基于太阳能供电的无线传感器节点设计

基于太阳能供电的无线传感器节点设计
摘要
随着国家科技兴农的政策提出，农业信息科技治理愈来愈受到社会的关注，而随着现代化农业、无线通信技术、运算机嵌入式技术等现代科技的进展，对农业生长环境的无线监测研究取得了愈来愈多人的重视。新型ZigBee技术作为一种新型的近距离、低功耗、低复杂度、低速度、低本钱无线通信技术在各个领域具有普遍的应用，尤其在农业生长环境监测方面取得普遍应用。
本课题依托江西省青年科学基金资助项目，采纳TI公司CC2530芯片，设计一种基于太阳能供电的ZigBee的WSN节点。本课题系统分的析了基于ZigBee的WSN节点中各部份能量的消耗，并考虑了因其覆盖面积广、节点数量较多、节点寿命变短等特性，提出了基于太阳能供电的ZigBee的WSN节点设计方案。
本论文要紧由以下几部份工作组成：
(3)The use of the first edition and the second edition of the wireless sensor nodes as the core, using SHT10 and TSL2561 as temperature and light intensity sensor, wireless transmission of temperature and humidity and illumination monitoring and data intensity;
现代农业是以普遍利用现代科技为标志的农业。相对传统农业来讲，现代农业利用到了现代、现代工业提供的生产资料和科学治理方式。随着科技的进展，现代农业中需要应用到科技的地址愈来愈多。在果农类的种植当中，农作物生长环境的如何关于果农的生长有着较大的阻碍，为此，能够对农作物的生长环境进行实时的跟踪监测，进而针对相关的状态对其环境进行适当的调控。目前能够实现无线数据传输的有蓝牙、ZigBee、Wi-Fi无线USB等，这几种技术竞争猛烈，各有所长。可是随着通信设备的复杂度、功耗和系统本钱的增加，ZigBee[1]凭借其近距离、低复杂度、低功耗、低速度、低本钱等诸多优势在竞争中脱颖而出。ZigBee是在IEEE基础上成立的通信标准，目前国外关于ZigBee技术的研究的公司比较多，如Chipcon、Freescale、Ember、RAadioPulse、OKI、TI等，这些公司都纷纷推出了ZigBee解决方案。可是国内关于ZigBee的研究比较浅显，一样都是少数几家公司，而且多数是引进外国的技术。ZigBee的核心芯片是CC2530。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM和许多其他壮大的功能，为ZigBee无线网络的实现提供了坚实的底层硬件基础。因此利用ZigBee技术对果农的生长环境进行监测，能够让果农有较好的生长环境，使其生长良好。此刻真正应用于果农墒情检测的ZigBee技术尚未普及，主若是因为目前的无线传感节点传输距离还不是很远，而且没有实际研发出一款能够野外自主供电而不需要以为去改换电源的无线传感器节点。
的太阳能光伏电池要紧有单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、聚光点hi、带状硅电池等几类。目前光伏发电要紧集中在日本、欧盟和美国，其光伏发电量约占世界光伏发电的80%，专家预测，到2100年，太阳能发电量将占总发电量的64%。在国内，目前关于光伏发电的研究少，10连年来，国内光伏发电也长期维持了全世界市场的1%左右，而且多数是高电压发电。关于太阳能供电系统的研究比较多，可是多数是提供高电压的，小电压供电的研究比较少。
This thesis is mainly composed of the following parts:
(1)with CC2530 as the core design of wireless sensor node hardware circuit of RF board, and on this basis to join a power amplifier chip CC2591 which produced second version of wireless sensor node circuit board;
(2)Taking CN3063 as the power management chip, CN301 as the voltage detecting chip to design hardware circuit for solar energy, so that the output voltage is , so as to ensure that the wireless sensor nodes can outdoor autonomous power supply;
因此到目前为止，国内目前除少数几家公司外，有关ZigBee开发的公司还很少；可是ZigBee技术实际意义专门大，因此国内许多公司关于ZigBee各系列的利用开发重视程度愈来愈高，而且各大高校如苏州大学、浙江大学、东南大学和公司接踵加入到了ZigBee的开发行列中。
(4)Test and analysis of power consumption of two versions of the wireless sensor node plate and the RF board.
The test results show that, the solar energy board can provide power supply stability, WSN nodes can communicatewith others, its power consumption is very low, the transmission distance is better. The entire system is stable, can achieve the desired effect.
Keywords: solar energy；CC2530；CC2591；power analysis
第一章 绪论
太阳能是一种一次性利用能源，一样也是一种可再生能源。它资源丰硕，可免费利用，又无需运输，对环境无任何污染。21世纪以来，随着新材料和电子技术的高速进展，太阳能发电慢慢的出此刻了广大人们的视野并取得迅猛进展。太阳能发电是将太阳辐射搜集与转换为电能的一个进程。其供电技术是近代显现的一种新型能源利用技术，利用到了太阳能普遍性、无害性、长久性等特点。它是对太阳能利用的最好方式太阳能供电系统在现代具有比较大的应用空间，这主若是取决了太阳能发电系统的特点。太阳能发电系统具有长寿命、高性能、无需值守、无中断供电、不受地理环境阻碍等特点。目前关于太阳能发电的方式有两种；一种是将太阳能转换为热能，在利用热能发电，称之为太阳能热发电；另一种是通过光电器件将太阳能直接转化为电能，称之为太阳能光伏发电[22]。其中太阳能光伏发电系统由太阳能电池组件、太阳能操纵器、蓄电池（组）组成，能够依照需要选择适合的太阳能电池板从而输出自己所需的电压，如输出电源为交流220V或110V。太阳能光伏发电产业是20世纪80年代以来世界上增加最快的高新技术产业之一。2004年世界太阳能发电总量达到，2006年末达到。已经实现商品化、有效化
This research is based on the project of Jiangxi Province Youth Science Fund, using TI's CC2530 chip, designed a WSN node based on solar powered of ZigBee. the subject system’s analysis of each part is base on the energy consumption of ZigBee in the WSN node , and considering its wide coverage, node number, the shorter life of the node and other characteristics, proposed the WSN design scheme of solar power supply based on ZigBee.
(4) 对两个版本的无线传感器节点底板和射频板进行功耗测试与分析。
测试结果说明，太阳能电路板可提供稳固电源，WSN节点之间能够进行通信，其功耗很低、传输距离较好。整个系统工作稳固，可达到预期成效。
关键词：太阳能；CC2530；Cnsor node based on
solar power supply
Abstract
Along with the national science and technology policy,the agricultural information and technology management are more and more attractive to the society，and with the development of modern agriculture, the wireless communication technology, embedded computer technology, modern science and technology, the wireless monitoring study on agricultural growth environment has been gain more and more people's attention. Model ZigBee is a new short-range, low-power, low complexity, low rate, low cost wireless communication technology has been widely applied in various fields, especially widely used in agricultural growth and environmental monitoring.