基于NL-2007 GSM模块的CO气体监测仪的设计

介绍基于NL-2007 GSM模块的CO气体监测仪的设计，其主要特点是能够应用SMS进行数据传递。对无线通讯模块NL-2007进行了详细介绍，并给出NL-2007短信遥控报警模块在CO气体监测仪中的应用。

　　1 引言

　　CO气体浓度监测仪是用来测量相关环境空气中CO含量的便携式智能仪器。目前，国内CO气体监测仪与控制中心的数据通信最常见的是通过CAN总线、RS一485总线或RS一232总线来完成。RS一232总线的通讯距离是12 m，最大可达15.4 m;RS一485总线的通讯距离是1200 m。CAN总线的直接通讯距离最大可达10 km。但无论哪种方式都有距离的限制.而且最终决定了控制中心的固定性。笔者提出一种通过GSM短消息收发模块实现与短信中心通信的CO气体监测仪的设计方案。

　　2 NL-2007模块

　　NL-2007模块是终端的主要功能部件，由GSM基带处理器、电源专用集成电路、射频电路和闪速存储器等部分组成，负责处理GSM蜂窝设备中的音频、数据和信号，内嵌的软件部分执行应用接口和所有GSM协议站的功能。基带处理器包含蜂窝无线部分的所有模，数转换功能，为满足GSM、PCS蜂窝用户市场日益增长的要求.在不用外接电路的情况下就能支持FR、HR和EFR语音和信道编码。射频部分基于SMARTi型电路.模块内的天线电缆连接到GSC类型的50Ω 连接器。NL-2007模块适合最小功率的GSM蜂窝设备.这种蜂窝设备的应用部分构成人机接口(MMI)。通过串口(RS232)可接入NL-2007。NL-2007通过40针ZIF连接蜂窝应用部分，ZIF连接器提供控制数据、音频信号和电源线的应用接口。终端系统的工作电压为5 VDC。由于NL-2007的突发耗电电流峰值可达3 A.故外加稳压器件必须达到足以提供该额定电流的条件。在该终端中。采用LM2596型开关电源完成12V到5V的转换.作为NL-2007终端的电源。必须注意的是。由LM2596完成开关电源转换需要大功率的电感器和电容器.以提高储能能力.满足NL-2007的耗电要求。

　　

 

　　3 CO气体监测仪系统的结构

　　具有GSM短消息收发功能的便携式CO气体浓度监测仪的结构如图1所示。笔者研制的监测仪主要用于公共场所及某些生产车间空气中CO浓度的监测.采用电池作为供电电源.CO传感器N1选用日本根本特殊化学株式会社生产的NAP一505型电化学式传感器。传感器输出电流与CO气体浓度成线性关系(UOUT=70 nA±10 nM/l×106)。A1(OP90)可以保证工作电极和参考电极等电位。传感器输出OμA～70μA电流经Aa(OP90)转换成0 V～O.7 V的电压,以保证当CO浓度在0~10-3时A3的输出为0 V～2.5V,以满足MD转换器U.I(ADS7822)的输入要求。OP90具有内部调零电路.允许仪器放大器提供真正的零输入零输出操作。NAP一505的温度特性用常数B为3 435 K的NTC热敏电阻器进行补偿，温度经过补偿后.其输出在一10℃~50℃范围内能够满足精度要求。Ul(ADS7822)的参考电压通过5 Ω电阻器和电容器组成的电源滤波器接到Vcc上.滤除电源自身的高频噪声。经A/D转换后的数据送人U2(89LV/51)单片机，存储在U7(AT24C08)中。CO气体浓度监测仪的液晶显示模块可以显示浓度值和浓度变化曲线.并通过短消息收发模块与控制中心通信。

　　4 单片机对NL-2007模块的控制

　　本系统只使用短消息收发功能.因此只使用NL-2007的数据输入，输出接口。需要注意的是NL-2007是作为数据通讯设备(DCE)来连接的，而不是像一般调制解调器作为数据终端设备(DTE)进行连接。如图l所示.NL-2007的BXDO对应单片机的。RXD,NL-2007的TXD0对应单片机的rXD。TE35数据接口工作在CMOS电平(2.65 V)，单片机对FC35的控制和通信信号进行电平转换。本系统中通过7404型OC门电路完成电平转换。系统加电后，为使NL-2007进人工作状态.必须给IGT加一延时大于：100 ms的低脉冲.电平下降持续时间不能超过100 ms。启动后IGT应保持高电平(3.3 V)。驱动IGT时NL-2007的供电电压不能低于3.3V，否则NL-2007不能被激活。NL-2007的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU—RS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和l位停止位.无校验位.波特率为300 b/s~115 kb/s可选.笔者给系统设置的是9600 b/s。ZIF连接器给SIM卡接口提供6针.其中CCIN用来检测SIM卡是否插好.连接器的SYNC脚控制灯的状态.以此判断NL-2007的工作状态。单片机控制短消息收发子程序.其流程如图2所示。其中。初始化工作包括设置串口速率、无线网络登陆及设置短信模式为PDU模式。

　　5 短信收发的实现

　　NL-2007采用AT贺氏指令。单片机可以通过正确的AT指令对NL-2007模块进行初始化短消息的接收和发送。对短消息的控制有3种模式：Block模式、PDU模式和Text模式。使用Block模式需要厂家提供驱动支持。目前，PDU模式已取代Block模式，而Text模式不支持中文。因此本系统使用PDU模式进行短消息的接收和发送。NL-2007启动后自动给单片机发送~SYSSTART,表示模块可以正常工作,然后通过如下AT指令对短消息模块进行控制：网络注册：AT+CREG?设置成PDU模式：AT+CMGF=0发送SMS信息(PDU)模式：AT+CMGS=019 0DOA0891683108401505f011000d91683167866040f20008a9044f60597dla(发送时将其转换为ASCLL码)。由单片机发送AT+CMGL;O0D 0A的查询命令可查询是否有未读短消息。返回格式如下：

　　+CMGL：2，0，，260891683108401505F0240D91683167866040F20008507032418095000665E94EOA597DOK

　　接收数据格式解释如下：+CMGL：2，0，，26，(2：第二条;0：未读);26：短消息的长度

　　6 结束语

　　控制中心具有可移动，覆盖范围广，实时性好，可靠性高，保密性好。以GSM网络作为无线传输网络，短消息业务经济实惠，适合远程移动监控中心站的管理.具有很广泛的应用前景。