基于A(yíng)RM的智能無(wú)線(xiàn)信號變送器的設計
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MAX1162是一款低功耗、16位模數轉換器（ADC），采用逐次逼近型ADC結構，具有自動(dòng)關(guān)斷、1.1μs快速喚醒和兼容于SPI/QSPI/MICROWIRE的高速接口。MAX1162工作于+5V單模擬電源，并且具有獨立的數字電源引腳，允許芯片直接和+2.7～+5.25V的數字邏輯接口。
在最大采樣速度200ks/s下，MAX1162僅吸取2.5mA電流。在200ks/s（最大值）采樣速度下，功耗僅12.5mW（AVDD=DVDD=+5V）。AutoShutdown能在10ks/s速率下將電源電流減小至130μA，在更低的采樣速度下可以減小至10μA以下。
MAX1162的內部結構框圖見(jiàn)圖4。
圖4 MAX1162內部結構圖
② 相關(guān)電路設計
從跟隨器出來(lái)的模擬信號可能夾雜著(zhù)噪聲信號，會(huì )對轉換精度產(chǎn)生影響，因此，在MAX1162前加入濾波電路，盡量減少輸入噪聲的影響。同時(shí)，為了減少對其他電路的影響，增加了0.1μF的去耦電容。電路原理圖見(jiàn)圖5。
圖5 A/D電路原理圖
3 GPRS MODEM接口電路
CMS91 GPRSMODEM是一塊以CMS91GPRS模塊為核心搭配必要外圍電路制成的GPRSMODEM。CMS91模塊是一種雙頻段GSM/GPRS10級模塊，既支持GSM的短信功能，也支持GPRS數據傳輸功能。MODEM提供了標準RS232接口，使用了6根串行通信信號線(xiàn)：TXD、RXD、DTR、CTS、RTS和GND。其通信波特率范圍為2400～115 200b/s。
LPC2136提供了一組完整的9芯（包括地）MODEM信號，我們可以使用其中對應的6根來(lái)與MODEM通信，但由于是3.3V電平邏輯，要與MODEM的RS-232接口連接還需要電平轉換。雖然在本系統中我們所用MODEM使用6根MODEM信號線(xiàn)，但為了兼容其他各型號的串行MODEM，提高本系統的兼容性和升級能力，設計中將LPC2136提供的完整MODEM信號全部進(jìn)行電平轉換，通過(guò)跳線(xiàn)設置選擇實(shí)際應用需要使用的信號線(xiàn)。
用MAX3243進(jìn)行3.3V和RS-232電平轉換。MAX3243是MAXIM公司推出的232電平轉換芯片，其內部含有獨立電荷泵，可以從3.0～5.5V的電源電壓產(chǎn)生2Vcc的RS-232電平，使得其只需外接4個(gè)0.1μF的電容和一路 3.3V工作電源即可正常工作，大大簡(jiǎn)化了電路設計。其具有5個(gè)接收器和3個(gè)驅動(dòng)器，符合標準MODEM信號方向的配置，適合MODEM連接。其電路原理圖如圖6。
圖6 MODEM接口電路原理圖
軟件設計
軟件的編寫(xiě)工作主要有兩個(gè)部分：AD轉換部分和GPRS MODEM部分。
AD轉換部分：模擬部分使用的A/D芯片為標準SPI接口。SPI接口操作比較簡(jiǎn)單，在系統中我們使用IO口模擬SPI總線(xiàn)，按照各芯片規定的操作時(shí)序編寫(xiě)相應的IO口操作程序即可。MAX1162的讀寫(xiě)時(shí)序見(jiàn)圖7。
從時(shí)序圖上可以看出，一個(gè)AD轉換周期從CS信號下降沿開(kāi)始，并在6個(gè)時(shí)鐘節拍后ADC開(kāi)始采集數據。SCLK信號驅動(dòng)著(zhù)轉換過(guò)程并在第8個(gè)時(shí)鐘節拍下降沿開(kāi)始把轉換結果放到DOUT數據線(xiàn)上（高位數據在前），整個(gè)轉換周期需要24個(gè)時(shí)鐘節拍，在讀取轉換結果最低位后，CS被強制拉為高電平，自動(dòng)復位內部寄存器，并使MAX1162進(jìn)入掉電模式。具體程序的編寫(xiě)可參考MAX1162的用戶(hù)手冊。
圖7 MAX1162讀寫(xiě)時(shí)序
GPRS MODEM部分：為了解決終端設備（Terminal Equipment，TE）或數據終端設備（DataTerminal Equipment，DTE）與終端適配器（Terminal Adapter，TA）或數據電路終端設備（DataCircuit TerminalEquipment，DCE）之間通信的問(wèn)題，著(zhù)名通信設備生產(chǎn)商Hayes為此制定了一套指令，現在已成為事實(shí)上的標準并被所有調制解調器制造商采用。這就是常說(shuō)的“AT指令”。AT指令幾乎都是以AT開(kāi)始，以《CR》《LF》結尾的特定的字符串，AT后跟的字母和數字表明AT指令的具體功能。指令集分成標準AT指令集（StandardV.25ATCommands），AT增強指令集（ATCommandsforEnhancedFunctions），傳真指令集（ATCommandsforFAX）等多種。各個(gè)不同的MODEM生產(chǎn)廠(chǎng)商對于特殊的功能集進(jìn)行了相應的增加。
我們使用的CellonCMS91模塊用于發(fā)送短消息的主要AT指令見(jiàn)表2。
表2 常用的短消息AT指令
在本系統中，CMS91模塊與LPC2136的UART1相聯(lián)。LPC2136通過(guò)UART1以字符的形式將AT指令發(fā)給CMS91模塊。在底層驅動(dòng)中我們要完成的任務(wù)就是實(shí)現通過(guò)LPC2136的UART1向GPRS MODEM發(fā)送字符，其中最基本的函數是實(shí)現WRITE MODEM函數。
uint8 ModemWrite（char *Data， uint16 NByte）
{
uint8 err，i;
while（NByte》0）
{
OSSemPend（Uart1Send，0，err）;
for（i=0;i《8;i++）
{
U1THR=*Data++;
NByte--;
if（NByte==0）
{
break;
}
}
}
return ModemState;
}
結束語(yǔ)
系統具備了移動(dòng)網(wǎng)內GPRS終端間互聯(lián)功能和INTERNET接入功能，此外，在結構設計上，充分考慮了樣機系統的開(kāi)放性、可擴展性、易升級性等特點(diǎn)，整個(gè)系統具有很高的性?xún)r(jià)比。實(shí)踐證明了該設計的可行性，但在系統的復位電路、外部時(shí)鐘電路和電源等幾個(gè)部分，本文只提供了一種最簡(jiǎn)單的方案。在實(shí)際應用中，對于較為復雜的現場(chǎng)環(huán)境可以相應添加看門(mén)狗復位電路和獨立電源設計等復雜電路。
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