專利名稱：一種嵌入式航標(biāo)測(cè)控節(jié)能控制終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種嵌入式航標(biāo)測(cè)控節(jié)能控制終端，屬于測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
航標(biāo)通常設(shè)置在通航水域及其附近，用以標(biāo)示航道、錨地、礙航物、淺灘等。航標(biāo)作為水上交通的重要警示標(biāo)志，對(duì)航運(yùn)的安全運(yùn)行起著非常重要的作用，一旦航標(biāo)因故障或遭到破壞不能正常工作將直接影響航運(yùn)船只的安全，因此航標(biāo)要求在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不間斷可靠工作。航標(biāo)通常由充電電池供電，充電電池則依靠太陽(yáng)能翻板充電。目前，現(xiàn)有技術(shù)主要存在以下不足:(I)航標(biāo)燈加電即工作，因此充電電池的充電和放電是同時(shí)進(jìn)行的，無(wú)電源管理，這直接導(dǎo)致造成電池的損壞率較高、航標(biāo)使用成本增大；同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)中缺少對(duì)航標(biāo)電池各工作參數(shù)的監(jiān)測(cè)，用戶遠(yuǎn)距離無(wú)法探知電源好壞，這增加了管理難度，進(jìn)一步增大了航標(biāo)的使用成本。(2)航標(biāo)燈和系統(tǒng)控制電路功耗大，電池電量不能支持航標(biāo)至少3個(gè)月的工作時(shí)間，航標(biāo)不能滿足使用需求，且維護(hù)成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中航標(biāo)充電電池?fù)p壞率高、缺少電源監(jiān)控且航標(biāo)燈和相應(yīng)控制電路功耗過(guò)大的缺點(diǎn)，提供一種航標(biāo)電池壽命長(zhǎng)、系統(tǒng)功耗低且系統(tǒng)使用維護(hù)成本低的嵌入式航標(biāo)測(cè)控節(jié)能控制終端。為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了以下的技術(shù)方案。一種嵌入式航標(biāo)測(cè)控節(jié)能控制終端，包括低功耗單片機(jī)、ARM核心處理器、LED燈控制電路和LED燈，ARM核心處理器與低功耗單片機(jī)雙向連接，低功耗單片機(jī)通過(guò)LED燈控制電路向LED燈發(fā)送控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)；其特征在于，還包括:電池充放電管理單元、電池電流采集單元、電池電壓采集單元、光敏采樣模塊和電源管理組；太陽(yáng)能充電翻板通過(guò)電池充放電管理單元對(duì)電池充電，電池端子分別通過(guò)電池電流采集單元和電池電壓采集單元與低功耗單片機(jī)連接，低功耗單片機(jī)的輸出口與電池充放電管理單元的受控口連接，其中電池電流采集單元用于采集電池充電電流和放電電流；用于感應(yīng)外界環(huán)境亮度的光敏米樣模塊的輸出口與低功耗單片機(jī)的輸入口連接；ARM核心處理器通過(guò)電源管理組分別與GPS模塊、GPRS模塊和外圍電路連接。進(jìn)一步地，所述的ARM核心處理器采用LPC2387器件公司:飛利浦)，所述的低功耗單片機(jī)采用STC12LE5410AD。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):( I)本實(shí)用新型電池電流采集單元和電池電壓采集單元對(duì)航標(biāo)電池進(jìn)行參數(shù)采集后發(fā)送給低功耗單片機(jī)，低功耗單片機(jī)對(duì)航標(biāo)電池的充電電流、放電電流等參數(shù)進(jìn)行分析判斷并通過(guò)電池充放電管理單元對(duì)電池的充電和放電進(jìn)行控制管理，實(shí)現(xiàn)充放電分時(shí)進(jìn)行并避免充電電流超過(guò)額定值等情況的發(fā)生，從而保障電池的使用壽命。(2)本實(shí)用新型ARM核心處理器通過(guò)電源管理組對(duì)GPS模塊、GPRS模塊和各外圍電路進(jìn)行電源管理，使各模塊分時(shí)工作，不需要某模塊工作時(shí)，可以直接關(guān)斷電源，使其工作在休眠狀態(tài)，系統(tǒng)工作電流最小時(shí)僅為9mA，降低了系統(tǒng)功耗，當(dāng)航標(biāo)按24次/天上報(bào)數(shù)據(jù)，上報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)航標(biāo)正常工作，其余時(shí)間工作在低功耗狀態(tài)，每天總耗能0.65安時(shí)/天這保證了航標(biāo)電池儲(chǔ)蓄電能能夠維持航標(biāo)的不間斷工作。(3)本實(shí)用新型中LED燈亮度隨環(huán)境亮度改變而改變，白天環(huán)境亮度高時(shí)，LED燈亮度相信提高，夜晚環(huán)境亮度低時(shí)，LED燈亮度則相應(yīng)降低，達(dá)到了節(jié)能減耗的目的，同時(shí)LED燈工作在斬波狀態(tài)下進(jìn)一步降低了 LED燈的能量消耗。

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。圖2為本實(shí)用新型軟件流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，一種嵌入式航標(biāo)測(cè)控節(jié)能控制終端，包括低功耗單片機(jī)、ARM核心處理器、LED燈控制電路和LED燈，ARM核心處理器與低功耗單片機(jī)雙向連接，低功耗單片機(jī)通過(guò)LED燈控制電路向LED燈發(fā)送控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)。該嵌入式航標(biāo)測(cè)控節(jié)能控制終端還包括:電池充放電管理單元、電池電流采集單元、電池電壓采集單元、光敏采樣模塊和電源管理組。其中低功耗單片機(jī)采用STC12LE5410AD，ARM核心處理器采用LPC2387，LED燈控制電路采用低壓差、高效率的節(jié)能控制開(kāi)關(guān)電路。太陽(yáng)能充電翻板通過(guò)電池充放電管理單元對(duì)電池充電，電池端子分別通過(guò)電池電流采集單元和電池電壓采集單元與低功耗單片機(jī)連接，低功耗單片機(jī)的輸出口與電池充放電管理單元的受控口連接，其中電池電流采集單元用于采集電池充電電流和放電電流；用于感應(yīng)外界環(huán)境亮度的光敏米樣模塊的輸出口與低功耗單片機(jī)的輸入口連接。ARM核心處理器通過(guò)電源管理組分別與用于航標(biāo)的定位的GPS模塊、用于嵌入式航標(biāo)測(cè)控節(jié)能控制終端與中心機(jī)進(jìn)行通訊GPRS模塊和外圍電路連接。本實(shí)用新型的具體工作原理如下:太陽(yáng)能充電翻板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能后通過(guò)電池充放電管理單元對(duì)電池充電，電池電流采集單元和電池電壓采集單元?jiǎng)t對(duì)電池的充電電流、放電電流、電池電壓等參數(shù)進(jìn)行采集，然后將采集得到的參數(shù)發(fā)送給低功耗單片機(jī)，低功耗單片機(jī)根據(jù)各參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算并向電池充放電管理單元發(fā)出控制信號(hào)從而對(duì)電池的充放電進(jìn)行控制管理，例如:當(dāng)白天日光充足時(shí)，電池電流采集單元采樣到充電電流很大，電池電量能夠保證航標(biāo)的正常工作,此時(shí)電池充放電管理單元控制電池同時(shí)充電和放電，當(dāng)外界陽(yáng)光充足,充電電流過(guò)大超過(guò)充電額定值時(shí)，低功耗單片機(jī)可發(fā)出控制信號(hào)自動(dòng)增加電池充放電管理單元中控制電路電流，以降低充電電流，從而避免電池因過(guò)大充電電流而損壞，同時(shí)低功耗單片機(jī)還可以根據(jù)充電電流的大小，對(duì)電池進(jìn)行快充與慢充控制，進(jìn)一步降低對(duì)電池的傷害；當(dāng)晚上無(wú)陽(yáng)光照射而不能對(duì)電池充電時(shí)，電池充放電管理單元控制電池只進(jìn)行放電，從而保證充放電分時(shí)進(jìn)行，保障電池的使用壽命；同時(shí)低功耗單片機(jī)還可以統(tǒng)計(jì)分析充放電流參數(shù)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)電池的工作狀態(tài)是否正常。光敏采樣模塊對(duì)環(huán)境亮度進(jìn)行感應(yīng)并將感應(yīng)結(jié)果發(fā)送給低功耗單片機(jī)，低功耗單片機(jī)根據(jù)環(huán)境亮度調(diào)整輸出不同占空比的控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)LED燈控制電路對(duì)LED燈進(jìn)行控制與驅(qū)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)LED燈亮度隨環(huán)境亮度改變而改變，白天環(huán)境亮度高時(shí)，LED燈亮度相信提高，夜晚環(huán)境亮度低時(shí)，LED燈亮度則相應(yīng)降低，達(dá)到了節(jié)能減耗的目的，同時(shí)由于LED燈是工作在斬波狀態(tài)下的，雖然只用一半的功耗驅(qū)動(dòng)LED燈(如高電平期間點(diǎn)亮LED燈，低電平期間熄滅LED燈)，但因?yàn)槔昧巳搜鄣摹耙曈X(jué)駐留效應(yīng)”LED燈能發(fā)出同樣的亮度并穩(wěn)
定顯示 οARM核心處理器通過(guò)電源管理組對(duì)GPS模塊、GPRS模塊和各外圍電路進(jìn)行電源管理，使各模塊分時(shí)工作，不需要某模塊工作時(shí)，可以直接關(guān)斷電源，使其工作在休眠狀態(tài)或低功耗狀態(tài)，電流最小時(shí)僅為9mA，這保證了航標(biāo)電池儲(chǔ)蓄電能能夠維持航標(biāo)的不間斷工作。大部分時(shí)間，系統(tǒng)只需依照預(yù)先設(shè)置的時(shí)間，按時(shí)報(bào)告各種狀態(tài)參數(shù)，此時(shí)只保留LED燈控制電路、電池電流采集單元和電池電壓采集單元工作，GPRS模塊工作在低功耗狀態(tài)，GPS模塊斷電，ARM核心處理器和低功耗單片機(jī)處在休眠狀態(tài)，其中單片機(jī)只開(kāi)放一個(gè)喚醒觸發(fā)端口。當(dāng)GPRS模塊接收到中心機(jī)指令、或者有外界報(bào)警信號(hào)時(shí)、或者預(yù)置時(shí)間到時(shí)，喚醒低功耗單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，由低功耗單片機(jī)喚醒ARM核心處理器，ARM核心處理器處理中心機(jī)指令和報(bào)警信號(hào)，打開(kāi)GPS模塊電源，將航標(biāo)狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳。圖2為本實(shí)用新型軟件流程圖。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種嵌入式航標(biāo)測(cè)控節(jié)能控制終端，包括低功耗單片機(jī)、ARM核心處理器、LED燈控制電路和LED燈，ARM核心處理器與低功耗單片機(jī)雙向連接，低功耗單片機(jī)通過(guò)LED燈控制電路向LED燈發(fā)送控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)；其特征在于，還包括:電池充放電管理單元、電池電流采集單元、電池電壓采集單元、光敏采樣模塊和電源管理組； 太陽(yáng)能充電翻板通過(guò)電池充放電管理單元對(duì)電池充電，電池端子分別通過(guò)電池電流采集單元和電池電壓采集單元與低功耗單片機(jī)連接，低功耗單片機(jī)的輸出口與電池充放電管理單元的受控口連接，其中電池電流采集單元用于采集電池充電電流和放電電流；用于感應(yīng)外界環(huán)境亮度的光敏米樣模塊的輸出口與低功耗單片機(jī)的輸入口連接；ARM核心處理器通過(guò)電源管理組分別與GPS模塊、GPRS模塊和外圍電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式航標(biāo)測(cè)控節(jié)能控制終端，其特征在于，所述的ARM核心處理器采用LPC2387，所述的低功耗單片機(jī)采用STC12LE5410AD。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種嵌入式航標(biāo)測(cè)控節(jié)能控制終端，包括低功耗單片機(jī)、ARM核心處理器、LED燈控制電路和LED燈，ARM核心處理器與低功耗單片機(jī)雙向連接，低功耗單片機(jī)通過(guò)LED燈控制電路向LED燈發(fā)送控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)；其特征在于，還包括電池充放電管理單元、電池電流采集單元、電池電壓采集單元、光敏采樣模塊和電源管理組。本實(shí)用新型具有電池壽命長(zhǎng)、系統(tǒng)功耗低且系統(tǒng)使用維護(hù)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/042GK203012414SQ20132004778
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者陸薇, 畢方全, 劉勇, 龔素榮, 張全意, 樊登勝 申請(qǐng)人:重慶航天火箭電子技術(shù)有限公司