一種多數(shù)據(jù)源的低功耗無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種多數(shù)據(jù)源的低功耗無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，其包括主控芯片、RF射頻芯片、供電電路、多數(shù)據(jù)源ADC轉(zhuǎn)換模塊、LED顯示電路和外圍接口電路。所述主控芯片采用低功耗、低成本的控制芯片；所述RF射頻芯片采用支持Zigebee技術(shù)的低功耗無線芯片，通過SPI接口與主控芯片相連，并在無數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)可以進(jìn)入休眠模式；所述多數(shù)據(jù)源ADC轉(zhuǎn)換模塊由多路數(shù)據(jù)采集通道和模數(shù)轉(zhuǎn)換兩部分組成，各路通道之間采用輪循方式進(jìn)行工作；所述LED顯示電路由多個(gè)顏色不同的低功耗LED燈組成，通過點(diǎn)亮不同顏色的燈或其組合，顯示節(jié)點(diǎn)當(dāng)前工作模式或狀態(tài)。本實(shí)用新型可有效解決傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)類型單一、功耗大、成本高的問題，使無線傳感網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用成為可能。
【專利說明】一種多數(shù)據(jù)源的低功耗無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別涉及一種低功耗的Zigbee無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是近年來的一種集傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線通信技術(shù)、智能處理技術(shù)等于一體新技術(shù)，正在從智能家居、智能交通、工業(yè)系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域使得人們的生產(chǎn)和生活變得更加智能化。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)作為采集物聯(lián)網(wǎng)底層數(shù)據(jù)的設(shè)備，在整個(gè)系統(tǒng)中起著非常關(guān)鍵的作用，上層的智能化分析與處理都是基于其采集的物理數(shù)據(jù)。現(xiàn)有的無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)多數(shù)只能采集某種單一的物理數(shù)據(jù)，并且具有較大的功耗和成本，阻礙的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)類型單一、功耗大、成本高的缺點(diǎn)，提供一種能夠采集多種類型數(shù)據(jù)并且采用Zigbee技術(shù)的低功耗無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備。
[0004]本實(shí)用新型的所采用的實(shí)現(xiàn)方案是:提供一種多數(shù)據(jù)源的低功耗無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，包括低功耗主控芯片、低功耗RF芯片、多路數(shù)據(jù)源ADC模塊、供電模塊、LED顯示電路和外圍接口電路，供電電路與各部分電路相連，提供它們一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓。
[0005]所述主控芯片可選用低功耗、低成本的控制芯片，采用包括STM32系列控制器、MSP430系列控制器、AVR系列控制、PIC系列控制器、CC2530/CC2430等集控制與射頻于一體的SOC控制器在內(nèi)的一種。
[0006]所述RF射頻芯片可選用支持Zigbee技術(shù)的低功耗射頻芯片，其工作在免費(fèi)的ISM頻段，通過SPI接口與主控芯片相連。
[0007]所述多路數(shù)據(jù)源ADC模塊具有多路數(shù)據(jù)采集通道，由前端數(shù)據(jù)采集傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路兩部分組成，傳感器從大類上可分為數(shù)字和模擬兩類，其按照采集的物理環(huán)境特征可分為溫度傳感器、震動(dòng)傳感器、光敏傳感器、煙霧傳感器、危險(xiǎn)氣體傳感器、紅外傳感器等；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可以是單獨(dú)的ADC芯片，也可以是主控芯片內(nèi)部的ADC功能模塊。其中數(shù)字芯片可直接將輸出與主控芯片相連，而模擬傳感器則通過ADC電路直接或間接與主控芯片相連；各數(shù)據(jù)采集通道之間通過輪詢的方式，交替進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。
[0008]所述LED顯示電路由若干個(gè)顏色不同的低功耗LED燈或LED芯片組成,通過顯示不同顏色的燈或其中幾個(gè)燈，指示節(jié)點(diǎn)的各類工作狀態(tài)。
[0009]所述外圍接口電路包括USB、UART, JTAG等常用接口，用以軟件的調(diào)試、數(shù)據(jù)的傳輸?shù)取?br> [0010]本實(shí)用新型的有益效果是:整個(gè)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各部分均選用低成本、低功耗的芯片和電路，整個(gè)電路工作在低功耗模式下，節(jié)省了對(duì)電池的消耗；同時(shí)帶有多路數(shù)據(jù)采集通道，能夠同時(shí)連接多種類型不同的傳感器以達(dá)到在同一傳感節(jié)點(diǎn)上感知多種物理信號(hào)的目的，實(shí)現(xiàn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)多用的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的多路數(shù)據(jù)源低功耗無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為使本實(shí)用新型易于理解，以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。
[0013]參看圖1，多路數(shù)據(jù)源的低功耗無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，包括低功耗主控芯片1、供電電路2、多數(shù)據(jù)源ADC模塊3、Zigbee RF芯片4、LED顯示電路5和外圍接口電路6，節(jié)點(diǎn)設(shè)備的所有電路和芯片均采用低功耗設(shè)計(jì)。
[0014]所述主控芯片I采用高性能、低功耗、低成本、ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32互聯(lián)型芯片STM32F107，該芯片具有豐富的外部電路接口，并且在不工作情況下可進(jìn)入低功耗休眠模式，非常符合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)低功耗、高性能的要求。
[0015]所述RF射頻芯片4采用適用于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，采用Zigbee技術(shù)、6LoWPAN及
2.4G ISM免費(fèi)頻段的低功耗無線射頻芯片AT86RF231，實(shí)用免費(fèi)頻段可降低節(jié)點(diǎn)實(shí)用成本，所述射頻芯片4還在無數(shù)據(jù)收發(fā)的情況下可進(jìn)入低功耗模式。
[0016]所訴LED顯示電路采用紅、黃、藍(lán)、綠四種穿透能力較強(qiáng)的低功耗LED芯片，用來指示節(jié)點(diǎn)是處于休眠、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)發(fā)送、正常工作、故障等狀態(tài)的哪一種。
[0017]所述多數(shù)據(jù)源ADC模塊3包括傳感器模塊31和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊32。其中傳感器模塊31可以根據(jù)具體需求接入不同種類的傳感器，如溫度傳感器、震動(dòng)傳感器、煙霧傳感器等，最大接入數(shù)量根據(jù)主控芯片的引腳和接口電路而定；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊32可以采用獨(dú)立的ADC芯片，如常用的ADC0809等，也可以采用主控芯片內(nèi)部的ADC模塊，所訴主控芯片STM32F107最大可接受16路外部信號(hào)，因此最多可連接16類不同類型傳感器。
[0018]上述實(shí)施例，指示本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)例，并非用來限制本實(shí)用新型的實(shí)施與權(quán)力范圍，凡與本實(shí)用新型權(quán)力要求所述內(nèi)容相同或等同的技術(shù)方案，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多數(shù)據(jù)源的低功耗無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，包括主控芯片、RF射頻芯片、供電電路、外圍接口電路、LED顯示電路、多數(shù)據(jù)源ADC模塊；其特征在于:供電電路與各部分電路通過導(dǎo)線相連；所述RF射頻芯片通過SPI接口與主控芯片相連；所述LED顯示電路通過主控芯片的GPIO 口直接與主控芯片相連；所述外圍接口電路與主控芯片支持的外圍電路接口引腳相連；所述多數(shù)據(jù)源ADC模塊，為主控芯片內(nèi)部電路或者獨(dú)立的ADC芯片。
2.如權(quán)利要求1所述的多數(shù)據(jù)源的低功耗無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，其特征在于:所述主控芯片采用STM32系列控制器、MSP430系列控制器、CC2530/CC2430、AVR系列控制器、PIC系列控制器在內(nèi)的一種低功耗控制器作為核心處理器。
3.如權(quán)利要求1所述的多數(shù)據(jù)源的低功耗無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，其特征在于:多數(shù)據(jù)源ADC模塊由傳感器模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊兩部分組成；傳感器模塊為各類模擬或數(shù)字傳感器，數(shù)字傳感器可直接與主控芯片的GPIO 口相連，模擬傳感器可通過外部獨(dú)立ADC電路或通過主控芯片的內(nèi)部ADC電路與主控器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK203799486SQ201420032013
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】梁紅碩, 曲昀卿, 李英輝 申請(qǐng)人:梁紅碩