基于單片機(jī)的多數(shù)據(jù)采集無(wú)線射頻節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，特別涉及一種基于單片機(jī)的多數(shù)據(jù)采集無(wú)線射頻節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻節(jié)點(diǎn)由耦合元件及芯片組成，利用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)辨識(shí)目標(biāo)并獲得數(shù)據(jù)。并且，可集成其他傳感器作為輔助工具，提供更多可利用的信息。綜上所述，射頻節(jié)點(diǎn)是以射頻識(shí)別作為基本功能，并包含其他傳感器提供輔助功能的設(shè)備。依據(jù)節(jié)點(diǎn)供電方式的不同，射頻節(jié)點(diǎn)可以分為有源射頻節(jié)點(diǎn)、射頻節(jié)點(diǎn)和半無(wú)源射頻節(jié)點(diǎn)。有源射頻節(jié)點(diǎn)內(nèi)裝有電池，無(wú)源射頻節(jié)點(diǎn)沒(méi)有內(nèi)裝電池，半無(wú)源射頻節(jié)點(diǎn)部分依靠電池工作。短距離射頻識(shí)別產(chǎn)品不怕油潰、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可在這樣的環(huán)境中持續(xù)工作，性能良好。長(zhǎng)距射頻識(shí)別產(chǎn)品多用于交通上，識(shí)別距離可達(dá)幾十米，如自動(dòng)收費(fèi)或識(shí)別車(chē)輛身份等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)合單片機(jī)技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、溫濕度傳感器、氣體傳感器等設(shè)備，制作一款新型射頻節(jié)點(diǎn)，包括發(fā)送端節(jié)點(diǎn)和接收端節(jié)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種基于單片機(jī)的多數(shù)據(jù)采集無(wú)線射頻節(jié)點(diǎn)，包括硬件電路，發(fā)送端，接收端，其特征在于:硬件電路主要由6部分組成:單片機(jī)及其最小系統(tǒng)、RFID射頻模塊、溫濕度傳感器、氣體傳感器、低電壓報(bào)警電路、串口通信電路；發(fā)送端分為五個(gè)部分:單片機(jī)、RFID射頻模塊、DHT11溫濕度傳感器、MQ-2氣體傳感器、低壓報(bào)警電路；接收端分為四個(gè)部分:單片機(jī)、RFID射頻模塊、串口通信模塊、低壓報(bào)警電路。
[0005]所述單片機(jī)采用低功耗芯片STC12LE5604AD，RFID射頻模塊采用NRF24L01作為射頻芯片并采用無(wú)線射頻技術(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，與包含閱讀器的接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。
[0006]所述發(fā)送端中單片機(jī)作為控制核心；RFID射頻模塊可以完成發(fā)送端和接收端的射頻識(shí)別；DHT11溫濕度傳感器主要完成對(duì)環(huán)境溫度濕度的監(jiān)測(cè)，MQ-2氣體傳感器主要完成對(duì)環(huán)境氣體濃度的監(jiān)測(cè)；低壓報(bào)警電路可以提醒使用者在使用電池供電時(shí)及時(shí)更換電池，以免使節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作。
[0007]所述接收端中單片機(jī)作為控制核心；RFID射頻I旲塊可以完成發(fā)送端和接收端的射頻識(shí)別；串口通信可以把數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)顯示；低壓報(bào)警電路可以提醒使用者在使用電池供電時(shí)及時(shí)更換電池，以免使節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作。
[0008]所述低電壓報(bào)警電路的主要核心器件是一個(gè)TL431電壓基準(zhǔn)芯片，芯片共有3個(gè)管腳，跟普通的三極管類(lèi)似。低電壓報(bào)警電路的作用是在電池電壓較低、節(jié)點(diǎn)電路無(wú)法正常工作時(shí)，給使用者提示，及時(shí)更換電池。
[0009]所述整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)，分為發(fā)送端節(jié)點(diǎn)和接收端節(jié)點(diǎn)；發(fā)送端置于環(huán)境中，通過(guò)DHT11、MQ-2分別監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度和氣體濃度，在接收到正確的驗(yàn)證數(shù)據(jù)后，發(fā)送數(shù)據(jù)包到接收端；其工作過(guò)程為:單片機(jī)初始化一〉NRF24L01初始化一〉檢測(cè)溫濕度傳感器、氣體傳感器數(shù)據(jù)并處理一〉轉(zhuǎn)為接收模式，等待驗(yàn)證數(shù)據(jù)一〉驗(yàn)證數(shù)據(jù)正確后，轉(zhuǎn)為發(fā)送模式一>發(fā)送數(shù)據(jù)一〉完成；接收端系統(tǒng)啟動(dòng)后，發(fā)送驗(yàn)證數(shù)據(jù)，正確后轉(zhuǎn)為接收模式，接收來(lái)自發(fā)送端的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)；工作過(guò)程如下:單片機(jī)初始化一〉串口初始化一>NRF24L01初始化一〉發(fā)送模式，發(fā)送驗(yàn)證信息一〉轉(zhuǎn)為接收模式，等待數(shù)據(jù)一〉數(shù)據(jù)接收完成一〉讀取緩存區(qū)數(shù)據(jù)，通過(guò)串口發(fā)送至上位機(jī)一〉顯示一〉結(jié)束。
[0010]本發(fā)明基于單片機(jī)的射頻節(jié)點(diǎn)硬件電路主要由6部分組成:單片機(jī)及其最小系統(tǒng)、RFID射頻模塊、溫濕度傳感器、氣體傳感器、低電壓報(bào)警電路、串口通信電路。本發(fā)明采用低功耗芯片STC12LE5604AD，RFID射頻模塊采用NRF24L01作為射頻芯片并采用無(wú)線射頻技術(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，與包含閱讀器的接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信；利用DHT11溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度與濕度，并發(fā)送至上位機(jī)顯示；利用MQ-2氣體傳感器檢測(cè)環(huán)境氣體濃度，并發(fā)送至上位機(jī)顯示；根據(jù)程序設(shè)定，當(dāng)發(fā)送端節(jié)點(diǎn)未被檢測(cè)到時(shí)，接收端節(jié)點(diǎn)可進(jìn)行報(bào)警提示，并在上位機(jī)上顯示。
[0011 ] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果:
本發(fā)明基于單片機(jī)的多數(shù)據(jù)采集無(wú)線射頻節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)采集環(huán)境溫度、濕度、氣體濃度等重要信息，并進(jìn)行無(wú)線傳輸，最終達(dá)到數(shù)據(jù)分析的功能。該射頻節(jié)點(diǎn)模塊可廣泛應(yīng)用于物流倉(cāng)儲(chǔ)、醫(yī)療環(huán)境監(jiān)控及藥物安全存放等領(lǐng)域，有著十分廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為RFID射頻發(fā)送端節(jié)點(diǎn)總體設(shè)計(jì)框圖；
圖2為RFID射頻接收端節(jié)點(diǎn)總體設(shè)計(jì)框圖；
圖3為報(bào)警電路原理圖；
圖4為主程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
結(jié)合圖1，圖1為RFID射頻發(fā)送端節(jié)點(diǎn)總體設(shè)計(jì)框圖。發(fā)送端分為五個(gè)部分，其中，單片機(jī)作為控制核心；RFID射頻模塊可以完成發(fā)送端和接收端的射頻識(shí)別；DHT11溫濕度傳感器主要完成對(duì)環(huán)境溫度濕度的監(jiān)測(cè)，MQ-2氣體傳感器主要完成對(duì)環(huán)境氣體濃度的監(jiān)測(cè)；低壓報(bào)警電路可以提醒使用者在使用電池供電時(shí)及時(shí)更換電池，以免使節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作。
[0014]結(jié)合圖2，圖2為RFID射頻接收端節(jié)點(diǎn)總體設(shè)計(jì)框圖。接收端分為四個(gè)部分，其中，單片機(jī)作為控制核心；RFID射頻模塊可以完成發(fā)送端和接收端的射頻識(shí)別；串口通信可以把數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)顯示；低壓報(bào)警電路可以提醒使用者在使用電池供電時(shí)及時(shí)更換電池，以免使節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作。
[0015]結(jié)合圖3，圖3為報(bào)警電路原理圖。低電壓報(bào)警電路的作用是在電池電壓較低、節(jié)點(diǎn)電路無(wú)法正常工作時(shí)，給使用者提示，及時(shí)更換電池。報(bào)警電路的主要核心器件是一個(gè)TL431電壓基準(zhǔn)芯片，芯片共有3個(gè)管腳，跟普通的三極管類(lèi)似，當(dāng)高于規(guī)定電壓時(shí)，TL431的第3管腳有下拉電流，LED發(fā)光，表示電池正常；當(dāng)電壓低于規(guī)定電壓時(shí)，TL431的第三腳沒(méi)有下拉電流，三極管Q1不導(dǎo)通，此時(shí)三極管Q2會(huì)導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警。
[0016]結(jié)合圖4，圖4為主程序流程圖。整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)，分為發(fā)送端節(jié)點(diǎn)和接收端節(jié)點(diǎn)。發(fā)送端置于環(huán)境中，通過(guò)DHT11、MQ-2分別監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度和氣體濃度，在接收到正確的驗(yàn)證數(shù)據(jù)后，發(fā)送數(shù)據(jù)包到接收端。其工作過(guò)程為:單片機(jī)初始化一〉NRF24L01初始化一〉檢測(cè)溫濕度傳感器、氣體傳感器數(shù)據(jù)并處理一〉轉(zhuǎn)為接收模式，等待驗(yàn)證數(shù)據(jù)一〉驗(yàn)證數(shù)據(jù)正確后，轉(zhuǎn)為發(fā)送模式一〉發(fā)送數(shù)據(jù)一〉完成；接收端系統(tǒng)啟動(dòng)后，發(fā)送驗(yàn)證數(shù)據(jù)，正確后轉(zhuǎn)為接收模式，接收來(lái)自發(fā)送端的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)。工作過(guò)程如下:單片機(jī)初始化一〉串口初始化一〉NRF24L01初始化一〉發(fā)送模式，發(fā)送驗(yàn)證信息一〉轉(zhuǎn)為接收模式，等待數(shù)據(jù)一〉數(shù)據(jù)接收完成一〉讀取緩存區(qū)數(shù)據(jù)，通過(guò)串口發(fā)送至上位機(jī)一〉顯示一〉結(jié)束。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于單片機(jī)的多數(shù)據(jù)采集無(wú)線射頻節(jié)點(diǎn)，包括硬件電路，發(fā)送端，接收端，其特征在于:硬件電路主要由6部分組成:單片機(jī)及其最小系統(tǒng)、RFID射頻模塊、溫濕度傳感器、氣體傳感器、低電壓報(bào)警電路、串口通信電路；發(fā)送端分為五個(gè)部分:單片機(jī)、RFID射頻模塊、DHT11溫濕度傳感器、MQ-2氣體傳感器、低壓報(bào)警電路；接收端分為四個(gè)部分:單片機(jī)、RFID射頻模塊、串口通信模塊、低壓報(bào)警電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的多數(shù)據(jù)采集無(wú)線射頻節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述單片機(jī)采用低功耗芯片STC12LE5604AD，RFID射頻模塊采用NRF24L01作為射頻芯片并采用無(wú)線射頻技術(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，與包含閱讀器的接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的多數(shù)據(jù)采集無(wú)線射頻節(jié)點(diǎn)，其特征在于:發(fā)送端中單片機(jī)作為控制核心；RFID射頻模塊可以完成發(fā)送端和接收端的射頻識(shí)別；DHT11溫濕度傳感器主要完成對(duì)環(huán)境溫度濕度的監(jiān)測(cè)，MQ-2氣體傳感器主要完成對(duì)環(huán)境氣體濃度的監(jiān)測(cè)；低壓報(bào)警電路可以提醒使用者在使用電池供電時(shí)及時(shí)更換電池，以免使節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的多數(shù)據(jù)采集無(wú)線射頻節(jié)點(diǎn)，其特征在于:接收端中單片機(jī)作為控制核心；RFID射頻模塊可以完成發(fā)送端和接收端的射頻識(shí)別；串口通信可以把數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)顯示；低壓報(bào)警電路可以提醒使用者在使用電池供電時(shí)及時(shí)更換電池，以免使節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的多數(shù)據(jù)采集無(wú)線射頻節(jié)點(diǎn)，其特征在于:低電壓報(bào)警電路的核心器件是一個(gè)TL431電壓基準(zhǔn)芯片，芯片共有3個(gè)管腳。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的多數(shù)據(jù)采集無(wú)線射頻節(jié)點(diǎn)，其特征在于:整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)，分為發(fā)送端節(jié)點(diǎn)和接收端節(jié)點(diǎn)；發(fā)送端置于環(huán)境中，通過(guò)DHT11、MQ-2分別監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度和氣體濃度，在接收到正確的驗(yàn)證數(shù)據(jù)后，發(fā)送數(shù)據(jù)包到接收端；其工作過(guò)程為:單片機(jī)初始化一〉NRF24L01初始化一〉檢測(cè)溫濕度傳感器、氣體傳感器數(shù)據(jù)并處理一〉轉(zhuǎn)為接收模式，等待驗(yàn)證數(shù)據(jù)一〉驗(yàn)證數(shù)據(jù)正確后，轉(zhuǎn)為發(fā)送模式一〉發(fā)送數(shù)據(jù)一〉完成；接收端系統(tǒng)啟動(dòng)后，發(fā)送驗(yàn)證數(shù)據(jù)，正確后轉(zhuǎn)為接收模式，接收來(lái)自發(fā)送端的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)；工作過(guò)程如下:單片機(jī)初始化一〉串口初始化一〉NRF24L01初始化一>發(fā)送模式，發(fā)送驗(yàn)證信息一〉轉(zhuǎn)為接收模式，等待數(shù)據(jù)一〉數(shù)據(jù)接收完成一〉讀取緩存區(qū)數(shù)據(jù)，通過(guò)串口發(fā)送至上位機(jī)一〉顯示一〉結(jié)束。
【專(zhuān)利摘要】<b>本發(fā)明公開(kāi)了一種結(jié)合單片機(jī)技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、溫濕度傳感器、氣體傳感器等設(shè)備，制作一款新型射頻節(jié)點(diǎn)，包括發(fā)送端節(jié)點(diǎn)和接收端節(jié)點(diǎn)。硬件電路主要由6部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)及其最小系統(tǒng)、RFID射頻模塊、溫濕度傳感器、氣體傳感器、低電壓報(bào)警電路、串口通信電路。本發(fā)明采用低功耗芯片STC12LE5604AD，RFID射頻模塊采用NRF24L01作為射頻芯片并采用無(wú)線射頻技術(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，與包含閱讀器的接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信；利用DHT11溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度與濕度，并發(fā)送至上位機(jī)顯示；利用MQ-2氣體傳感器檢測(cè)環(huán)境氣體濃度，并發(fā)送至上位機(jī)顯示；根據(jù)程序設(shè)定，當(dāng)發(fā)送端節(jié)點(diǎn)未被檢測(cè)到時(shí)，接收端節(jié)點(diǎn)可進(jìn)行報(bào)警提示，并在上位機(jī)上顯示。</b>
【IPC分類(lèi)】G08C17/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105488970
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410472354
【發(fā)明人】李相武, 王瑛, 李忠喜
【申請(qǐng)人】哈爾濱恒譽(yù)名翔科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2014年9月17日