[发明专利]一种多模式无线多媒体传感器节点

摘要

本发明涉及一种多模式无线多媒体传感器节点。本发明中的图像传感电路负责采集图像数据并通过SPI总线接口传输给低功耗处理器电路，低功耗处理器电路通过串口信号选择开关选择Zigbee模块电路、GPRS模块电路、WiFi模块电路这三种传输模式的其中一种；云台控制电路用以控制+3.3V直流电源供电的微型云台，低功耗处理器电路利用标准的PTZ控制协议控制云台。本发明可根据用户需要采集不同分辨率的图像视频信息，云台控制电路使用户能实时对摄像角度进行操控，而不是固定在某一个不变的角度，增加了使用灵活性。

主权项

一种多模式无线多媒体传感器节点，包括电源电路、图像传感电路、低功耗处理器电路、云台控制电路、串口信号选择开关、Zigbee模块电路、GPRS模块电路、WiFi模块电路，其特征在于：图像传感电路负责采集图像数据并通过SPI总线接口传输给低功耗处理器电路，低功耗处理器电路通过串口信号选择开关选择Zigbee模块电路、GPRS模块电路、WiFi模块电路这三种传输模式的其中一种；云台控制电路用以控制+3.3V直流电源供电的微型云台，低功耗处理器电路利用标准的PTZ控制协议控制云台;所述的电源电路包括第一一级电源转换芯片IC1、二级电源转换芯片IC2、第二一级电源转换芯片IC3、一个自恢复保险丝F1、三个TVS保护二极管D1、D3和D4、防反接二极管D2、第一发光二极管D5、三个电阻R1、R2和R3、第一电感L1、第二电感L2、四个电解电容C1、C4、C5和C8、一个坦电容C9、四个瓷片电容C2、C3、C6和C7；自恢复保险丝F1的一端为+12V的电源输入端，外接+9V‑+24V直流电源，自恢复保险丝F1的另一端与TVS保护二极管D1的阴极、防反接二极管D2的阳极相连；防反接二极管D2的阴极与第一一级电源转换芯片IC1的1脚和第二一级电源转换芯片IC3的1脚相连，电解电容C5的正极、瓷片电容C6的一端并联后连接到第一一级电源转换芯片IC1的1脚；电解电容C1的正极、瓷片电容C2的一端并联后连接到第二一级电源转换芯片IC3的1脚；第一一级电源转换芯片IC1的3、5脚接地，第二一级电源转换芯片IC3的3、5脚接地；第一一级电源转换芯片IC1的2脚与TVS保护二极管D4阴极相连后和第二电感L2的一端连接；第一一级电源转换芯片IC1的4脚作为+5V电压输出端，和第二电感L2的另一端以及电解电容C8的正极、瓷片电容C7的一端、二级电源转换芯片IC2的3脚相连；二级电源转换芯片IC2的2脚为+3.3V电压输出，第三电阻R3的一端与坦电容C9的正极相连后接到+3.3V；第三电阻R3的另一端与第一发光二极管D5的正极相连；第二一级电源转换芯片IC3的2脚与TVS保护二极管D3阴极相连后和第一电感L1的一端连接；第二一级电源转换芯片IC3的4脚作为+4V电压输出端，和第一电阻R1、第二电阻R2的一端相连；第一电感L1的另一端、电解电容C4的正极、瓷片电容C3的一端和第一电阻R1的另一端并联，电解电容C4的负极与瓷片电容C3的另一端接地；二级电源转换芯片IC2的1脚、第一发光二极管D5的负极、电解电容C1、C4、C5、C8的负极、坦电容C9的阴极、二极管D1、D3、D4的阴极、瓷片电容C2、C3、C6、C7的另一端都接地；所述的图像传感器电路包括CMOS传感器模块IC4、P沟道场效应管Q1、第二发光二极管D6、第三发光二极管D7、第四发光二极管D8、第五发光二极管D9、第六发光二极管D10；P沟道场效应管Q1的漏极接3.3V电压输出端，栅极接处理器芯片IC5的第19引脚；第二发光二极管D6、第三发光二极管D7、第四发光二极管D8、第五发光二极管D9、第六发光二极管D10的阳极接P沟道场效应管Q1的源极，第二发光二极管D6、第三发光二极管D7、第四发光二极管D8、第五发光二极管D9、第六发光二极管D10的阴极接地；CMOS传感器模块IC4的第1引脚接P沟道场效应管Q1的源极，CMOS传感器模块IC4的第2、12引脚接地，CMOS传感器模块IC4的第3引脚接处理器芯片IC5的第10引脚，CMOS传感器模块IC4的第4引脚接处理器芯片IC5的第14引脚，CMOS传感器模块IC4的第5引脚接处理器芯片IC5的第15引脚，CMOS传感器模块IC4的第6引脚接处理器芯片IC5的第16引脚，CMOS传感器模块IC4的第7引脚接处理器芯片IC5的第17引脚，CMOS传感器模块IC4的第8引脚接处理器芯片IC5的第29引脚，CMOS传感器模块IC4的第9引脚接处理器芯片IC5的第41引脚，CMOS传感器模块IC4的第10引脚接处理器芯片IC5的第42引脚，CMOS传感器模块IC4的第11引脚接处理器芯片IC5的第43引脚，CMOS传感器模块IC4的第13引脚接处理器芯片IC5的第45引脚，CMOS传感器模块IC4的第14引脚接处理器芯片IC5的第46引脚，CMOS传感器模块IC4的第15引脚接处理器芯片IC5的第21引脚，CMOS传感器模块IC4的第16引脚接处理器芯片IC5的第22引脚，CMOS传感器模块IC4的第17引脚接处理器芯片IC5的第25引脚，CMOS传感器模块IC4的第18引脚接处理器芯片IC5的第26引脚，CMOS传感器模块IC4的第19引脚接处理器芯片IC5的第27引脚，CMOS传感器模块IC4的第20引脚接处理器芯片IC5的第28引脚；所述的低功耗处理器电路包括处理器芯片IC5、程序下载器接插件JTAG、第一晶振XTAL1、第四电阻R4、第五电阻R5、瓷片电容C10和瓷片电容C11；处理器芯片IC5的第1、9、24、36、48引脚接+3.3V电压输出端，处理器芯片IC5的第8、23、44、47引脚接数字地，数字地接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接地；处理器芯片IC5的第5、6引脚分别接第一晶振XTAL1的两端，第一晶振XTAL1分别接瓷片电容C10和瓷片电容C11的一端，瓷片电容C10和瓷片电容C11的另一端连接数字地；处理器芯片IC5的第20引脚接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接数字地；处理器芯片IC5的第7引脚接程序下载器接插件JTAG的第15引脚，第10引脚接CMOS传感器模块IC4的第3引脚，第11引脚接RS485电平转换芯片IC6的第2、3引脚，第12引脚接RS485电平转换芯片IC6的第1引脚，第13引脚接RS485电平转换芯片IC6的第4引脚，第14引脚接CMOS传感器模块IC4的第4引脚，第15引脚接CMOS传感器模块IC4的第3引脚的第5引脚，第16引脚接CMOS传感器模块IC4的第6引脚，第17引脚接CMOS传感器模块IC4的第7引脚，第19引脚接P沟道场效应管Q1的栅极，第21引脚接CMOS传感器模块IC4的第15引脚，第22引脚接CMOS传感器模块IC4的第16引脚，第25引脚接CMOS传感器模块IC4的第17引脚，第26引脚接CMOS传感器模块IC4的第18引脚，第27引脚接CMOS传感器模块IC4的第19引脚，第28引脚接CMOS传感器模块IC4的第20引脚，第29引脚接CMOS传感器模块IC4的第8引脚，第30引脚接串口信号选择开关的第1、3、5引脚，第31引脚接串口信号选择开关的第2、4、6引脚，第34引脚接程序下载器接插件JTAG的第7引脚，第37引脚接程序下载器接插件JTAG的第9引脚，第38引脚接程序下载器接插件JTAG的第5引脚，第39引脚接程序下载器接插件JTAG的第13引脚，第40引脚接程序下载器接插件JTAG的第3引脚，第41引脚接CMOS传感器模块IC4的第9引脚，第42引脚接接CMOS传感器模块IC4的第10引脚，第43引脚接CMOS传感器模块IC4的第11引脚，第45引脚接CMOS传感器模块IC4的第13引脚，第46引脚接接CMOS传感器模块IC4的第14引脚；程序下载器接插件JTAG的第1、2引脚接+3.3V电压输出端，程序下载器接插件JTAG的第4、6、8、10、12、14、16、18、20引脚接地；处理器芯片IC5的其他引脚悬空，程序下载器接插件JTAG的其他引脚悬空；所述的云台控制电路主要包括RS485电平转换芯片IC6、第六电阻R6、第七电阻R7和云台控制接插件PTZ；RS485电平转换芯片IC6的第1引脚接处理器芯片IC5的第12引脚，RS485电平转换芯片IC6的第2、3引脚接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接地，然后接处理器芯片IC5的第11引脚，RS485电平转换芯片IC6的第4引脚接处理器芯片IC5的第13引脚，RS485电平转换芯片IC6的第5引脚接地，RS485电平转换芯片IC6的第6引脚接第七电阻R7的一端，然后接云台控制接插件PTZ的第1引脚，RS485电平转换芯片IC6的第7引脚接第七电阻R7的另一端，然后接云台控制接插件PTZ的第2引脚；云台控制接插件PTZ的第3、4引脚分别接+3.3V电压输出端和地，用来给微型云台控制电机进行供电；所述的串口信号选择开关包括六个开关S1、S2、S3、S4、S5、S6组成的拨码开关，其中开关S1、S3、S5的一端相连后接到处理器芯片IC5的30脚；开关S2、S4、S6的一端相连后接到处理器芯片IC5的31脚；开关S1、S2的另一端分别连到Zigbee射频芯片IC7的16、17引脚；开关S3、S4的另一端分别连到WiFi通信模块IC9的3、4脚；开关S5、S6的另一端分别连到GPRS通信芯片IC8的13、11脚；所述的Zigbee模块电路包括无线Zigbee射频芯片IC7，下载器接插件CC_Debug，第二晶振XTAL2，第三晶振XTAL3，天线插座SMA，三个电阻R8、R9、R10，瓷片电容C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29，第三电感L3、第四电感L4和第五电感L5；无线Zigbee射频芯片IC7的第1、2、3、4引脚接地，无线Zigbee射频芯片IC7的第10、21、27、28、29、31、39引脚接+3.3V电压输出端；无线Zigbee射频芯片IC7的第5引脚接下载器接插件CC_Debug的第6引脚，无线Zigbee射频芯片IC7的第6引脚接下载器接插件CC_Debug的第5引脚；无线Zigbee射频芯片IC7的第14、15、16、17引脚分别接处理器芯片IC5的第31、30、33、32引脚；无线Zigbee射频芯片IC7的第20引脚接第九电阻R9的一端，第九电阻R9的另一端接+3.3V电压输出端和瓷片电容C19的一端，瓷片电容C19的另一端接地；无线Zigbee射频芯片IC7的第22、23引脚分别接第三晶振XTAL3的两端，然后分别接瓷片电容C20和C21的一端，瓷片电容C20和C21的另一端接地；无线Zigbee射频芯片IC7的第24引脚接瓷片电容C22的一端，瓷片电容C22的另一端接地；无线Zigbee射频芯片IC7的第25引脚接瓷片电容C24的一端，瓷片电容C24的另一端接第三电感L3的一端、第四电感L4的一端和瓷片电容C26的一端，第五电感L5的另一端接地，瓷片电容C26的另一端接瓷片电容C28的一端和第五电感L5的一端，瓷片电容C28的另一端接地；无线Zigbee射频芯片IC7的第26引脚接瓷片电容C23的一端，瓷片电容C23的另一端接第三电感L3的另一端、瓷片电容C25的一端和第五电感L5的一端，瓷片电容C25的另一端接地，第五电感L5的另一端接瓷片电容C27的一端和瓷片电容C26的另一端，瓷片电容C27的另一端接瓷片电容C29的一端和天线插座SMA的第1引脚，瓷片电容C29的另一端接地，天线插座SMA的第2、3、4引脚接地；无线Zigbee射频芯片IC7的第30引脚接第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端接地；无线Zigbee射频芯片IC7的第32、33引脚分别接第二晶振XTAL2的两端和瓷片电容C12、C13的一端，瓷片电容C12、C13的另一端接地；无线Zigbee射频芯片IC7的第34引脚接下载器接插件CC_Debug的第3引脚，无线Zigbee射频芯片IC7的第35引脚接下载器接插件CC_Debug的第4引脚，无线Zigbee射频芯片IC7的第37引脚接下载器接插件CC_Debug的第10引脚，无线Zigbee射频芯片IC7的第38引脚接下载器接插件CC_Debug的第8引脚；无线Zigbee射频芯片IC7的第39引脚接瓷片电容C17的一端，瓷片电容C17的另一端接地；无线Zigbee射频芯片IC7的第40引脚接瓷片电容C18的一端，瓷片电容C18的另一端接地；下载器接插件CC_Debug的第1引脚接地，下载器接插件CC_Debug的第2引脚接+3.3V电压输出端，下载器接插件CC_Debug的第3引脚接第十电阻R10的一端，第十电阻R10的另一端接+3.3V电压输出端；下载器接插件CC_Debug的第7引脚接无线Zigbee射频芯片IC7的第20引脚；无线Zigbee射频芯片IC7的其他引脚悬空，下载器接插件CC_Debug的其他引脚悬空；所述的GPRS模块电路包括GPRS通信芯片IC8、SIM卡座、电阻R11和R12、瓷片电容C30和C31；其中GPRS通信芯片IC8的2脚与SIM卡座的5脚相连；GPRS通信芯片IC8的4脚与SIM卡座的1脚相连；GPRS通信芯片IC8的6脚与SIM卡座的6脚相连；GPRS通信芯片IC8的12脚与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端接地；GPRS通信芯片IC8的14脚与电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端接地；GPRS通信芯片IC8的19脚与瓷片电容C30的一端相连后接到电源电路的+4V输出端；SIM卡座的4脚与瓷片电容C31的一端相连后接到GPRS通信芯片IC8的8脚；GPRS通信芯片IC8的23、24、26、46、47、48、49、50脚、SIM卡座的3脚、瓷片电容C30、C31的另一端都接地；GPRS通信芯片IC8的11、13脚分别连到S6、S5的另一端，GPRS通信芯片IC8的其他引脚悬空；所述的WiFi模块电路电路包括WiFi通信模块IC9、电阻R13和R14；WiFi通信模块IC9的2脚接+3.3V输出端WiFi通信模块IC9的5、6脚分别接到电阻R13、R14的一端；电阻R13、R14的另一端、WiFi通信模块IC9的1脚都接地；WiFi通信模块IC9的第3、4引脚分别接S3、S4的另一端；WiFi通信模块IC9的其他引脚悬空；所述的第一一级电源转换芯片IC1采用MICREL公司的LM2576‑5V，二级电源转换芯片IC2采用AMS公司的1117‑3.3V，第二一级电源转换芯片IC3采用MICREL公司的LM2576‑ADJ，CMOS传感器模块IC4采用OV7725模组，处理器芯片IC5采用ST公司的STM32F101C8T6，RS485电平转换芯片IC6采用Maxium公司的MAX3485ESA，无线Zigbee射频芯片IC7采用TI公司的CC2530F256，GPRS通信芯片IC8采用深圳中兴公司的ME9000，WiFi通信模块IC9采用上海汉枫电子科技有限公司的HF_A11x无线模块。