而不是像一般調制解調器作為數據終端設備(DTE)進(jìn)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數據接口工作在CMOS電平(2.65 V)，單片機對FC35的控制和通信信號進(jìn)行電平轉換。本系統中通過(guò)7404型OC門(mén)電路完成電平轉換。系統加電后，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.電平下降持續時(shí)間不能超過(guò)100 ms。啟動(dòng)后IGT應保持高電平(3.3 V)。驅動(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的數據輸入/輸出接口實(shí)際上是一個(gè)串行異步收發(fā)器，符合ITU—RS232接口標準。它有固定的參數：8位數據位和l位停止位.無(wú)校驗位.波特率為300 b/s~115 kb/s可選.筆者給系統設置的是9600 b/s。ZIF連接器給SIM卡接口提供6針.其中CCIN用來(lái)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )登陸及設置短信模式為PDU模式。

　　5 短信收發(fā)的實(shí)現

　　NL-2007采用AT賀氏指令。單片機可以通過(guò)正確的AT指令對NL-2007模塊進(jìn)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(chǎng)家提供驅動(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)給單片機發(fā)送~SYSSTART,表示模塊可以正常工作,然后通