基于GSM的γ剂量率仪的设计

　　在核监测领域中,γ剂量率仪是常用的仪器之一。现有的γ剂量率仪主要有以下几种:一种是个人手持的便携式γ剂量率仪,该仪器一般接有微型打印机接口或与电脑通信的串行接口,优点是经济适用,缺点是需要人工到现场进行测量;第二种是在便携式仪器的基础上,采用RS-232、RS-485或是以太网等通信方式实现了现场数据的实时测量,该系统的优点是实时性强,经济适用,但是有线数据传输方式很大程度上限制了其使用场合。针对这些情况,在原有γ剂量率仪的基础上,可以采用GSM网络进行数据传输,在原有的系统上嵌入GSM模块,通过RS-232接口控制GSM模块可以实现数据的无线传输,从而解决了布线难和实时性的问题。本系统采用Silicon Labs公司的8位单片机C8051F020和Siemens公司的GSM模块TC35i,通过上位机软件对其进行控制,从而实现命令和数据的无线收发功能,其中命令和数据的传输方式采用短消息的方式。

　　1　总体设计思想

　　设计中采用GSM通信协议,以TC35i为通信模块,主控芯片采用C8051F020,通过上位机软件实现命令和数据的收发,从而控制终端仪器,实现现场实时测量。系统框图如图1所示。PC机通过串口将命令传给单片机,单片机再将命令通过串口(C8051F020有两个串口)传给TC35i,接着由TC35i通过GSM网络传送到终端仪器的TC35i,终端仪器得TC35i的命令后进行相应的测量,从而完成远程控制;当终端仪器完成测量后,再将测得的数据通过原路径返回到PC机,PC机进行相应的存储和处理,从而完成远程测量。显然,通过GSM网络,一台主机可以对多点进行实时监控。

　　2　单元电路设计

　　目前国内使用的GSM模块有Falcom的A2D系列,西门子的TC35系列,中兴的ZXGM18系列,爱立信的DM10/20系列,Wavecom的WM02系列等,这些模块的功能、用法差别不大,并且提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07规范。本设计选用的是西门子TC35i。该模块集射频电路和基带于一体,向用户提供标准的

　　AT命令接口,为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输,接口协议公开,方便用户的应用开发及设计。

　　TC35i共有40个引脚,通过一个ZIF(Ze-ro Insertion Force)连接器引出。第1-14脚为电源部分,其中1-5为电源电压输入端V++,6-10为电源地GND,11、12为充电引脚,13为对外输出电压,14脚接负温度系数的热敏电阻;24-29为SIM卡引脚33-40为语音接口,用来接电话手柄;15、30、31和32为控制部分,15为IGT启动线,30为RTC backup,31为Pow-er down,32为SYNC;16-23为数据输入、输出,是标准串口连接引脚。

　　TC35i的数据输入、输出接口实际上是一个串行异步收发器,它符合ITU-T RS232接口标准,有固定的参数:8位数据位和一位停止位,无校验位,波特率在30bps-115kbps之间可选,支持标准的AT指令集。由该接口通过AT命令可以现语音、数据、短消息或传真模式的切换。TC35i的外围电路如图2所示。其中IGT信号非常重要,只有正确的IGT信号才可使模块正常运行。模块上电10ms后,为保证整个系统正常启动,IGT必须保持100ms以上的低电平再阶跃到高电平。LED是GSM模块正常运行的指示灯。