连接单片机MSP430F149的P3.1引脚，NE0-5Q芯片的MISO引脚连接单片机MSP430F149的P3.2引脚，NE0-5Q芯片的SCK引脚连接单片机MSP430F149的P3.3引脚，NE0-5Q芯片的RF_IN引脚连接内置天线；NE0-5Q芯片的VCC_RF引脚通过电阻和电感连接内置天线。
[0037]本实施方式中，光伏电源模块I为串联的单晶硅微型太阳能电池板，单晶硅比多晶硅的效率好、稳定性强。最大电压为IV，最大电流为100mA。如图5所示，将5个微型太阳能电池板串联起来组成小型的太阳能电池，微型太阳能电池板的正极连接电源转换模块3-4的VPP引脚，微型太阳能电池板的负极接地，并做密封、防水处理。在有太阳光照射的地方，可以用太阳能电池直接给动物追踪器供电。
[0038]本实施方式中，GPRS无线通信模块5采用瑞士 u_blox公司的无线通信模块LEON-G100/G200，如图6所示，其体积小巧、成本低廉，在实现了全功能四频GSM/GPRS数据，功耗极低，支持丰富的网络协议，支持AT指令集，易于与u-blox GPS及辅助GPS集成，可SMT自动贴装，工作温度范围:_40°C至85°C。LE0N-G100/G200支持通过GSM调制解调器访问ubloxGPS，因此可在任何一个主处理器上通过同一个串口对GSM和GPS进行控制。LE0N-G100/G200能够方便地向前迀移到u-blox LISA 3G模块上，并提供无缝的2G-3G切换。
[0039]GPRS无线通信模块5具有外置天线，GPRS无线通信模块的外置天线7设置于野生动物皮带的外表面，并且其外置天线7的长度小于皮带锁6所在一侧的皮带的长度。
[0040]GPRS无线通信模块5中的LE0N_G100的VCC引脚连接3.3V电压；LE0N_G100的TXD引脚连接单片机MSP430F149的P3.7引脚，LE0N_G100的RXD引脚连接单片机MSP430F149的 P3.6 引脚，LE0N_G100 的 RESET_N 引脚连接单片机 MSP430F149 的 Pl.2 引脚，LE0N_G100的PWR_0N引脚连接单片机MSP430F149的Pl.3引脚；LE0N_G100的ANT引脚连接外置天线。[0041 ] GPRS无线通信模块5还包括S頂卡周围电路，如图7所示，LE0N_G100的SM_CLK引脚、SIM_10引脚、SIM_RST引脚和VSIM引脚分别连接SIM CARD的SIM_CLK引脚、SIM_10引脚、SM_RST引脚和VS頂引脚。
[0042]本实施方式中，如图8所示，电源转换模块3-4包括第一二极管Dl、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电阻R1、第二电阻R2、场效应管和三极管，第一二极管Dl的负极连接第二二极管D2的负极，第一二极管Dl的负极和第二二极管D2的负极的连接点通过稳压模块连接单片机MSP430F149的DVCC引脚和AVCC引脚，稳压模块采用LM2576稳压芯片，LM2576稳压芯片是降压型开关稳压器，LM2576稳压芯片内置过流保护电路和过热保护电路，第一二极管Dl的正极通过VBB引脚连接锂离子电池模块2的正极，第二二极管D2的正极连接第三二极管D3的正极和场效应管的源极，效应管的栅极连接第一电阻的一端和三极管的集电极，三极管的基极连接第二电阻的一端，三极管的发射极接地，第一电阻的另一端、第二电阻的另一端、第三二极管D3的负极和场效应管的漏极通过VPP引脚连接光伏电源模块1，电源转换模块3-4可提供3.3V电压。
[0043]本实施方式中，数据存储模块3-2选用W25X64芯片作为数据存储芯片，如图9所示，保存数据，实现数据远传模式以及保存重要的数据。W25X64芯片有32768可编程页，每页有256字节，具有功耗低的特点，与普通串行FLASH相比，使用更灵活，性能更出色。数据存储模块3-2用来实现存储处理后的数据、备份数据。用于数据长传的工作模式；所处的地区没有基站的覆盖，需要发送数据时不能发送数据，此种情况下，可以先将数据存到数据存储模块，而后待能连接到GPRS网络时，再进行数据发送。
[0044]W25X64芯片的CS引脚连接单片机MSP430F149的P3.0引脚，W25X64芯片的DO引脚，连接单片机MSP430F149的P3.1引脚，W25X64芯片的D1引脚连接单片机MSP430F149的P3.2引脚，W25X64芯片的CLK引脚连接单片机MSP430F149的P3.3引脚。
[0045]本实施方式中，USB接口模块3-3可以实现设备的调试和数据的读取。如图10所示，USB接口模块3-3包括第一光电隔离器、第二光电隔离器、USB转串口芯片cp2101和USB接口，第一光电隔离器和第二光电隔离器的型号均为TLP521光电隔离器，cp2101芯片的TXD引脚通过第一光电隔离器连接单片机MSP430F149的URXDO引脚，cp2101芯片的RXD弓丨脚通过第二光电隔离器连接单片机MSP430F149的UTXDO引脚，cp2101芯片的复位引脚通过上拉电阻接工作电压，cp2101芯片的REGIN引脚通过电容接地，电容起滤波作用，cp2101芯片的VDD引脚连接工作电压，cp 2101芯片的D-引脚连接USB接口的D-引脚，cp2101芯片的D+引脚连接USB接口的D+引脚，cp2101芯片的VBUS引脚通过电容接地，USB接口的VBUS引脚通过电容接地。
[0046]本实施方式中，锂离子电池模块2采用型号为PL753048的锂离子电池，锂离子电池模块2的正极连接电源转换模块3-4的VBB端，锂离子电池模块2的负极接地。
[0047]本实施方式中，上述的所有模块均做防水抗压抗干扰处理。
[0048]上述嵌入串联光伏电源驱动的野生动物追踪器的工作过程如下:
[0049]嵌入串联光伏电源驱动的野生动物追踪器经过一段休眠之后，自我唤醒，进行数据采集工作:GPS定位模块4接收到GPS信号并进行解析，微处理器3-1通过中断来接受GPS定位模块4传送过来的GPS定位数据并做进一步的数据处理，并将处理后的GPS定位数据暂时存储在数据存储模块3-2，本实用新型有多种工作模式:一是数据存储模块3-2中的数据存储到一用户设定的数值时，微处理器3-1通块将数据通过GPRS无线通信模块5发送到指定的服务器上，使得功耗大维降低，进一步延长了该装置的使用寿命，该数据传输周期可以由用户指定；二是实时地数据传送，GPS定位模块4接收到GPS信号并进行解析，微处理器3-1通过中断来接受GPS定位模块4传送过来的数据并做进一步的数据处理，并将处理后的数据传递给GPRS无线通信模块5，将该数据即时发出去；三是当动物所处的位置GPS定位模块4接收不到信号时，此时GPRS无线通信模块5有信号时，可以进行基站定位，利用GPRS基站进行定位。
[0050]USB接口模块3-3可以实现该装置的调试和数据的读取。
[0051]供电模式有两种:当太阳光照射到太阳能电池板时，由光伏电源模块I供电，太阳能电池板光电转换，产生电压，触发电源转换模块3-4供电模式切换。当动物追踪器处于无太阳光的环境时，锂离子电池模块2的电压触发电源转换模块3-4供电模式切换，此时由锂离子电池模块2供电。
【主权项】
1.一种嵌入串联光伏电源驱动的野生动物追踪器，其特征在于，包括微处理单元、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、锂离子电池模块和光伏电源模块； 所述的微处理单元，包括微处理器、数据存储模块、USB接口模块和电源转换模块； 所述的GPS定位模块的数据传输端连接微处理器的第一数据传输端，微处理器的第一数据传输端还连接数据存储模块，微处理器的第二数据传输端连接GPRS无线通信模块的数据传输端，锂离子电池模块的正极连接电源转换模块的第一输入端，光伏电源模块的输出端连接电源转换模块的第二输入端，电源转换模块的输出端连接微处理器的电源端，微处理器的第三数据传输端连接USB接口模块。2.根据权利要求1所述的嵌入串联光伏电源驱动的野生动物追踪器，其特征在于，所述的光伏电源模块嵌在野生动物皮带的顶部外表面上，所述的锂离子电池模块、微处理单元、GPS定位模块和GPRS无线通信模块嵌入野生动物皮带的内部，所述的锂离子电池模块的一侧位于光伏电源模块的一侧，所述的微处理单元的一侧位于光伏电源模块的另一侧，所述的GPS定位模块的一侧位于微处理单元的另一侧，所述的GPRS无线通信模块设置于野生动物皮带的皮带锁处。3.根据权利要求1所述的嵌入串联光伏电源驱动的野生动物追踪器，其特征在于，所述的光伏电源模块为串联的单晶硅微型太阳能电池板。4.根据权利要求1所述的嵌入串联光伏电源驱动的野生动物追踪器，其特征在于，所述的GPRS无线通信模块具有外置天线，GPRS无线通信模块的外置天线设置于野生动物皮带的外表面，并且其外置天线的长度小于皮带锁所在一侧的皮带的长度。
【专利摘要】本实用新型涉及一种嵌入串联光伏电源驱动的野生动物追踪器，包括微处理单元、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、锂离子电池模块和光伏电源模块，微处理单元，包括微处理器、数据存储模块、USB接口模块和电源转换模块，GPS定位模块的数据传输端连接微处理器的第一数据传输端，微处理器的第一数据传输端还连接数据存储模块，微处理器的第二数据传输端连接GPRS无线通信模块的数据传输端，锂离子电池模块的正极连接电源转换模块的第一输入端，光伏电源模块的输出端连接电源转换模块的第二输入端，电源转换模块的输出端连接微处理器的电源端，微处理器的第三数据传输端连接USB接口模块。
【IPC分类】G08C17/02, G01S19/14
【公开号】CN204758829
【申请号】CN201520401664
【发明人】王晨阳, 贾洋
【申请人】东北大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月11日