CN103955242A

CN103955242A - 低温环境下对sim卡自动加热的gprs模块及温度控制方法

Info

Publication number: CN103955242A
Application number: CN201310461502.XA
Authority: CN
Inventors: 易小龙; 黎焕; 朱利富; 徐小朗; 李新堂
Original assignee: ZHUHAI ZHONGHUI MICROELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: ZHUHAI ZHONGHUI MICROELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2014-07-30

Abstract

本发明公开一种低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块及温度控制方法。所述GPRS模块包括主控模块、GPRS通信模块、SIM卡温度检测电路及SIM卡加热电路；GPRS通信模块设置有与主控模块通信的UART接口，还设置有基准电压输出引脚、ADC采样输入引脚及加热控制信号输出引脚；SIM卡温度检测电路连接GPRS通信模块的基准电压输出引脚、ADC采样输入引脚，SIM卡加热电路连接GPRS通信模块的加热控制信号输出引脚，SIM卡温度检测电路的检测端及SIM卡加热电路的加热端设置在于SIM卡周围。本发明通过在GPRS通信模块设置ADC引脚和控制引脚，同时扩展AT命令并配合外围的温度检测及加热电路，实现对SIM卡的低温检测及加热，解决了SIM卡在低温时容易出现工作异常的问题。

Description

低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块及温度控制方法

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种能够在低温环境下对SIM卡进行自动加热的GPRS模块及其温度控制方法。

背景技术

随着我国智能电网快速发展，每年有超过6000万只的智能电表应用到现场，而智能电表安装高潮带来了对移动数据通信终端的极大的需求量，其中大部分采用了GPRS通信模块进行远程数据通信，每年有几百万只GPRS通信终端应用在智能电表领域。

目前GPRS通信模块均使用的是普通SIM卡，其工作温度范围为-25℃～+85℃。而在中国北方地区冬季气温寒冷，尤以黑龙江等地区为主，其冬季最低气温可达-40℃，低温环境严重影响电子设备尤其是SIM卡的正常运行，很容易使SIM卡与设备接触不良而造成通信故障，大大影响了电力公司的业务运行。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够在低温环境下对SIM卡进行自动加热的GPRS模块及其温度控制方法。本发明的目的由以下技术方案实现：

一种低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块，其特征在于：包括主控模块、GPRS通信模块、SIM卡温度检测电路及SIM卡加热电路；GPRS通信模块设置有与主控模块通信的UART接口，还设置有基准电压输出引脚、ADC采样输入引脚及加热控制信号输出引脚；SIM卡温度检测电路连接GPRS通信模块的基准电压输出引脚、ADC采样输入引脚，SIM卡加热电路连接GPRS通信模块的加热控制信号输出引脚，SIM卡温度检测电路的检测端及SIM卡加热电路的加热端设置在于SIM卡周围。

一种基于上述的低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）GPRS通信模块对ADC采样输入引脚的电压进行AD转换，得到电压的数值，并通过电压和温度对应关系表将电压值转换为温度值；

（2）GPRS通信模块根据设定的温度范围判断温度值是否过低，如过低则转步骤（4），否则转步骤（3）；

（3）如果SIM卡温度正常，且目前处于加热状态，则GPRS通信模块关闭加热功能，关闭加热功能后转步骤（6）；

（4）GPRS通过UART口，将温度越限情况上报给主控模块；

（5）GPRS通信模块通过加热控制信号输出引脚启动对SIM卡的加热；

（6）GPRS通信模块延时一设定时间，再进行下一轮的温度控制流程。

一种基于上述的低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块的温度控制方法，其特征在于，扩展有三条AT命令，具体如下：1）ADC查询命令$MYADC，用于查询GPRS通信模块的ADC转换值，模块采用10位数据转换，转换数值区间为0到1023；2）ADC温度检测命令$MYTEMPER，用于读取GPRS通信模块的温度检测值，并可打开温度越限上报功能；3）加热控制命令$MYTEMPCTRL，用于控制GPRS通信模块启动或关闭加热功能；所述温度控制方法包括以下步骤：GPRS通信模块通过AT命令$MYTEMPER获取温度值判断是否温度过低，或根据GPRS通信模块的温度越限上报信息，再通过AT命令$MYTEMPCTRL控制GPRS通信模块启动加热功能；加热后，主控模块定时通过AT命令$MYTEMPER读取温度值，在温度值回复正常后，再使用AT命令$MYTEMPCTRL控制GPRS通信模块关闭加热功能。

本发明通过在GPRS通信模块设置ADC引脚和控制引脚，同时扩展AT命令并配合外围的温度检测及加热电路，实现对SIM卡的低温检测及加热，从而解决了SIM卡在低温时容易出现工作异常的问题，保证在低温环境下GPRS通信终端仍能正常运行。

附图说明

图1为本发明实施例提供的GPRS通信模块的功能框图。

图2为本发明实施例提供的GPRS通信模块中温度检测电路的原理图。

图3为本发明实施例提供的GPRS通信模块中SIM卡加热电路的原理图。

图4为本发明实施例提供的GPRS通信模块的加热控制流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供的低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块，包括：主控模块、GPRS通信模块、SIM卡温度检测电路、及SIM卡加热电路。具体如下：

GPRS通信模块设置有与主控模块通信的UART接口（串行通信接口），还设置有基准电压输出引脚（图中Vref引脚）、ADC采样输入引脚（图中ADCin引脚）及加热控制信号输出引脚（图中H_Ctrl引脚）。

如图2所示，温度检测电路包括阻容网络及NTC电阻Rv，与GPRS通信模块的Vref引脚及ADCin引脚连接。阻容网络包括电容C1、电容C2、电容C3及分压电阻Rm，电容C1一端连接GPRS通信模块的Vref引脚，另一端接地；电容C3一端连接GPRS通信模块的Vref引脚，另一端接地；电容C2一端连接GPRS通信模块的ADCin引脚，另一端接地；电阻Rm一端连接GPRS通信模块的Vref引脚，另一端接电阻Rv的一端，电阻Rv的另一端接地，电阻Rv和电阻Rm的节点接GPRS通信模块的ADCin引脚。NTC热敏电阻器，也即负温度系数热敏电阻，其电阻值随温度从-20℃的近百KΩ下降下25℃的10KΩ。在本实施例中，温度的检测敏感区域主要是-10℃到10℃，如果环境温度在0℃时，NTC电阻Rv的阻值为40～50KΩ。为提高测试温度的敏感度，ADC采样电路中，采用GPRS通信模块输出的Vref（2.8V）作为采样基准电压，分压电阻Rm采用40KΩ计算，热敏电阻两端电压一般在0.1到2V之间。

如图3所示，SIM卡加热电路包括控制信号接收端CTRL、供电端Vcc、三极管Q1、限流电阻R1及加热电阻R2、R3、R4、R5，加热电阻R2、R3、R4、R5一端连接供电端Vcc，另一端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极经限流电阻R1连接控制信号接收端CTRL，三极管Q1的基极的发射极接地，控制信号接收端CTRL连接GPRS通信模块的加热控制信号输出引脚。本实施例中，考虑SIM卡的工作温度范围和节能设计，温度低于-5℃启动加热，当温度升高到＋10℃后关闭加热操作，其设计如图3所示。具体加热控制由GPRS通信模块引脚H_Ctrl控制，当引脚H_Ctrl输出高电平时，三极管Q1导通，加热电阻加热，当引脚H_Ctrl输出低电平时，三极管截止，加热电阻停止加热。

本实施例提供的低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块，通过模块内部ADC转换，可以将输入引脚上电压转换成0到1023之间的数据值，再转换成温度值；该模块通过ADC接口和控制引脚设计实现SIM卡外围的温度检测和加热控制，可自动检测环境温度并在低温情况下对SIM卡进行加热，解决了SIM卡因温度过低引起的工作异常，保证设备的GPRS通信正常工作。

结合图4所示，本实施例提供的低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块，实现了SIM卡的自动温度检测和加热控制，其流程方法的具体步骤如下：

1.温度检测。GPRS通信模块对ADCin引脚的电压进行AD转换，得到电压的数值，并通过电压和温度对应关系表将电压值转换为温度值。

2.温度过低判断。GPRS通信模块根据设定的温度范围判断温度值是否过低。如过低则转4，否则转3。

3.关闭加热。如果SIM卡温度正常，且目前处于加热状态，则GPRS通信模块关闭加热功能。关闭加热功能后转6。

4.温度越限上报。GPRS通过UART口，将温度越限情况上报给主控模块。

5.启动加热。GPRS通信模块通过H_Ctrl引脚启动对SIM卡的加热。

6.延时。GPRS通信模块延时一段时间（通常为5-10秒），再进行下一轮的温度控制流程。

本实施例提供的低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块，其加热控制功能也可以采用非自动模式，即由主控模块来通过UART接口，使用AT命令控制GPRS通信模块进行。其扩展的AT命令及其简单说明如下：

1）ADC查询命令$MYADC。查询GPRS通信模块的ADC转换值，模块采用10位数据转换，转换数值区间为0到1023。

2）ADC温度检测命令$MYTEMPER。读取GPRS通信模块的温度检测值，并可打开温度越限上报功能。

3）加热控制命令$MYTEMPCTRL。控制GPRS通信模块启动或关闭加热功能。

非自动模式下的温度控制方法，具体说明如下：GPRS通信模块通过AT命令$MYTEMPER获取温度值判断是否温度过低，或根据GPRS通信模块的温度越限上报信息，再通过AT命令$MYTEMPCTRL控制GPRS通信模块启动加热功能；加热后，主控模块定时通过AT命令$MYTEMPER读取温度值，在温度值回复正常后，再使用AT命令$MYTEMPCTRL控制GPRS通信模块关闭加热功能。

本实施例提供的GPRS模块及温度控制方法，在使用时，主控模块可通过串行通信使用AT命令访问GPRS通信模块，GPRS通信模块通过模块内部ADC转换，可以将输入引脚上电压转换成0到1023之间的数据值，再转换成温度值。读取SIM卡的温度，并设置GPRS通信模块进行温度超限报警，并可采用AT命令或设置GPRS通信模块自动在SIM卡温度低于设定的阈值时进行加热，直至温度恢复到SIM卡正常工作温度范围。本发明解决了GPRS通信设备中SIM卡因温度过低而引起的工作异常的问题，保证GPRS通信的稳定可靠运行。优点是GPRS通信模块可自动实现温度检测和加热功能，无需主控单元参与，控制及时，实时性强。

以上实施例仅为充分公开本发明，其中具体电路原理图不应当被认为是实现本发明的唯一示例，基于本发明实际主旨的、基于本实施例的未经创造性劳动即可实现的其他具体示例应当属于本申请揭露的范围。

Claims

1.一种低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块，其特征在于：包括主控模块、GPRS通信模块、SIM卡温度检测电路及SIM卡加热电路；GPRS通信模块设置有与主控模块通信的UART接口，还设置有基准电压输出引脚、ADC采样输入引脚及加热控制信号输出引脚；SIM卡温度检测电路连接GPRS通信模块的基准电压输出引脚、ADC采样输入引脚，SIM卡加热电路连接GPRS通信模块的加热控制信号输出引脚，SIM卡温度检测电路的检测端及SIM卡加热电路的加热端设置在于SIM卡周围。

2.根据权利要求1所述的低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块，其特征在于：所述温度检测电路包括阻容网络及NTC电阻Rv，与GPRS通信模块的基准电压输出引脚及ADC采样输入引脚连接。

3.根据权利要求2所述的低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块，其特征在于：所述阻容网络包括电容C1、电容C2、电容C3及分压电阻Rm，电容C1一端连接GPRS通信模块的基准电压输出引脚，另一端接地；电容C3一端连接GPRS通信模块的基准电压输出引脚，另一端接地；电容C2一端连接GPRS通信模块的ADC采样输入引脚，另一端接地；电阻Rm一端连接GPRS通信模块的基准电压输出引脚，另一端接电阻Rv的一端，电阻Rv的另一端接地，电阻Rv和电阻Rm的节点接GPRS通信模块的ADC采样输入引脚。

4.根据权利要求1所述的低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块，其特征在于：所述SIM卡加热电路包括控制信号接收端CTRL、供电端Vcc、三极管Q1、限流电阻R1及加热电阻R2、R3、R4、R5，加热电阻R2、R3、R4、R5一端连接供电端Vcc，另一端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极经限流电阻R1连接控制信号接收端CTRL，三极管Q1的基极的发射极接地；控制信号接收端CTRL连接GPRS通信模块的加热控制信号输出引脚。

5.一种基于权利要求1-4所述的低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（4）GPRS通过UART口，将温度越限情况上报给主控模块；

6.一种基于权利要求1-4所述的低温环境下对SIM卡自动加热的GPRS模块的温度控制方法，其特征在于，扩展有三条AT命令，具体如下：1）ADC查询命令$MYADC，用于查询GPRS通信模块的ADC转换值，模块采用10位数据转换，转换数值区间为0到1023；2）ADC温度检测命令$MYTEMPER，用于读取GPRS通信模块的温度检测值，并可打开温度越限上报功能；3）加热控制命令$MYTEMPCTRL，用于控制GPRS通信模块启动或关闭加热功能；所述温度控制方法包括以下步骤：GPRS通信模块通过AT命令$MYTEMPER获取温度值判断是否温度过低，或根据GPRS通信模块的温度越限上报信息，再通过AT命令$MYTEMPCTRL控制GPRS通信模块启动加热功能；加热后，主控模块定时通过AT命令$MYTEMPER读取温度值，在温度值回复正常后，再使用AT命令$MYTEMPCTRL控制GPRS通信模块关闭加热功能。