智慧井盖用超低功耗监控电路的制作方法

本发明属于智慧城市技术领域，属于智慧城市终端监控工具，具体涉及一种智慧井盖用超低功耗监控电路。

背景技术：

在智慧井盖监控管理系统的设计中，置于井盖终端的监控设备通常是在户外无人值守的环境下工作，为减少安全隐患，节省人力物力，如何使监测终端系统能够长期稳定的工作成为技术的关键问题。

现有技术中，解决方式主要有两种，一是通过接入直流或交流进行供电，这类设计一方面十分受到周边环境的拘束，例如通过井盖监测信息传输网络与路灯监控网络的合并，从路灯杆上获得电源和通信组网资源，并不是所有井盖都分布在设有路灯的区域；另一方面也会增加人员工作量以及工作成本。

第二种解决方式是在由电池供电的基础上，通过低功耗技术延长电池的使用周期和使用寿命。低功耗技术的实现主要有三种方式，一是通过在系统中使用低功耗微处理器——分别是由ti公司生产的具备进动态功耗控制技术的微处理器430系列低功耗微处理器和意法半导体的超低功耗芯片stm32ll系列。二是通过设计低功耗集成电路来实现，硬件上对于mcu外围电路的处理是非常重要的，例如串口电路，led显示线路等这些外围电路在最初为了调试方便而设计的，其对于电能的消耗相对于各个模块电路的低功耗值而言是巨大的，所以在作为系统使用时需要将其物理连接断开，设计上可以采用中间连接跳线帽或者0欧电阻等方式。三是通过对终端软件算法的设计来实现低功耗，具体措施主要有：根据实际需要选择合适的工作频率；尽量缩短mcu正常工作的时间；停止外围器件的无效操作系统应对时钟和信号流进行控制与调度，禁止他们进入进行无效操作的外围电路，使得这些电路中的cmos门处于静止状态，仅消耗静态功耗;尽量少采用软件循环延时的工作方式，而采用中断的工作方式，可以减少主芯片的工作时间。以上所提到的低功耗技术的实现所用方式都比较单一，方式方法相对落后，相比目前先进的智能算法而言，对低功耗的实现不够完善。

因此有必要提出一种新的技术方案以解决问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智慧井盖用超低功耗监控电路，解决现有技术中存在的井盖监控电路采用电池供电无法持续长时间工作，需要耗费大量人力去频繁更换电池的问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种智慧井盖用超低功耗监控电路，包括电源接入端子、磁控开关、控制芯片、电源电路和无线通信模块；所述电源接入端子外接电池，电源接入端子连接电源电路，电源电路连接无线通信模块和控制芯片；所述控制芯片连接磁控开关，所述磁控开关设置在井盖上；所述磁控开关选择常闭型开关，磁控开关在井盖关闭时处于静态，整个监控电路处于待机状态；所述磁控开关在井盖打开时唤醒控制芯片，控制芯片通过无线通信模块将井盖信息发送至远程服务器。

进一步的，所述的监控电路还包括外部手持设备接入端子，所述外部手持设备接入端子与控制芯片连接，外部手持设备接入端子可接入外部设备唤醒控制芯片。

进一步的，所述的监控电路还包括jtag下载接口，所述jtag下载接口与控制芯片连接。

进一步的，所述控制芯片选用stm32l151c8t6单片机。

进一步的，所述无线通信模块选用bc28模块。

进一步的，所述外部手持设备接入端子选用rs485接口。

进一步的，所述电源接入端子外接3.6v锂电池，电源接入端子包括稳压芯片，所述稳压芯片将3.6v电压转换为3.3v电压。

本发明的有益效果是：

本发明解决了数据传输的线路问题，通过减少外设以及配置单片机的工作模式来降低电路的功耗，同时设计手持设备接入端口，方便井盖管理人员开启井盖而不产生报警。

附图说明

图1是发明一个实施例的电路原理图。

图中，1-电源接入端子，2-磁控开关，3-外部手持设备接入端子，4-控制芯片，5-电源电路，6-无线通信模块，7-下载接口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的基本思路是：采用3.6v锂电池作为电源，留有电源接入端子方便电源接入，使用stm32l1系列单片机作为主控芯片，每隔一段时间向远程服务器发送数据，然后单片机进入待机模式来降低功耗。通过bc28模块（超低功耗无线数传模块）向远程服务器发送井盖信息，选择磁控开关来作为判断井盖的开启与关闭的状态传感器，当井盖开启时，通过磁控开关来唤醒单片机，从而将井盖开启的信息通过无线上传到远程服务器。设计rs485接口作为外部手持设备接入端子，方便井盖管理人员外接设备时正常开启井盖。

下面介绍本发明的一个具体实施方式：

参见图1，图1是本发明一个具体实施例的原理图。由于控制芯片1选用stm32l151c8t6单片机、无线通信模块6选用bc28模块，它们均采用3.3v供电，所以，本发明采用3.6v的锂电池供电，由电源接入端子1p4接入，通过稳压芯片将3.6v转换为3.3v，稳压芯片的型号为spx3819-3.3，为了降低功耗与节省空间，选stm32l151c8t6单片机作为控制芯片1，它是一款基于arm的cortex-m3的超低功耗的32位mcu，可以选用内部晶振为系统提供时钟，并可以配置其工作模式来降低系统的损耗。数据的传输方式采用无线通信方式，这样解决了安装的局限性问题。无线通信模块6选用bc28模块，通过tcp方式与远程服务器进行通信。由于系统采用3.3v供电，所以外部手持设备接入端子3选用rs485接口，rs485接口所用芯片型号为max3485esa。因为整个系统平时处于待机模式，需要进行唤醒才可以工作，所以需要设计唤醒电路，图中磁控开关2p5以及外部手持设备接入端子3p6为系统的唤醒电路，当井盖闭合时，开关p5断开，wkup_pls引脚电平为低电平。当开关p5开启时，由于磁控开关2的磁铁位置改变使得磁控开关动作，磁控开关2闭合，由于wkup_pls需要一个电平由低到高再到低的过程，所以需要一个微分电路，因此加入c15电容与r31电阻来实现。手持设备的唤醒方式原理与磁控开关类似，此外，还可以通过控制芯片1内部的rtc闹铃唤醒系统。

本发明采用无线通信方式通讯，这样就可以解决系统安装困难的问题，不需要通信电路来传输数据，不用拘束于外界环境，方便安装，同时减少了工作量。系统采用3.6v锂电池进行供电，存在的技术难点便是低功耗问题。本发明通过使系统平时处于待机模式来降低电路的电能损耗，同时，减少外围器件的使用。在系统处于待机模式时，电能的损耗主要来源于图1所示的磁控开关2，由于井盖一般处于关闭状态，所以磁控开关2选择常闭型，这样在井盖关闭，静态电流很小。当井盖打开时，电流流过图1中的r30电阻，所以可以适当加大其阻值来降低损耗，增大阻值的同时只要能保证wkup_pls引脚能够产生上升沿即可。

下面介绍本发明的工作过程：

本发明接通电源后，系统开始工作，进行数据的发送，发送完毕后系统将进入低功耗模式，从而降低电路的损耗。系统唤醒方式有三种：第一种，控制芯片4内部rtc闹铃事件唤醒，可以在程序中设定闹铃的间隔时间，如设置3小时，系统在井盖未开启时将在3小时之后唤醒并将井盖的数据发送给远程服务器，发送完成后继续进入待机模式。第二种，井盖开启时唤醒，当井盖开启时，图1所示电路中的磁控开关2p5将闭合（井盖关闭时开关断开），引脚wkup_pls将产生一个上升沿脉冲，将系统唤醒，然后根据是否接入手持设备来判定井盖是否正常开启，继而将数据发送到远程服务器。第三种，可以将rs485接口通过引线引出，插入手持设备时wkup_pls也将产生一个上升沿脉冲，系统被唤醒，发送数据完毕后进入待机模式。本发明的数据传输通过基于bc28模块的无线通信模块6进行，采用tcp方式与远程服务器建立通信。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。