專利名稱：基于太陽(yáng)能電源模塊的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，尤其涉及一種基于太陽(yáng)能電源模塊的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)通信網(wǎng)發(fā)展之后，物聯(lián)網(wǎng)這一嶄新的概念，自提出以來(lái)向各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域得到迅速發(fā)展，現(xiàn)已被公認(rèn)為又一次世界信息產(chǎn)業(yè)的大浪潮。物聯(lián)網(wǎng)將與媒體互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一道，構(gòu)成未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)。它通過(guò)各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。但是，目前對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)這一新領(lǐng)域，仍存在很多尚未解決的問(wèn)題。隨著網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不斷擴(kuò)大，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量也會(huì)增多，這樣為考慮網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量和整個(gè)系統(tǒng)安全性，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的問(wèn)題就凸現(xiàn)出來(lái)。傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電源模塊多采用微型紐扣電池或干電池，體積小、重量輕，但是缺點(diǎn)是必須經(jīng)常更換電池，浪費(fèi)大量人力、物力。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種基于太陽(yáng)能電源模塊的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，包括傳感器模塊、射頻模塊、微控制器模塊和太陽(yáng)能電源模塊，微控制器模塊包括串行通訊接口，微控制器模塊分別連接傳感器模塊和射頻模塊，太陽(yáng)能電源模塊分別連接傳感器模塊、射頻模塊和微控制器模塊。微控制器模塊還可以包括編程接口。作為一種優(yōu)選，所述太陽(yáng)能電源模塊包括太陽(yáng)能電池、控制電路和充電電池，太陽(yáng)能電池通過(guò)用于控制充電和放電的控制電路與所述充電電池連接，充電電池分別連接傳感器模塊、射頻模塊和微控制器模塊。作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的微控制器模塊采用MSP430芯片，射頻模塊采用CC2430芯片，電源模塊采用微型紐扣電池或干電池。傳感器模塊優(yōu)選數(shù)字溫濕度傳感器SHTlx。本實(shí)用新型的有益效果是，增加了物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的工作時(shí)間，不用經(jīng)常更換電池，大大降低人力、物力成本。

圖1是本實(shí)用新型的總的功能模塊結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電源模塊結(jié)構(gòu)框圖。[0012]圖3是本實(shí)用新型的總體設(shè)計(jì)電路圖。圖4是本實(shí)用新型的射頻模塊電路圖。圖5是本實(shí)用新型的微控制器模塊電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能單元，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)主要包括傳感器模塊，微控制器模塊，射頻模塊和太陽(yáng)能電源模塊等四部分。其中，傳感器模塊負(fù)責(zé)采集監(jiān)測(cè)區(qū)域的信息并完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，采集的信息可以包含溫度、濕度、光強(qiáng)度、加速度和大氣壓力等；微控制器模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理操作、路由協(xié)議、同步定位、功耗管理以及任務(wù)管理等。射頻模塊負(fù)責(zé)與其他節(jié)點(diǎn)或匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；太陽(yáng)能電源模塊提供節(jié)點(diǎn)運(yùn)行所需要的能量，太陽(yáng)能電源模塊包括太陽(yáng)能電池、控制電路和充電電池，太陽(yáng)能電池通過(guò)用于控制充電和放電的控制電路與所述充電電池連接，充電電池分別給傳感器模塊、射頻模塊和微控制器模塊供電。如圖2所示，控制電路控制充電電池充電和放電，太陽(yáng)能電源模塊在有光源存在的環(huán)境內(nèi)都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)充電，保證物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)具有充足的電源，不需要頻繁的充電和避免由于電源耗盡而中斷工作，必須派人現(xiàn)場(chǎng)跟換電池的麻煩；在沒(méi)有光源的特殊情況下，充電電池維持物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)正常工作。在圖3、圖4和圖5所示的實(shí)施例中，本實(shí)用新型采用的是具有超低功耗特點(diǎn)的16位單片機(jī)MSP430，MSP430內(nèi)置8051單片機(jī)作為處理模塊的核心。其功耗電流已經(jīng)達(dá)到了mA級(jí)。具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力和豐富的外設(shè)。外設(shè)可以優(yōu)選編程接口，能夠使得該物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)隨時(shí)更新內(nèi)部固件，實(shí)用起來(lái)更加靈活方便。射頻本實(shí)用新型選用0.18μπι CMOS工藝生產(chǎn)的CC2430芯片，僅需很少的外圍電路，且選用的原件成本低，可支持快速、廉價(jià)的ZigBee節(jié)點(diǎn)的構(gòu)建。CC2430的睡眠模式及其與工作模式間超短的激活轉(zhuǎn)換時(shí)間，使得此RF-1C成為針對(duì)超長(zhǎng)電池使用壽命應(yīng)用的理想解決方案。選用該射頻芯片可以使得物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)具有超低功耗、高靈敏度、出眾的抗噪聲及抗干擾能力。為了方便與計(jì)算機(jī)通信和芯片的仿真、調(diào)試，本實(shí)用新型在節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)了兩個(gè)接口路 USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter,通用同步/異步串行接收/發(fā)送器)接口和JTAG (Joint Test Action Group,聯(lián)合測(cè)試行為組織)接口。USART接口用于同步/異步串行通信，JTAG接口芯片的仿真、調(diào)試(DEBUG)。當(dāng)前，USB接口得到廣泛應(yīng)用，為了使USART與計(jì)算機(jī)更方便地連接，本設(shè)計(jì)還設(shè)計(jì)了一個(gè)“USB轉(zhuǎn)串口(USB-Serial)”數(shù)據(jù)線，此數(shù)據(jù)線可以使USB信號(hào)與串口信號(hào)相互轉(zhuǎn)換，從而使節(jié)點(diǎn)模塊與計(jì)算機(jī)能夠更加方便地連接。傳感器模塊用于采集節(jié)點(diǎn)所需的信息，若僅使用溫度傳感器，可采用CC2430內(nèi)置的溫度傳感器，若要求更高精度，可在選擇精度較高的溫度傳感器，比如采用數(shù)字溫濕度傳感器SHTlx。采用以上的實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，增加了物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的工作時(shí)間，不用經(jīng)常更換電池，大大降低人力、物力成本。
權(quán)利要求1.一種基于太陽(yáng)能電源模塊的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，包括傳感器模塊、射頻模塊和微控制器模塊，微控制器模塊分別連接傳感器模塊和射頻模塊，微控制器模塊包括串行通訊接口，其特征在于:所述物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)還包括太陽(yáng)能電源模塊，太陽(yáng)能電源模塊分別連接傳感器模塊、射頻模塊和微控制器模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能電源模塊的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述微控制器模塊還包括編程接口。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于太陽(yáng)能電源模塊的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述太陽(yáng)能電源模塊包括太陽(yáng)能電池、控制電路和充電電池，太陽(yáng)能電池通過(guò)用于控制充電和放電的控制電路與所述充電電池連接，充電電池分別連接傳感器模塊、射頻模塊和微控制器t旲塊。
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于太陽(yáng)能電源模塊的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述的微控制器模塊采用MSP430芯片，射頻模塊采用CC2430芯片。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于太陽(yáng)能電源模塊的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述的傳感器模塊采用數(shù)字溫濕度傳感器SHTlx。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，尤其涉及一種基于太陽(yáng)能電源模塊的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電源模塊多采用微型紐扣電池或干電池，體積小、重量輕，但是缺點(diǎn)是必須經(jīng)常更換電池，浪費(fèi)大量人力、物力。針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種基于太陽(yáng)能電源模塊的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，包括傳感器模塊、射頻模塊、微控制器模塊和太陽(yáng)能電源模塊，微控制器模塊包括串行通訊接口，微控制器模塊分別連接傳感器模塊和射頻模塊，太陽(yáng)能電源模塊分別連接傳感器模塊、射頻模塊和微控制器模塊。本實(shí)用新型作為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)基本單元，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202918284SQ20122056892
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者梁廣俊, 辛建芳, 李云飛 申請(qǐng)人:安徽工程大學(xué)