摘 要：介紹基于NL-2007 GSM模塊的CO氣體監(jiān)測儀的設(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)測儀中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：NL-2007；單片機(jī)；CO氣體濃度監(jiān)測儀；設(shè)計(jì)

1 引言

CO氣體濃度監(jiān)測儀是用來測量相關(guān)環(huán)境空氣中CO含量的便攜式智能儀器。目前，國內(nèi)CO氣體監(jiān)測儀與控制中心的數(shù)據(jù)通信最常見的是通過CAN總線、RS一485總線或RS一232總線來完成。RS一232總線的通訊距離是12m，最大可達(dá)15．4m；RS一485總線的通訊距離是1200m。 CAN總線的直接通訊距離最大可達(dá)10km。但無論哪種方式都有距離的限制，而且最終決定了控制中心的固定性。隨著GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速普及和競爭的日益激烈GSM模塊作為一種主要的GSM網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備。應(yīng)用越來越廣泛，并已開發(fā)出多種前景樂觀的應(yīng)用。如GPS／GSM（SMS）移動(dòng)車輛監(jiān)控定位系統(tǒng)；機(jī)房監(jiān)控、遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)：移動(dòng)性數(shù)據(jù)查詢證券交易和信息查詢；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；移動(dòng)：POS機(jī)和移動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)：移動(dòng)IC卡電話、固定無線接入系統(tǒng)；移動(dòng)性數(shù)據(jù)和Intemet的接入。但是還沒有把短消息模塊應(yīng)用在CO氣體檢測儀器中。筆者提出一種通過GSM短消息收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)與短信中心通信的CO氣體監(jiān)測儀的設(shè)計(jì)方案。

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。基帶處理器包含蜂窩無線部分的所有模，數(shù)轉(zhuǎn)換功能，為滿足GSM、PCS蜂窩用戶市場日益增長的要求。在不用外接電路的情況下就能支持FR、HR和EFR語音和信道編碼。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）。通過串口（RS232）可接入NL-2007。NL-2007通過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 5VDC。由于NL-2007的突發(fā)耗電電流峰值可達(dá)3A。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)測儀的結(jié)構(gòu)，筆者研制的監(jiān)測儀主要用于公共場所及某些生產(chǎn)車間空氣中CO濃度的監(jiān)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0V～O．7V的電壓,以保證當(dāng)CO濃度在0～10-3時(shí)A3的輸出為0V～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 435K的NTC熱敏電阻器進(jìn)行補(bǔ)償，溫度經(jīng)過補(bǔ)償后。其輸出在一10℃～50℃范圍內(nèi)能夠滿足精度要求。U、I（ADS7822）的參考電壓通過5Ω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。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：100ms的低脈沖。電平下降持續(xù)時(shí)間不能超過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、無校驗(yàn)位、波特率為 300b／s～115kb／s可選。筆者給系統(tǒng)設(shè)置的是9600b／s。ZIF連接器給SIM卡接口提供6針。其中CCIN用來檢測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(jī)控制短消息收發(fā)子程序。其中初始化工作包括設(shè)置串口速率、無線網(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,然后通過如下 AT指令對(duì)短消息模塊進(jìn)行控制：網(wǎng)絡(luò)注冊：AT+CREG，設(shè)置成PDU模式：AT+CMGF=0發(fā)送SMS信息（PDU）模式：AT+CMGS=019 0DOA0891683108401505f011000d91683167866040f20008a9044f60597dla（發(fā)送時(shí)將其轉(zhuǎn)換為ASCLL碼）。由單片機(jī)發(fā)送AT+CMGL；O0D 0A的查詢命令可查詢是否有未讀短消息。返回格式如下：+CMGL：2，0，260891683108401505F0240D91683167866040F20008507032418095000665E94EOA597DOK 接收數(shù)據(jù)格式解釋如下：+CMGL：2，0，26，（2：第二條；0：未讀）；26：短消息的長度。

6 結(jié)束語

由NL-2007模塊控制的CO氣體監(jiān)測儀的，優(yōu)點(diǎn)是控制中心具有可移動(dòng)，覆蓋范圍廣，實(shí)時(shí)性好，可靠性高，保密性好。以GSM網(wǎng)絡(luò)作為無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，短消息業(yè)務(wù)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，適合遠(yuǎn)程移動(dòng)監(jiān)控中心站的管理。具有很廣泛的應(yīng)用前景。