96|电子制作2023年3月电子基础0引言物联网作为智能化的核心，在农业、工业、制造业等方面取得广泛而深入的发展，随着工业4.0的进一步的发展，人们步入了智能化时代，万物互联互通，一切感知单元像一个一个神经元一样接入物联网，开启了感知万物，远程操控及集群计算为特征的智能化时代。窄带物联网NB-IOT（NarrowBand-InternetofThings）是构建物联网的基础，它是因应时代而生的新一代蜂窝网络，兼具接入容量大，超低功耗，接入成本低等优点。基于NB-IOT技术构建低功耗设备系统在各个领域广泛应用。与传统2G网络相比，具有高达1Gbps的峰值速率，意味着基于蜂窝物联网的设备更多的连接数和单位设备容积率，功耗方面NB-IOT网络提供了三种工作模式：DRX、eDRx和PSM，本方案选用工作在DRX模式。1方案设计本文提出一种基于NB-IOT远程环境监测系统方案，方案从系统级别上整体考虑，在电源的引入上抛弃传统的交流供电方式，采用易于就地取材的太阳能电池板和铅蓄电池的组合，实现电能的转化与存储，再由转换效率较高DCDC电源电路组成分布式的电压拓扑结构供给各功能单元电路，从能源的引入到数据采集处理，再到数据的间隔发送与休眠的配合，实现全过程的低功耗设计。为了实现方案的低功耗、绿色环保的需求，系统终端节点采用STM32L100C6为主控制器，结合太阳能控制器、土壤温湿度传感器、土壤酸碱度传感器以及电源分布控制MOS开关芯片AMP4953K采集数据，并通过NB-IOT模块部件发送到服务端，实现设备长期低功耗运行，即使极端天气情况下，连续的阴雨天气时间长达一个月以上，系统利用铅蓄电池的储存的电能稳定的工作，为此系统低功耗设计需要以下两方面的要求：(1)在硬件选型方面使用低功耗设计，MCU使用运行时更低工作电流的低功耗芯片以降低处理器自身耗能，对除主控器以外的电路在设备休眠期间切断供电电源，降低待机功耗。加大使能控制电路的阻抗降低运行功耗。(2)软件方面的低功耗设计，利用主控器内嵌RTC建立时钟系统，每天定时从休眠状态转为正常运行状态，打开传感器电源，采集土壤温湿度、PH值等，通过NB-IOT模块发送数据，数据发送结束关闭除主控制器以外的所有外设电源，然后转换为休眠状态。数据采集终端采用NB模块SIM7020C、MCU芯片STM32L100C6构成整个系统采集控制发送中心，通过工业RS485总线连接土壤温湿度传感器、土壤酸碱度传感器以及噪声传感器，并通过MOS开关芯片电路对外部传感器设备供电，方案设计如图1所示。一种基于NB-IOT网络低功...
