معرفی ماژول SIM800L GSM

اگر می خواهید به اتفاقاتی که در منزل تان می افتد و از شما فاصله زیادی دارد، گوش دهید یا اینکه سیستم سرمایشی-گرمایشی یا دزدگیر خانه تان را با تنها یک تماس روشن و فعال کنید، می توانید با استفاده از ماژول SIM800L GSM این کار را در فضای اینترنت اشیا (IoT) انجام دهید.

ماژول SIM800L GSM چیست؟

ماژول SIM800L GSM در حقیقت یک مودم GSM  مینیاتوری است که در بسیاری از پروژه های بزرگ اینترنت اشیا به کار می رود. این ماژول تقریبا هر کاری که موبایل انجام می دهد از جمله: ارسال پیام متنی، برقراری تماس تلفنی، اتصال به اینترنت با استفاده از GPRS یا TCP/IP را می تواند انجام بدهد. همچنین، شبکه چهار باند GSM/GPRS را نیز پشتیبانی می کند، به این معنا که در هر جایی از جهان می توان از آن استفاده کرد.

گذری بر سخت افزار ماژول SIM800L GSM/GPRS

در هسته اصلی ماژول یک چیپ (تراشه) SIM800L GSM که ساخت شرکت SimCom می باشد، قرار گرفته است. ولتاژ کاری چیپ از 3.4 ولت تا 4.4 ولت است. بنابراین به راحتی میتوان از باتری Li-Po برای تغذیه ماژول استفاده کرد.

پین های ماژول Sim800L GSM به یک هدر با فاصله پایه 0.1 اینچ قابل اتصال است. این ماژول شامل پین هایی برای ارتباط با میکروکنترلر از طریق UART است و نرخ ارسال از bps 1200 تا bps 115200 با قابلیت تشخیص خودکار می باشد.

ماژول SIM800L برای اتصال به شبکه نیاز به آنتن دارد. یکی از آنتن هایی که معمولا استفاده می‌شود، آنتن Helical است که میتوان آن را به طور مستقیم به پین NET روی PCB (برد مدار چاپی) ماژول لحیم کرد. همچنین این برد قابلیت اتصال غیر مستقیم آنتن از طریق کانکتور U.FL  را دارد.

سوکت سیم کارت در طرف دیگر برد قرار دارد که هر سیم کارت میکرو (میکرو سیم) به خوبی در آن جای میگیرد. فلش قرار گیری سیم کارت بر روی سوکت حکاکی شده است تا سیم کارت به درستی در آن قرار بگیرد.

با اینکه اندازه ماژول تنها یک اینچ مربع است، اما ویژگی و امکانات زیادی دارد که برخی از آنها در زیر آورده شده:

• پشتیبانی از چهار باند GSM850، EGSM900،DCS1800 و PCS1900
• قابلیت اتصال به تمام شبکه های GSM در سراسر جهان با انواع سیم کارت 2G
• ارسال و دریافت تماس های صوتی با استفاده از (اسپیکر) بلندگوی 8 اهم و میکروفون
• ارسال و دریافت پیامک
• ارسال و دریافت داده GPRS (TCP/IP) ، HTTP
• جستجو و دریافت سیگنال FM
• توان ارسال :
  • کلاس 4 (2 وات) برای GSM850
  • کلاس 1 (1 وات) برای DCS1800
• قابل برنامه ریزی با دستورات AT Command (AT)
• قابلیت اتصال به کانکتور FL برای آنتن
• امکان استفاده از میکرو سیم در این ماژول

LED های نشانگر وضعیت

در قسمت بالا-سمت راست ماژول SIM800L یک ال ای دی (LED) برای نشان دادن وضعیت شبکه قرار گرفته است. سرعت چشمک زدن LED وضعیت ماژول را مشخص میکند. به این صورت که اگر هر ثانیه یک بار چشمک بزند، ماژول در حال کار است اما اتصالی با شبکه ندارد. اگر هر دو ثانیه یک بار چشمک بزند، در این حالت درخواست اتصال داده GPRS فعال است. در صورتی که هر سه ثانیه یک بار چشمک بزند، در این حالت ماژول به شبکه متصل شده و می تواند پیامک یا تماس صوتی را ارسال و دریافت بکند.

• 

• 

• 

انتخاب آنتن ماژول SIM800L 

این ماژول برای عملکرد بهتر و ارسال و دریافت پیام متنی یا صوتی به آنتن نیاز دارد. بنابراین انتخاب یک آنتن مناسب اهمیت زیادی دارد. به طور کلی، دو راه برای انتخاب و اتصال آنتن مناسب برای ماژول SIM800L GSM وجود دارد که در ادامه توضیح داده می شود. 

همان طور که در قسمت های قبل نیز بیان شد، یکی از آنتن های مناسب، آنتن Helical GSM است که معمولاً به همراه ماژول عرضه می شود. این آنتن مستقیما به پین NET بر روی PCB لحیم می شود. آنتن Helical برای پروژه هایی که فضای کمی را دربرمیگیرند، بسیار مناسب است. اما به طور کلی اتصال به شبکه توسط این آنتن ها به راحتی امکان پذیر نیست، به خصوص اگر پروژه در محیط بسته باشد.

آنتن دیگری که می توان استفاده کرد، هر نوع آنتن GSM با بهره dBi 3 است. این آنتن را با یک مبدل ارزان قیمت U.FL به SMA می توان به ماژول متصل کرد. این آنتن کارایی بهتری نسبت به آنتن Helical دارد و درحالیکه آنتن خارج از محفظه فلزی است، امکان قرارگیری ماژول داخل محفظه وجود دارد.

منبع تغذیه برای ماژول SIM800L GSM

یکی از مهمترین موضوعات مربوط به راه اندازی ماژول SIM800L تأمین توان مورد نیاز آن است. در برخی از حالت های کاری، ماژول SIM800L می تواند توان زیادی مصرف کند. بیشترین جریانی که ماژول در هنگام انتقال مصرف می کند 2 آمپر است. اما معمولاً مصرف جریان این مقدار نیست و با توجه به حالت کاری می تواند در حد چند صد میلی آمپر باشد. جدول زیر که بر اساس دیتاشیت ماژول تهیه شده میزان جریان های مورد نیاز ماژول در حالت ها و وضعیت های مختلف را بیان می کند:

حالت ها	فرکانس	میزان جریان مصرفی
خاموش		60uA
sleep mode		1mA
Stand by		18mA
	GSM850	199mA
	EGSM900	216mA
تماس	DCS1800	146mA
	PCS1900	131mA
GPRS		453mA
در حالت انتقال داده		2A

در حالیکه برخی از ماژول های SIM800L دارای رگولاتور ولتاژ هستند، روی این ماژول مکانی برای رگولاتور ولتاژ در نظر گرفته نشده است. به همین علت به یک منبع تغذیه خارجی که دارای ولتاژ 3.4 تا 4.4 ولت (در حالت ایده آل 4.1 ولت) باشد، نیاز است. همچنین این منبع تغذیه باید جریان 2 آمپر را تأمین کند در غیر اینصورت ماژول خاموش می شود. در ادامه چند منبع تغذیه مناسب برای تأمین توان این ماژول GSM معرفی شده است.

باتری Li-Po 3.7 ولت

یکی از ویژگی های باتری های Li-Po محدوده ولتاژ آنها است که بین 3.7 تا 4.2 ولت قرار دارد و همانطور که بیان شد این محدوده ولتاژ برای تغذیه ماژول SIM800L بسیار مناسب است. هر باتری لیتیوم یونی یا لیتیوم پلیمری با ظرفیتی برابر یا بیشتر از 1200 میلی آمپر ساعت، بهترین گزینه برای تغذیه این ماژول است، زیرا حتی در طول جهش های 2 آمپری نیز می تواند ولتاژ مورد نیاز را تأمین کند.

مبدل کاهنده باک

هر نوع مبدل کاهنده باک با قابلیت جریان دهی 2 آمپر مانند LM2596 برای این ماژول مناسب است. این مبدل ها کارایی بهتری نسبت به رگولاتور ولتاژ خطی همچون LM317 یا LM338 دارند.

توجه: هیچگاه پین زمین قبل از پین منبع تغذیه جدا نشود و همچنین همیشه باید پین زمین قبل از پین منبع تغذیه متصل شود. در غیر اینصورت ماژول از پین های ولتاژ پایین به عنوان زمین استفاده می کند و بلافاصله می سوزد.

معرفی پایه های ماژول SIM800L GSM

ماژول SIM800L  به طور کلی دارای 12 پین است که با استفاده از این پین ها می تواند با قطعات الکترونیکی دیگر ارتباط برقرار کند. در ادامه این پین ها معرفی شده اند:

NET : آنتن Helical که همراه ماژول است، به این پین لحیم می شود.

VCC : پین منبع تغذیه ماژول است و باید مقداری بین 3.4 تا 4.4 ولت داشته باشد. باید به این نکته توجه شود که اتصال این پین به 5 ولت، موجب سوختن ماژول می شود. به علاوه، این ماژول با ولتاژ 3.3 ولت نیز کار نخواهد کرد. بنابراین یک منبع تغذیه خارجی مانند باتری Li-Po یا مبدل کاهنده باک که 3.7 ولت با 2 آمپر جریان را تأمین کند، گزینه مناسبی است.

RST (Reset) : این پین برای راه اندازی مجدد ماژول به کار می رود. اگر ماژول در وضعیت بد و نامناسبی قرار گیرد، این پین به مدت 100 میلی ثانیه در حالت Low قرار می گیرد تا ماژول مجدداً راه اندازی شود.

RxD (Receiver) : پین گیرنده ارتباط سریال است.

TxD (Transmitter) : پین فرستنده ارتباط سریال است.

GND : پین زمین است.

RING : این پین مانند خروجی وقفه است. در حالت پیشفرض مقدارش high یا یک است و زمانیکه ماژول تماسی دریافت می کند، به مدت 120 میلی ثانیه در حالت Low یا صفر قرار می گیرد. همچنین زمانیکه پیامکی دریافت می شود نیز این پین در حالت Low قرار می گیرد تا کار ماژول متوقف شود. در واقع حالت صفر این پایه به این معناست که تماس یا پیامکی دریافت شده است.

DTR : حالت sleep mode را فعال یا غیر فعال می کند. هنگامیکه در حالت high قرار می گیرد و مقدارش یک است، ماژول در حالت sleep mode قرار می گیرد و ارتباط سریال، غیرفعال می شود. اگر این پین در حالت Low باشد، ماژول از حالت sleep mode خارج می شود.

MIC± : پین میکروفون است. هر دو پایه میکروفون، به صورت مستقیم به این دو پین وصل می شوند.

SPK± : پین رابط بلندگو است. هر دو پایه بلندگو به صورت مستقیم به این دو پین وصل می شوند.