專利名稱：基于sms可搭載modbus rtu協議數據的物機的制作方法
技術領域：
本發明涉及物聯網中的智能器件，具體涉及一種基于SMS可搭載MODBUS RTU協議數據的物機。
背景技術：
“物聯網概念”是在“互聯網概念”的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網絡概念，實現人與物、物與物之間信息互通。把傳感器裝備到各種真實物體上使其具有智慧形成智慧物體。
不僅智慧物體本身具有與人、物進行信息交流的欲望，而且人對物的掌握和控制更需要與物進行信息交流。因此，隨著信息化進程的飛速發展，使得互聯網拓展到物聯網。 從智慧地球概念具體到人們關心的細小物體，都在朝著智慧化進化。實現人與物、物與物之間信息互通的產品和系統已得到了空前的發展。
智慧物體使用RS422 / 485總線、現場總線、CAN總線、WIF1、ZigBee技術等連接智能化終端構建成一個智能化的局域物聯系統，給局域物聯系統配置相應的互聯網接口， 連接到互聯網上，便實現互聯網向物聯網的拓展。
短信服務(SMS)不僅廉價、快速，而且適用于所有手機和2G、3G網絡，已成為人與人之間常用的一種通信手段。隨著GSM網絡的快速發展，推出的移動數據增殖業務也在不斷升級，GPRS、CDMA和3G的應用越來越廣，在GPRS、CDMA和3G的DTU產品中MODBUS協議得到了普遍應用，但其應用的方式是采用上位機(計算機)實現集中控制，并且需要公網 IP才能完成數據交換，不能直接實現端(手機)到端(手機)，必須是端(手機)一網站(公網 IP)-端(手機)的信息鏈。這種模式由于一次投資大，只適用于專業的應用，不適用低數據量的應用場所。而SMS能夠實現端(手機)到端(手機)，尤其是針對智能家居電器設備控制之類信息量較小的應用具有明顯的優勢，智能手機的出現使手機替代計算機使用MODBUS 成為可能，因此，物機這種將手 機拓展應用到智慧物體的通信終端呼之欲出。如何將手機方便、快捷拓展應用到智慧物體，這是本領域技術研究的方向。
物機是手機拓展應用到智慧物體的產物，其固定安裝于智慧物體之上，隨智慧物體的移動而移動，具有相對固定的特點；智慧物體與物機之間以數據通信為主，兼顧語音和視頻；由于現階段智慧物體主要是在真實物體上加裝帶通信接口的傳感器來實現，不具有人使用手機的智慧，因此，物機需要具備自檢測GSM網絡、電源的能力，對故障能實現自修復或報警，尤其要具有多主能力，也就是說，物機需要自解析主叫號碼和操作傳感器的命令，將傳感器的操作命令發送給傳感器，收集傳感器的應答后反饋給主叫，且主叫不是固定的。
已知物機的技術有GSM短信貓和GPRS/CDMA/3G DTU,它們都提供RS232或RS485 接口與智能設備連接，作為智能設備的一種遠程通信外設，不具備自檢測、自修復和多主能力。發明內容
針對以上問題本發明提供了一種具備自檢測、自修復和多主能力的基于SMS可搭載MODBUS RTU協議數據的物機。
為了解決以上問題本發明提供了一種基于SMS可搭載MODBUS RTU協議數據的物機，其特征在于包括電源系統、微處理器、GSM模塊、485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊、三極管隔離電路；電源系統為微處理器、GSM模塊、485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊、三極管隔離電路提供電源，GSM模塊采用基于SMS搭載MODBUS RTU協議數據實現485模塊、WIFI模塊和Zigbee 模塊與計算機、智能手機、物機之間的信息傳輸；GSM模塊的UART、控制信號和狀態信號與三極管隔離電路的一邊相連,三極管隔離電路的另一邊與微處理器UART、控制信號和狀態信號相連，由三極管隔離電路解決GSM模塊和微處理器之間信號電平匹配，微處理器通過監測GSM模塊的狀態信號掌握GSM模塊運行情況，發現GSM模塊通信異常及時通過控制信號進行處理，包括對GSM模塊實施冷啟動；微處理器與485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊之間采用的UART和控制信號連接。
所述的基于SMS搭載MODBUS RTU協議數據方式為對數據進行PDU編碼，PDU編碼模式包括短消息中心地址長度、短消息中心號碼類型、短消息中心號碼、文件頭字節、信息類型、被叫號碼長度、被叫號碼類型、被叫號碼、協議標識、數據編碼方式、有效期、用戶數據長度、用戶數據區^fMODBUS RTU協議數據放到用戶數據區并正確填寫用戶數據區數據長度。
所述的數據編碼方式為UTF7，或者UTF8，或者UCS2。
所述的電源系統包括電源端子、電源適配模塊、超級電容管理模塊、電壓監測電路、復位電路、降壓電路、選擇電路；外接電源通過電源端子輸入到電源適配模塊，電源適配模塊輸出穩定的5V到超級電容管理模塊、電壓監測電路、復位電路 和降壓電路；超級電容管理模塊向微處理器、三極管隔離電路和選擇電路提供不間斷的恒壓電源3. 3V，通過微處理器控制輸出滿足GSM模塊和三極管隔離電路所需的VBAT3. 6-4. 2V ;電壓監測電路輸出電源適配模塊的輸出狀態到微處理器；復位電路根據電源適配模塊的輸出產生微處理器的復位信號；降壓電路在電源適配模塊輸出時提供恒壓電源3. 3V給選擇電路；選擇電路通過微處理器控制選擇不間斷的恒壓電源3. 3V或恒壓電源3. 3V作為485模塊、Zugbee模塊和WIFI模塊的電源。
所述的485模塊由光電隔離電路、DC/DC隔離電路、485芯片、接口、485端子組成， 選擇電路輸出的電源與DC/DC隔離電路的輸入和光電隔離電路相連；DC/DC隔離電路的輸出與光電隔離電路、485芯片和接口相連；光電隔離電路的信號輸入與微處理器相連，光電隔離電路的信號輸出與485芯片的信號輸入相連；485芯片的輸出與接口的輸入相連；接口的輸出與485端子相連，485端子與地相連。
所述的微處理器由SIPEX的SP6650提供穩定3. 3V，SP6650的電壓輸入范圍為 2. 7V到6. 5V，微處理器選用STC12LE32S2。
所述的超級電容管理模塊包括充電電路、平衡電路、超級電容、穩壓電路、自動切換模塊、控制開關、恒壓電路；5V與充電電路、穩壓電路和自動切換模塊相連，充電電路的輸出與平衡電路相連，平衡電路的輸出與超級電容和自動切換模塊相連；穩壓電路的輸出與控制開關、恒壓電路和自動切換模塊相連；控制開關的輸出VBAT是受控制的；恒壓電路輸出恒定的3. 3V。
所述的充電電路采用CN3068、穩壓電路采用MIC29302BU、自動切換模塊和控制開關采用RF7416、恒壓電路采用SP6650、平衡電路采用XC61CN2202MR和XP161A1355PR， CN3068采用內部固定4. 2V的恒壓充電電壓模式，單節超級電容選擇為30F。
有益效果本發明的基于SMS搭載MODBUS RTU協議數據的方法適用于對數據量較小的應用，有利于智能手機替代計算機作為用戶移動監控終端。采用智能手機和住宅物機實現的住宅電器遠程監控系統，不僅運營成本低，而且操作簡便。
物機電源系統采用超能電容而不是鋰電池進行儲能；物機集成了充電電路，不像手機與充電器分離；物機具有與傳感器或智慧物體連接的485接口、WIFI接口和Zigbee接口 ；物機實時監測其輸入電源的狀態，一旦發現輸入電源失電，能使用儲能向管理者手機或電腦及時發送異常報警信息，一旦輸入電源得電，能向管理者手機或電腦及時報告恢復正常信息。


圖1為本發明物機的組成框圖；圖2為本發明的超級電容管理模塊的組成框圖；圖3為本發明具體實施案例圖。
具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
如圖1所示，一種基于SMS可搭載MODBUS RTU協議數據的物機，包括電源系統、微處理器、GSM模塊、485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊、三極管隔離電路；電源系統為微處理器、GSM模塊、485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊、三極管隔離電路提供電源，GSM模塊采用基于SMS搭載MODBUS RTU協議數據實現485模塊、WIFI模塊和Zigbee 模塊與計算機、智能手機、物機之間的信息傳輸；GSM模塊的UART、控制信號和狀態信號與三極管隔離電路的一邊相連,三極管隔離電路的另一邊與微處理器UART、控制信號和狀態信號相連，由三極管隔離電路解決GSM模塊和微處理器之間信號電平匹配，微處理器通過監測GSM模塊的狀態信號掌握GSM模塊運行情況，發現GSM模塊通信異常及時通過控制信號進行處理，包括對GSM模塊實施冷啟動。
微處理器與485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊之間采用的UART和控制信號連接。
所述的基于SMS搭載MODBUS RTU協議數據方式為對數據進行PDU編碼，一般 PDU編碼模式包括短消息中心地址長度、短消息中心號碼類型、短消息中心號碼、文件頭字節、信息類型、被叫號碼長度、被叫號碼類型、被叫號碼、協議標識、數據編碼方式、有效期、用戶數據長度、用戶數據區^fMODBUS RTU協議數據放到用戶數據區并正確填寫用戶數據區數據長度。
所述的數據編碼方式為UTF7，或者UTF8，或者UCS2。
MODBUS協議是1978年由M0DIC0N公司制定的應用于電子控制器上的一種通用語言，用來實現控制器之間、控制器經網絡(例如以太網)和其它設備之間的通信。它是一種應用層報文傳輸協議，與底層的物理接口及電氣規范無關，支持傳統的RS-232/422/485設備和最新發展出來的以太網設備等。從功能上看，它可以認為是一種現場總線，不同廠商生產的控制設備通過MODBUS接口可以相互連成工業網絡，進行整個系統的集中監控，因而得到了廣泛應用。
所述的電源系統包括電源端子、電源適配模塊、超級電容管理模塊、電壓監測電路、復位電路、降壓電路、選擇電路；外接電源通過電源端子輸入到電源適配模塊，電源適配模塊輸出穩定的5V到超級電容管理模塊、電壓監測電路、復位電路和降壓電路；超級電容管理模塊向微處理器、三極管隔離電路和選擇電路提供不間斷的恒壓電源(3. 3V)，通過微處理器控制輸出滿足GSM模塊和三極管隔離電路所需的VBAT (3. 6-4. 2V);電壓監測電路輸出電源適配模塊的輸出狀態到微處理器；復位電路根據電源適配模塊的輸出產生微處理器的復位信號；降壓電路在電源適配模塊輸出時提供恒壓電源(3. 3V)給選擇電路；選擇電路通過微處理器控制選擇不間斷的恒壓電源(3. 3V)或恒壓電源(3. 3V)作為485模塊、Zugbee模塊和WIFI模塊的電源。
485模塊由光電隔離電路、DC/DC隔離電路、485芯片、接口、485端子組成，選擇電路輸出的電源與DC/DC隔離電路的輸入和光電隔離電路相連；DC/DC隔離電路的輸出與光電隔離電路、485芯片和接口相連；光電隔離電路的信號輸入與微處理器相連，光電隔離電路的信號輸出與485芯片的信號輸入相連；485芯片的輸出與接口的輸入相連；接口的輸出與485端子相連，485端子與地相連。·
微處理器微處理器由SIPEX的SP6650提供穩定3. 3V，SP6650的電壓輸入范圍為2. 7V到6. 5V。微處理器選用STC12LE32S2，其省電模式所需電流在2mA。當超級電容供電，發送報警短信后超級電容的電壓為3. 6V，可用于微處理器待機的超級電容容量為 15Fx(3. 6V-2. 7V)=13. 5As ;因此，微處理器的待機時間為.5As/2mA=13. 5*1000/2=6750s=l 87H。
所述的超級電容管理模塊包括充電電路、平衡電路、超級電容、穩壓電路、自動切換模塊、控制開關、恒壓電路；5V與充電電路、穩壓電路和自動切換模塊相連，充電電路的輸出與平衡電路相連，平衡電路的輸出與超級電容和自動切換模塊相連；穩壓電路的輸出與控制開關、恒壓電路和自動切換模塊相連；控制開關的輸出VBAT是受控制的；恒壓電路輸出恒定的3. 3V。
超級電容管理模塊各部分的主要IC型號是充電電路(CN3068 )、穩壓電路 (MIC29302BU)、自動切換模塊和控制開關(IRF7416)、恒壓電路(SP6650)、平衡電路 (XC61CN2202MR和XP161A1355PR)。在本發明中采用CN3068內部固定4. 2V的恒壓充電電壓模式。單節超級電容選擇為30F。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不限制于本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求范圍之內。
權利要求
1.一種基于SMS可搭載MODBUS RTU協議數據的物機，其特征在于包括電源系統、微處理器、GSM模塊、485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊、三極管隔離電路；電源系統為微處理器、GSM模塊、485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊、三極管隔離電路提供電源，GSM模塊采用基于SMS搭載MODBUS RTU協議數據實現485模塊、WIFI模塊和Zigbee 模塊與計算機、智能手機、物機之間的信息傳輸；GSM模塊的UART、控制信號和狀態信號與三極管隔離電路的一邊相連,三極管隔離電路的另一邊與微處理器UART、控制信號和狀態信號相連，由三極管隔離電路解決GSM模塊和微處理器之間信號電平匹配，微處理器通過監測GSM模塊的狀態信號掌握GSM模塊運行情況，發現GSM模塊通信異常及時通過控制信號進行處理，包括對GSM模塊實施冷啟動；微處理器與485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊之間采用的UART和控制信號連接。
2.根據權利要求1所述的一種基于SMS可搭載MODBUSRTU協議數據的物機，其特征在于所述的基于SMS搭載MODBUS RTU協議數據方式為對數據進行PDU編碼，PDU編碼模式包括短消息中心地址長度、短消息中心號碼類型、短消息中心號碼、文件頭字節、信息類型、被叫號碼長度、被叫號碼類型、被叫號碼、協議標識、數據編碼方式、有效期、用戶數據長度、用戶數據區^fMODBUS RTU協議數據放到用戶數據區并正確填寫用戶數據區數據長度。
3.根據權利要求2所述的一種基于SMS可搭載MODBUSRTU協議數據的物機，其特征在于所述的數據編碼方式為UTF7，或者UTF8，或者UCS2。
4.根據權利要求1所述的一種基于SMS可搭載MODBUSRTU協議數據的物機，其特征在于所述的電源系統包括電源端子、電源適配模塊、超級電容管理模塊、電壓監測電路、復位電路、降壓電路、選擇電路；外接電源通過電源端子輸入到電源適配模塊，電源適配模塊輸出穩定的5V到超級電容管理模塊、電壓監測電路、復位電路和降壓電路；超級電容管理模塊向微處理器、三極管隔離電路和選擇電路提供不間斷的恒壓電源3. 3V，通過微處理器控制輸出滿足GSM模塊和三極管隔離電路所需的VBAT3. 6-4. 2V ;電壓監測電路輸出電源適配模塊的輸出狀態到微處理器；復位電路根據電源適配模塊的輸出產生微處理器的復位信號；降壓電路在電源適配模塊輸出時提供恒壓電源3. 3V給選擇電路；選擇電路通過微處理器控制選擇不間斷的恒壓電源3. 3V或恒壓電源3. 3V作為485模塊、Zugbee模塊和WIFI模塊的電源。
5.根據權利要求1所述的一種基于SMS可搭載MODBUSRTU協議數據的物機，其特征在于所述的485模塊由光電隔離電路、DC/DC隔離電路、485芯片、接口、485端子組成，選擇電路輸出的電源與DC/DC隔離電路的輸入和光電隔離電路相連；DC/DC隔離電路的輸出與光電隔離電路、485芯片和接口相連；光電隔離電路的信號輸入與微處理器相連，光電隔離電路的信號輸出與485芯片的信號輸入相連；485芯片的輸出與接口的輸入相連；接口的輸出與485端子相連，485端子與地相連。
6.根據權利要求1所述的一種基于SMS可搭載MODBUSRTU協議數據的物機，其特征在于所述的微處理器由SIPEX的SP6650提供穩定3. 3V，SP6650的電壓輸入范圍為2. 7V到6.5V，微處理器選用STC12LE32S2。
7.根據權利要求4所述的一種基于SMS可搭載MODBUSRTU協議數據的物機，其特征在于所述的超級電容管理模塊包括充電電路、平衡電路、超級電容、穩壓電路、自動切換模塊、控制開關、恒壓電路；5V與充電電路、穩壓電路和自動切換模塊相連，充電電路的輸出與平衡電路相連，平衡電路的輸出與超級電容和自動切換模塊相連；穩壓電路的輸出與控制開關、恒壓電路和自動切換模塊相連；控制開關的輸出VBAT是受控制的；恒壓電路輸出恒定的3. 3V。
8.根據權利要求7所述的一種基于SMS可搭載MODBUS RTU協議數據的物機，其特征在于所述的充電電路采用CN3068、穩壓電路采用MIC29302BU、自動切換模塊和控制開關采用RF7416、恒壓電路采用SP6650、平衡電路采用XC61CN2202MR和XP161A1355PR，CN3068 采用內部固定4. 2V的恒壓充電電壓模式，單節超級電容選擇為30F。
全文摘要
一種基于SMS可搭載MODBUS RTU協議數據的物機,其GSM模塊采用基于SMS搭載MODBUS RTU協議數據實現485模塊、WIFI模塊和Zigbee模塊與計算機、智能手機、物機之間的信息傳輸；GSM模塊的UART、控制信號和狀態信號與三極管隔離電路的一邊相連，三極管隔離電路的另一邊與微處理器UART、控制信號和狀態信號相連，由三極管隔離電路解決GSM模塊和微處理器之間信號電平匹配，微處理器通過監測GSM模塊的狀態信號掌握GSM模塊運行情況，微處理器與485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊之間采用的UART和控制信號連接并由電源系統供電。
文檔編號H04W4/14GK103024702SQ201210376458
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月8日 優先權日2012年10月8日
發明者劉鎮陽, 李文鋒, 許建華, 陸敬筠, 王養森, 孫偉, 王偉, 劉辰成, 劉德田 申請人:南京覓丹電子信息有限公司