一種多模式無線多媒體傳感器節(jié)點的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多模式無線多媒體傳感器節(jié)點。本發(fā)明中的圖像傳感電路負(fù)責(zé)采集圖像數(shù)據(jù)并通過SPI總線接口傳輸給低功耗處理器電路，低功耗處理器電路通過串口信號選擇開關(guān)選擇Zigbee模塊電路、GPRS模塊電路、WiFi模塊電路這三種傳輸模式的其中一種；云臺控制電路用以控制+3.3V直流電源供電的微型云臺，低功耗處理器電路利用標(biāo)準(zhǔn)的PTZ控制協(xié)議控制云臺。本發(fā)明可根據(jù)用戶需要采集不同分辨率的圖像視頻信息，云臺控制電路使用戶能實時對攝像角度進(jìn)行操控，而不是固定在某一個不變的角度，增加了使用靈活性。
【專利說明】一種多模式無線多媒體傳感器節(jié)點
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線多媒體傳感器節(jié)點，具體涉及一種具有多種無線通信模式的用于采集環(huán)境圖像視頻等多媒體信息的無線傳感器節(jié)點。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的一個主要方向是在能量嚴(yán)重受限的傳感器節(jié)點上實現(xiàn)簡單的環(huán)境數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸。然而，隨著監(jiān)測環(huán)境的日趨復(fù)雜，由這些傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所獲取的簡單數(shù)據(jù)愈加不能滿足人們對環(huán)境監(jiān)測的全面需求，迫切需要將信息量豐富的圖像、音頻甚至視頻等媒體引入到以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的環(huán)境監(jiān)測活動中來， 實現(xiàn)細(xì)粒度、精準(zhǔn)信息的環(huán)境監(jiān)測。由此，迫切需要一些具有研究價值和實用價值的無線多媒體傳感器節(jié)點，用來對環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像視頻等多媒體數(shù)據(jù)的采集。目前國外主要的無線多媒體傳感器節(jié)點情況對比如下表所示，這些傳感器節(jié)點采用了各不相同的處理器、通信模式和操作系統(tǒng)，所具有的功能也不盡相同，某些商業(yè)產(chǎn)品的銷售價格也非常昂貴，而我們國內(nèi)目前缺乏具有自主產(chǎn)權(quán)的、實用性強(qiáng)而又成熟的無線多媒體傳感器節(jié)點。
[0003]表1.目前國外的無線多媒體傳感器節(jié)點
【權(quán)利要求】
1.一種多模式無線多媒體傳感器節(jié)點，包括電源電路、圖像傳感電路、低功耗處理器電路、云臺控制電路、串口信號選擇開關(guān)、Zigbee模塊電路、GPRS模塊電路、WiFi模塊電路，其特征在于:圖像傳感電路負(fù)責(zé)采集圖像數(shù)據(jù)并通過SPI總線接口傳輸給低功耗處理器電路，低功耗處理器電路通過串口信號選擇開關(guān)選擇Zigbee模塊電路、GPRS模塊電路、WiFi模塊電路這三種傳輸模式的其中一種；云臺控制電路用以控制+3.3V直流電源供電的微型云臺，低功耗處理器電路利用標(biāo)準(zhǔn)的PTZ控制協(xié)議控制云臺； 所述的電源電路包括第一一級電源轉(zhuǎn)換芯片IC1、二級電源轉(zhuǎn)換芯片IC2、第二一級電源轉(zhuǎn)換芯片IC3、一個自恢復(fù)保險絲Fl、三個TVS保護(hù)二極管Dl、D3和D4、防反接二極管D2、第一發(fā)光二極管D5、三個電阻R1、R2和R3、第一電感L1、第二電感L2、四個電解電容C1、C4、C5和C8、一個坦電容C9、四個瓷片電容C2、C3、C6和C7 ;自恢復(fù)保險絲Fl的一端為+12V的電源輸入端，外接+9V-+24V直流電源，自恢復(fù)保險絲Fl的另一端與TVS保護(hù)二極管Dl的陰極、防反接二極管D2的陽極相連；防反接二極管D2的陰極與第一一級電源轉(zhuǎn)換芯片ICl的I腳和第二一級電源轉(zhuǎn)換芯片IC3的I腳相連，電解電容C5的正極、瓷片電容C6的一端并聯(lián)后連接到第--級電源轉(zhuǎn)換芯片ICl的I腳；電解電容Cl的正極、瓷片電容C2的一端并聯(lián)后連接到第二一級電源轉(zhuǎn)換芯片IC3的I腳；第一一級電源轉(zhuǎn)換芯片ICl的3、5腳接地，第二一級電源轉(zhuǎn)換芯片IC3的3、5腳接地；第一一級電源轉(zhuǎn)換芯片ICl的2腳與TVS保護(hù)二極管D4陰極相連后和第二電感L2的一端連接；第級電源轉(zhuǎn)換芯片ICl的4腳作為+5V電壓輸出端，和第二電感L2的另一端以及電解電容C8的正極、瓷片電容C7的一端、二級電源轉(zhuǎn)換芯片IC2的3腳相連；二級電源轉(zhuǎn)換芯片IC2的2腳為+3.3V電壓輸出，第三電阻R3的一端與坦電容C9的正極相連后接到+3.3V ;第三電阻R3的另一端與第一發(fā)光二極管D5的正極相連；第二一級電源轉(zhuǎn)換芯片IC3的2腳與TVS保護(hù)二極管D3陰極相連后和第一電感LI的一端連接；第二一級電源轉(zhuǎn)換芯片IC3的4腳作為+4V電壓輸出端,和第一電阻R1、第二電阻R2的一端相連；第一電感LI的另一端、電解電容C4的正極、瓷片電容C3的一端和第一電阻Rl的另一端并聯(lián)，電解電容C4的負(fù)極與瓷片電容C3的另一端接地；二級電源轉(zhuǎn)換芯片IC2的I腳、第一發(fā)光二極管D5的負(fù)極、電解電容C1、C4、C5、C8的負(fù)極、坦電容C9的陰極、二極管D1 、D3、D4的陰極、瓷片電容C2、C3、C6、C7的另一端都接地；所述的圖像傳感器電路包括CMOS傳感器模塊IC4、P溝道場效應(yīng)管Ql、第二發(fā)光二極管D6、第三發(fā)光二極管D7、第四發(fā)光二極管D8、第五發(fā)光二極管D9、第六發(fā)光二極管DlO ；P溝道場效應(yīng)管Ql的漏極接3.3V電壓輸出端，柵極接處理器芯片IC5的第19引腳；第二發(fā)光二極管D6、第三發(fā)光二極管D7、第四發(fā)光二極管D8、第五發(fā)光二極管D9、第六發(fā)光二極管DlO的陽極接P溝道場效應(yīng)管Ql的源極，第二發(fā)光二極管D6、第三發(fā)光二極管D7、第四發(fā)光二極管D8、第五發(fā)光二極管D9、第六發(fā)光二極管DlO的陰極接地；CM0S傳感器模塊IC4的第I引腳接P溝道場效應(yīng)管Ql的源極，CMOS傳感器模塊IC4的第2、12引腳接地，CMOS傳感器模塊IC4的第3引腳接處理器芯片IC5的第10引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第4引腳接處理器芯片IC5的第14引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第5引腳接處理器芯片IC5的第15引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第6引腳接處理器芯片IC5的第16引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第7引腳接處理器芯片IC5的第17引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第8引腳接處理器芯片IC5的第29引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第9引腳接處理器芯片IC5的第41引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第10引腳接處理器芯片IC5的第42引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第11引腳接處理器芯片IC5的第43引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第13引腳接處理器芯片IC5的第45引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第14引腳接處理器芯片IC5的第46引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第15引腳接處理器芯片IC5的第21引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第16引腳接處理器芯片IC5的第22引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第17引腳接處理器芯片IC5的第25引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第18引腳接處理器芯片IC5的第26引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第19引腳接處理器芯片IC5的第27引腳，CMOS傳感器模塊IC4的第20引腳接處理器芯片IC5的第28引腳； 所述的低功耗處理器電路包括處理器芯片IC5、程序下載器接插件JTAG、第一晶振XTAL1、第四電阻R4、第五電阻R5、瓷片電容ClO和瓷片電容Cll ;處理器芯片IC5的第1、9、.24、36、48引腳接+3.3V電壓輸出端，處理器芯片IC5的第8、23、44、47引腳接數(shù)字地，數(shù)字地接第五電阻R5的一端，第五電阻R5的另一端接地；處理器芯片IC5的第5、6引腳分別接第一晶振XTALl的兩端，第一晶振XTALl分別接瓷片電容ClO和瓷片電容Cll的一端，瓷片電容ClO和瓷片電容Cl I的另一端連接數(shù)字地；處理器芯片IC5的第20引腳接第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端接數(shù)字地；處理器芯片IC5的第7引腳接程序下載器接插件JTAG的第15引腳，第10引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第3引腳，第11引腳接RS485電平轉(zhuǎn)換芯片IC6的第2、 3引腳，第12引腳接RS485電平轉(zhuǎn)換芯片IC6的第I引腳，第13引腳接RS485電平轉(zhuǎn)換芯片IC6的第4引腳，第14引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第4引腳，第15引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第3引腳的第5引腳，第16引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第6引腳，第17引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第7引腳，第19引腳接P溝道場效應(yīng)管Ql的柵極，第21引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第15引腳，第22引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第16引腳，第25引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第17引腳，第26引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第18引腳，第27引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第19引腳，第28引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第20引腳，第29引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第8引腳，第30引腳接串口信號選擇開關(guān)的第1、3、5引腳，第31引腳接串口信號選擇開關(guān)的第2、4、6引腳，第34引腳接程序下載器接插件JTAG的第7引腳，第37引腳接程序下載器接插件JTAG的第9引腳，第38引腳接程序下載器接插件JTAG的第5引腳，第39引腳接程序下載器接插件JTAG的第13引腳，第40引腳接程序下載器接插件JTAG的第3引腳，第41引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第9引腳，第42引腳接接CMOS傳感器模塊IC4的第10引腳，第43引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第11引腳，第45引腳接CMOS傳感器模塊IC4的第13引腳，第.46引腳接接CMOS傳感器模塊IC4的第14引腳；程序下載器接插件JTAG的第1、2引腳接+3.3V電壓輸出端，程序下載器接插件JTAG的第4、6、8、10、12、14、16、18、20引腳接地；處理器芯片IC5的其他引腳懸空，程序下載器接插件JTAG的其他引腳懸空； 所述的云臺控制電路主要包括RS485電平轉(zhuǎn)換芯片IC6、第六電阻R6、第七電阻R7和云臺控制接插件PTZ ；RS485電平轉(zhuǎn)換芯片IC6的第I引腳接處理器芯片IC5的第12引腳，RS485電平轉(zhuǎn)換芯片IC6的第2、3引腳接第六電阻R6的一端，第六電阻R6的另一端接地，然后接處理器芯片IC5的第11引腳，RS485電平轉(zhuǎn)換芯片IC6的第4引腳接處理器芯片IC5的第13引腳，RS485電平轉(zhuǎn)換芯片IC6的第5引腳接地，RS485電平轉(zhuǎn)換芯片IC6的第6引腳接第七電阻R7的一端，然后接云臺控制接插件PTZ的第I引腳，RS485電平轉(zhuǎn)換芯片IC6的第7引腳接第七電阻R7的另一端，然后接云臺控制接插件PTZ的第2引腳；云臺控制接插件PTZ的第3、4引腳分別接+3.3V電壓輸出端和地，用來給微型云臺控制電機(jī)進(jìn)行供電； 所述的串口信號選擇開關(guān)包括六個開關(guān)S1、S2、S3、S4、S5、S6組成的撥碼開關(guān)，其中開關(guān)S1、S3、S5的一端相連后接到處理器芯片IC5的30腳；開關(guān)S2、S4、S6的一端相連后接到處理器芯片IC5的31腳；開關(guān)S1、S2的另一端分別連到Zigbee射頻芯片IC7的16、17 引腳；開關(guān)S3、S4的另一端分別連到WiFi通信模塊IC9的3、4腳；開關(guān)S5、S6的另一端分別連到GPRS通信芯片IC8的13、11腳；所述的Zigbee模塊電路包括無線Zigbee射頻芯片IC7,下載器接插件CC_Debug,第二晶振XTAL2，第三晶振XTAL3，天線插座SMA，三個電阻R8、R9、R10,瓷片電容C12、C13、C14、 C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29，第三電感 L3、第四電感L4和第五電感L5 ;無線Zigbee射頻芯片IC7的第1、2、3、4引腳接地，無線Zigbee 射頻芯片IC7的第10、21、27、28、29、31、39引腳接+3.3V電壓輸出端；無線Zigbee射頻芯片IC7的第5引腳接下載器接插件CC_Debug的第6引腳,無線Zigbee射頻芯片IC7的第 6引腳接下載器接插件CC_Debug的第5引腳；無線Zigbee射頻芯片IC7的第14、15、16、17 引腳分別接處理器芯片IC5的第31、30、33、32引腳；無線Zigbee射頻芯片IC7的第20引腳接第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端接+3.3V電壓輸出端和瓷片電容C19的一端，瓷片電容C19的另一端接地；無線Zigbee射頻芯片IC7的第22、23引腳分別接第三晶振XTAL3的兩端，然后分別接瓷片電容C20和C21的一端，瓷片電容C20和C21的另一端接地；無線Zigbee射頻芯片IC7的第24引腳接瓷片電容C22的一端，瓷片電容C22的另一端接地；無線Zigbee射頻芯片IC7的第25引腳接瓷片電容C24的一端，瓷片電容C24的另一端接第三電感L3的一端、第四電感L4的一端和瓷片電容C26的一端,第五電感L5的另一端接地，瓷片電容C26的另一端接瓷片電容C28的一端和第五電感L5的一端，瓷片電容 C28的另一端接地；無線Zigbee射頻芯片IC7的第26引腳接瓷片電容C23的一端，瓷片電容C23的另一端接第三電感L3的另一端、瓷片電容C25的一端和第五電感L5的一端,瓷片電容C25的另一端接地，第五電感L5的另一端接瓷片電容C27的一端和瓷片電容C26的另一端，瓷片電容C27的另一端接瓷片電容C29的一端和天線插座SMA的第I引腳，瓷片電容 C29的另一端接地，天線插座SMA的第2、3、4引腳接地；無線Zigbee射頻芯片IC7的第30 引腳接第八電阻R8的一端，第八電阻R8的另一端接地；無線Zigbee射頻芯片IC7的第32、 33引腳分別接第二晶振XTAL2的兩端和瓷片電容C12、C13的一端，瓷片電容C12、C13的另一端接地；無線Zigbee射頻芯片IC7的第34引腳接下載器接插件CC_Debug的第3引腳， 無線Zigbee射頻芯片IC7的第35引腳接下載器接插件CC_Debug的第4引腳,無線Zigbee 射頻芯片IC7的第37引腳接下載器接插件CC_Debug的第10引腳,無線Zigbee射頻芯片 IC7的第38引腳接下載器接插件CC_Debug的第8引腳；無線Zigbee射頻芯片IC7的第39 引腳接瓷片電容C17的一端，瓷片電容C17的另一端接地；無線Zigbee射頻芯片IC7的第 40引腳接瓷片電容C18的一端，瓷片電容C18的另一端接地；下載器接插件CC_Debug的第 I引腳接地，下載器接插件CC_Debug的第2引腳接+3.3V電壓輸出端，下載器接插件CC_ Debug的第3引腳接第十電阻RlO的一端,第十電阻RlO的另一端接+3.3V電壓輸出端；下載器接插件CC_Debug的第7引腳接無線Zigbee射頻芯片IC7的第20引腳；無線Zigbee 射頻芯片IC7的其他引腳懸空，下載器接插件CC_Debug的其他引腳懸空；所述的GPRS模塊電路包括GP.RS通信芯片IC8、SM卡座、電阻Rl I和R12、瓷片電容C30和C31 ;其中GPRS通信芯片IC8的2腳與SM卡座的5腳相連；GPRS通信芯片IC8的4腳與SM卡座的I腳相連；GPRS通信芯片IC8的6腳與SM卡座的6腳相連；GPRS通信芯片 IC8的12腳與電阻Rll的一端相連，電阻Rll的另一端接地；GPRS通信芯片IC8的14腳與電阻R12的一端相連，電阻R12的另一端接地；GPRS通信芯片IC8的19腳與瓷片電容C30 的一端相連后接到電源電路的+4V輸出端；SIM卡座的4腳與瓷片電容C31的一端相連后接到 GPRS 通信芯片 IC8 的 8 腳；GPRS 通信芯片 IC8 的 23、24、26、46、47、48、49、50 腳、SIM 卡座的3腳、瓷片電容C30、C31的另一端都接地；GPRS通信芯片IC8的11、13腳分別連到 S6、S5的另一端，GPRS通信芯片IC8的其他引腳懸空；所述的WiFi模塊電路電路包括WiFi通信模塊IC9、電阻R13和R14 ；WiFi通信模塊 IC9的2腳接+3.3V輸出端WiFi通信模塊IC9的5、6腳分別接到電阻R13、R14的一端；電阻R13、R14的另一端、WiFi通信模塊IC9的I腳都接地；WiFi通信模塊IC9的第3、4引腳分別接S3、S4的另一端；WiFi通信模塊IC9的其他引腳懸空；所述的第——級電源轉(zhuǎn)換芯片ICl采用MICREL公司的LM2576-5V，二級電源轉(zhuǎn)換芯片IC2采用AMS公司的1117-3.3V，第二一級電源轉(zhuǎn)換芯片IC3采用MICREL公司的 LM2576-ADJ，CMOS傳感器模塊IC4采用0V7725模組，處理器芯片IC5采用ST公司的 STM32F101C8T6, RS485 電平轉(zhuǎn)換芯片 IC6 采用 Maxium 公司的 MAX3485ESA，無線 Zigbee 射頻芯片IC7采用TI公司的CC2 530F256，GPRS通信芯片IC8采用深圳中興公司的ME9000， WiFi通信模塊IC9采用上海漢楓電子科技有限公司的HF_Allx無線模塊。
【文檔編號】H04N7/18GK103442456SQ201310379085
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】張美燕, 蔡文郁, 羅云霞, 周麗萍, 鄭曉丹 申請人:浙江水利水電學(xué)院