無線傳感器網絡電源智能控制系統設計
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無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)是一種由傳感器節點構成的網絡，能夠實時地監測、感知和采集節點部署區的觀察者感興趣的感知對象的各種信息(如光強、溫度、濕度、噪音和有害氣體濃度等物理現象)，并對這些信息進行處理后以無線的方式發送出去，通過無線網絡最終發送給觀察者。無線傳感器網絡在軍事偵察、環境監測、醫療護理、智能家居、工業生產控制以及商業等領域有著廣闊的應用前景。
無線傳感器網絡大部分是采用電池供電，工作環境通常比較惡劣。而且數量大，更換電池非常困難，所以低功耗是無線傳感器網絡最重要的設計準則之一。在網絡節點有些模塊不工作或者處于休眠狀態時，就可以將其供電電路斷開以節約用電，當有指令將其喚醒時，則接通其供電電路以保證系統的正常工作。這樣便可有效節約電能，延長電池的供電時間和使用壽命，同時也保證了整個網絡系統的工作質量，延長了使用壽命。
1 系統電源模塊硬件設計
本系統電源模塊主要對電源檢測、電源開關智能控制以及電源轉換進行了設計。電路系統硬件構成框圖如圖1所示。
本電源系統各部分主要實現的功能如下：供電電源由2塊12 V的鉛酸蓄電池串聯而成，為系統提供24 V的直流電壓；電池檢測模塊主要是通過對供電電源的輸出電壓進行取樣，以獲取蓄電池的電量消耗信息，實時對電池充電以保證整個系統正常穩定的工作；電源各路開關控制模塊主要是根據系統負載的工作狀態，通過開關控制決定是否為該負載供電，以此來降低待機功耗，延長電池的使用時間；電源變換模塊主要用模塊DC-DC轉換器作為構建單元實現電源電壓的轉換為負載提供合適的電壓。
1.1 電池檢測模塊電路設計
電池檢測模塊通過對供電電源輸出電壓取樣來判斷蓄電池的電量是否充足。在此將電源輸出電壓劃分為：25 V以上為電池電量滿狀態、24.2～25 V為電池電量充足狀態、23.5～24.2 V為電池正常工作狀態、22.8～23.5 V為電池電量不足但尚能工作狀態、22.8 V以下為電池不能正常工作狀態5個狀態，通過狀態讀取來判斷電池能否正常為整個系統供電，決定是否為電池充電，以保證整個系統的正常運行。該模塊電路結構如圖2所示。
該模塊電路主要由低壓差線性調壓器(LMlll7)、取樣電阻(R1，R2，R3，R4，R5)、電壓比較器(LMl39)、反相器(74HC04)以及編碼器(74HCl48)構成。低壓差線性調壓器LMlll7提供3.3 V的基準電壓，與取樣電阻所獲得的取樣電壓輸入電壓比較器LMl39進行比較，再由電壓比較器輸出的高低電平，經過反相器74HC04輸入到編碼器74HCl48中進行編碼，通過編碼器輸出的二進制碼來反映電池電量信息。
電池電壓取樣電阻網絡是通過取樣電阻的組合對電池的輸出電壓進行分壓取樣，各電阻端點對應的電池電壓狀態值分別為：R2對應22.8 V，R3對應23.5 V，R4對應24.2 V，R5對應25 V。當電池輸出的電壓值等于各個電阻設定的狀態值時，則該電阻端取樣電壓為3.3 V；當電池輸出的電壓值大于各個電阻設定的狀態值時，則該電阻端取樣電壓大于3.3 V；當電池輸出的電壓值小于各個電阻設定的狀態值時，則該電阻端取樣電壓小于3.3 V。取樣電阻R1，R2，R3，R4，R5的取值可由下面的方程組求得：
解得：
編碼器74HCl48低電平有效，所以在比較器LMl39的后面又接了反相器74HC04，編碼器輸入/輸出的二進制碼(真值表)與電池電壓的關系如表1所示。
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