專利名稱：基于太陽能電源模塊的物聯網節點的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種物聯網節點，尤其涉及一種基于太陽能電源模塊的物聯網節點。
背景技術：
繼計算機和互聯網及移動通信網發展之后，物聯網這一嶄新的概念，自提出以來向各個應用領域得到迅速發展，現已被公認為又一次世界信息產業的大浪潮。物聯網將與媒體互聯網、服務互聯網和企業互聯網一道，構成未來互聯網。它通過各種信息傳感設備，如傳感器、射頻識別(RFID)技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。但是，目前對于物聯網技術這一新領域，仍存在很多尚未解決的問題。隨著網絡拓撲結構的不斷擴大，整個網絡的節點數量也會增多，這樣為考慮網絡通信質量和整個系統安全性，物聯網節點設計的問題就凸現出來。傳統的物聯網節點的電源模塊多采用微型紐扣電池或干電池，體積小、重量輕，但是缺點是必須經常更換電池，浪費大量人力、物力。
發明內容
針對上述現有技術存在的問題，本發明提出一種基于太陽能電源模塊的物聯網節點，包括傳感器模塊、射頻模塊、微控制器模塊和太陽能電源模塊，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。作為一種優選，所述太陽能電源模塊包括太陽能電池、控制電路和充電電池，太陽能電池通過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。作為一種優選的實施方式，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。傳感器模塊優選數字溫濕度傳感器SHTlx。本發明的有益效果是，增加了物聯網節點的工作時間，不用經常更換電池，大大降低人力、物力成本。
圖1是本發明的總的功能模塊結構框圖。圖2是本發明的太陽能電源模塊結構框圖。圖3是本發明的總體設計電路圖。
圖4是本發明的射頻模塊電路圖。圖5是本發明的微控制器模塊電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。物聯網節點是無線傳感器網絡的基本功能單元，如圖1所示，其結構主要包括傳感器模塊，微控制器模塊，射頻模塊和太陽能電源模塊等四部分。其中，傳感器模塊負責采集監測區域的信息并完成數據轉換，采集的信息可以包含溫度、濕度、光強度、加速度和大氣壓力等；微控制器模塊負責控制整個節點的處理操作、路由協議、同步定位、功耗管理以及任務管理等。射頻模塊負責與其他節點或匯聚節點進行無線通信，交換控制消息和收發采集數據；太陽能電源模塊提供節點運行所需要的能量，太陽能電源模塊包括太陽能電池、控制電路和充電電池，太陽能電池通過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，太陽能電源模塊在有光源存在的環境內都可以進行實時充電，保證物聯網節點具有充足的電源，不需要頻繁的充電和避免由于電源耗盡而中斷工作，必須派人現場跟換電池的麻煩；在沒有光源的特殊情況下，充電電池維持物聯網節點正常工作。在圖3、圖4和圖5所示的實施例中，本發明采用的是具有超低功耗特點的16位單片機MSP430，MSP430內置8051單片機作為處理模塊的核心。其功耗電流已經達到了 mA級。具有強大的運算能力和豐富的 外設。外設可以優選編程接口，能夠使得該物聯網節點隨時更新內部固件，實用起來更加靈活方便。射頻本發明選用O. 18μπι CMOS工藝生產的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、廉價的ZigBee節點的構建。CC2430的睡眠模式及其與工作模式間超短的激活轉換時間，使得此RF-1C成為針對超長電池使用壽命應用的理想解決方案。選用該射頻芯片可以使得物聯網節點具有超低功耗、高靈敏度、出眾的抗噪聲及抗干擾能力。為了方便與計算機通信和芯片的仿真、調試，本發明在節點電路設計了兩個接口路 USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter,通用同步 / 異步串行接收/發送器)接口和JTAG (Joint Test Action Group,聯合測試行為組織)接口。USART接口用于同步/異步串行通信，JTAG接口芯片的仿真、調試(DEBUG)。當前，USB接口得到廣泛應用，為了使USART與計算機更方便地連接，本設計還設計了一個“USB轉串口(USB-Serial)”數據線，此數據線可以使USB信號與串口信號相互轉換，從而使節點模塊與計算機能夠更加方便地連接。傳感器模塊用于采集節點所需的信息，若僅使用溫度傳感器，可采用CC2430內置的溫度傳感器，若要求更高精度，可在選擇精度較高的溫度傳感器，比如采用數字溫濕度傳感器SHTlx。采用以上的實施方式實現的本發明的物聯網節點，增加了物聯網節點的工作時間，不用經常更換電池，大大降低人力、物力成本。
權利要求
1.一種基于太陽能電源模塊的物聯網節點，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ロ，其特征在于所述物聯網節點還包括太陽能電源模塊，太陽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.如權利要求1所述的ー種基于太陽能電源模塊的物聯網節點，其特征在于所述微控制器模塊還包括編程接ロ。
3.如權利要求1或2所述的ー種基于太陽能電源模塊的物聯網節點，其特征在于所述太陽能電源模塊包括太陽能電池、控制電路和充電電池，太陽能電池通過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.如權利要求3所述的ー種基于太陽能電源模塊的物聯網節點，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.如權利要求4所述的ー種基于太陽能電源模塊的物聯網節點，其特征在于所述的傳感器模塊采用數字溫濕度傳感器SHTlx。
全文摘要
本發明涉及一種物聯網節點，尤其涉及一種基于太陽能電源模塊的物聯網節點。傳統的物聯網節點的電源模塊多采用微型紐扣電池或干電池，體積小、重量輕，但是缺點是必須經常更換電池，浪費大量人力、物力。針對上述現有技術存在的問題，本發明提出一種基于太陽能電源模塊的物聯網節點，包括傳感器模塊、射頻模塊、微控制器模塊和太陽能電源模塊，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。本發明作為物聯網的一個基本單元，應用領域非常廣泛。
文檔編號H04B1/38GK103051350SQ20121042876
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月1日 優先權日2012年11月1日
發明者梁廣俊, 辛建芳, 李云飛 申請人:安徽工程大學