TC35型短消息收發(fā)模塊在氣體監(jiān)測儀中的應(yīng)用

摘 要：介紹基于TC35 GSM模塊的CO氣體監(jiān)測儀的設(shè)計，其主要特點(diǎn)是能夠應(yīng)用SMS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。對無線通訊模塊TC35進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并給出TCC35短消息收發(fā)模塊在CO氣體監(jiān)測儀中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：TC35：單片機(jī)；CO氣體濃度監(jiān)測儀；設(shè)計

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12 m，最大可達(dá)15．4 m；RS一485總線的通訊距離是1200 m。CAN總線的直接通訊距離最大可達(dá)10 km。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：POS機(jī)和移動收費(fèi)系統(tǒng)：移動IC卡電話、固定無線接入 系統(tǒng)；移動性數(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)模塊實現(xiàn)與短信中心通信的CO氣體監(jiān)測儀的設(shè)計方案。

2 TC35模塊
TC35型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，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?；鶐幚砥靼涓C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。TC35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TC35。TC35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)、音頻信號和電源線的應(yīng)用接口。終端系統(tǒng)的工作電壓為5 VDC。由于TC35的突發(fā)耗電電流峰值可達(dá)3 A．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TC35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．以提高儲能能力．滿足TC35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)如圖1所示。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 nA10 nM/l106)。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0 V～O．7 V的電壓,以保證當(dāng)CO濃度在0~10-3時A3的輸出為0 V～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3 435 K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。Ul(ADS7822)的參考電壓通過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(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送人U2(89LV／51)單片機(jī)，存儲在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TC35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TC35的數(shù)據(jù)輸入，輸出接口。需要注意的是TC35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。如圖l所示．TC35的BXDO對應(yīng)單片機(jī)的。RXD,TC35的TXD0對應(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FC35的控制和通信信號進(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TC35進(jìn)人工作狀態(tài)．必須給IGT加一延時大于：100 ms的低脈沖．電平下降持續(xù)時間不能超過100 ms。啟動后IGT應(yīng)保持高電平(3.3 V)。驅(qū)動IGT時TC35的供電電壓不能低于3．3V，否則TC35不能被激活。TC35的數(shù)據(jù)輸入／輸出接口實際上是一個串行異步收發(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．無校驗位．波特率為300 b／s~115 kb／s可選．筆者給系統(tǒng)設(shè)置的是9600 b／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TC35的工作狀態(tài)。單片機(jī)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(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)的實現(xiàn)
TC35采用AT賀氏指令。單片機(jī)可以通過正確的AT指令對TC35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模式需要廠家提供驅(qū)動支持。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。TC35啟動后自動給單片機(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TC35型模塊控制的CO氣體監(jiān)測儀的，優(yōu)點(diǎn)是控制中心具有可移動，覆蓋范圍廣，實時性好，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)實惠，適合遠(yuǎn)程移動監(jiān)控中心站的管理．具有很廣泛的應(yīng)用前景。