冷链物流监控系统设计
1 系统设计
系统主要针对冷链的全过程进行实时监控,需要对温、湿、光度及地理位置等信息进行采集并处理,通过GPRS数据分组的方式无线传输数据到服务器;系统设计综合各种因素,提高了对环境的突变的响应速度;设计的服务器端是B/S模式,通过互联网或手机实时监控物品的状态,方便用户随时随地地查看运输途中物品的环境参数,以减小经济损失。如图1所示,是系统的构成框图,包括终端设备、互联网、B/S架构服务器。
1.1 终端硬件设计
系统终端硬件部分是以MSP430为核心设计,采集冷链的环境特征数据并处理,通过SIM300的GPRS数据分组功能接入互联网服务器。终端电路包括电池管理部分、箱子开关状态监测传感器、工作位置监测传感器、温度传感器、光度传感器、湿度传感器。终端硬件构成框图如图2所示。
1.1.1 硬件电路设计
设计选用美国TI公司MSP430F149芯片为控制核心,通过串口控制GPRS模块数据传输;利用其内部集成的A/D模块检测湿度;利用其60 kB Flash存储器存储大量的数据,保证整个运输过程数据可靠保存;利用其内部模拟比较器检测外部光强度。系统设计以CN3063电池充电管理芯片为中心的电池管理电路,提供了充电状态指示,提供电池温度保护电路。采用低功耗LDO稳压芯片TLV70033提供3.3 V供电,如图3
所示。系统选用光敏电阻作为光强度检测传感器,检测一定强度的光,如图4所示,CA0与CA1为单片机内部模拟比较器正负输入端子,调节W1可以调整检测光照强度阈值。利用DS18B20测量环境温度,其在稳定测量这测量中稳定精度高。电路在设计中还利用霍尔开关TP4913检测工作位置和工作状态,通过霍尔开关,使产品的整体封装更简单,成本更低。
1.1.2 硬件低功耗设计
系统硬件功耗要求严格,必须保证系统平均功耗4.2 mW。因此,采用低功耗技术的MCU,其活动模式280μA@1 MHz,待机电流1μA;电池管理芯片的睡眠电流3μA;选用SIM300,提供GPRS分组数据传输,其待机电流1 mA。
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