專利名稱：一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電路，具體是一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的各種傳感器接口各不相同，導(dǎo)致每增加一種傳感器的 使用，都需要對節(jié)點的軟硬件進(jìn)行再次開發(fā)。節(jié)點硬件需要針對新的傳感器接口進(jìn)行針對 性設(shè)計，同時還要對相應(yīng)的傳感器硬件驅(qū)動程序進(jìn)行重新設(shè)計。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點需 要運行TinyOS操作系統(tǒng)，這就要求研究開發(fā)人員既要懂TinyOS操作系統(tǒng)，又要懂單片機硬 件驅(qū)動編程，這增加了編程的難度，效率也低，不利于整個系統(tǒng)的團(tuán)隊專業(yè)化分工合作。而 且節(jié)點的傳感器接口并沒有標(biāo)準(zhǔn)化，不同廠商提供的接口不同，這也給節(jié)點程序的開發(fā)增 加了一定的難度。另外，現(xiàn)有節(jié)點一般同時只能接一個數(shù)字信號輸出的傳感器板和幾個模 擬信號輸出的傳感器板。而隨著大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，現(xiàn)在的許多傳感器將信號采 集和處理電路集成在一塊芯片上，最終產(chǎn)生數(shù)字信號輸出，所以對于這些傳感器來說，節(jié)點 同時只能接一個，這就有很大的局限性?，F(xiàn)有的兩節(jié)AA電池供電的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點， 電源最大為3V，其傳感器接口的數(shù)字輸入信號一般也只能接受最大3V的數(shù)字信號，否則會 容易損壞電路，而現(xiàn)在很多傳感器板提供的還是5V輸出的數(shù)字信號，這就會給兩者的直接 連接造成問題，需要對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換才能進(jìn)行互連。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳感器標(biāo)準(zhǔn)化 接口電路。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的具體技術(shù)方案是一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口電路包括微控制器、節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)化接 口、I2C總線緩沖器電路、多路信號選擇器電路、SPI擴展成4路UART電路、多路UART總線 緩沖電路、多路模擬傳感器信號采集接口電路、SPI/I2C復(fù)用接口、傳感器UART接口和撥碼 開關(guān)電路。節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)化接口與微控制器信號連接；I2C總線緩沖器電路一端分別與微控制器 和SPI擴展成4路UART電路第一端信號連接，I2C總線緩沖器電路另一端與SPI/I2C復(fù) 用接口信號連接；SPI/I2C復(fù)用接口同時與多路信號選擇器電路一端信號連接，多路信號 選擇器電路另一端與微控制器信號連接，多路信號選擇器電路的又一端與SPI擴展成4路 UART電路的第二端信號連接，SPI擴展成4路UART電路的第三端與微控制器信號連接；SPI 擴展成4路UART電路的第四端與多路UART總線緩沖電路的一端信號連接，多路UART總線 緩沖電路的另一端與傳感器UART接口信號連接；多路模擬傳感器信號采集接口電路與微 控制器信號連接；撥碼開關(guān)電路與微控制器信號連接。微控制器采用TI公司的型號為MSP430F1611的芯片，用于傳感器信號的采集與處理，并將處理結(jié)果的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化；I2C總線緩沖器電路采用NXP公司的型號為P82B96的芯片，多路信號選擇器電路采用TI公司的型號為SN74LVC257A的芯片，SPI擴展成4路 UART電路由芯片U4和芯片U5組成，U4和U5均采用EXAR公司的型號為XR20M1172的芯 片，多路UART總線緩沖電路采用TI公司的型號為SN74LVC244A的芯片。本實用新型所具有的有益效果是將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的傳感器接口部分分 離出來，節(jié)點只剩下一個標(biāo)準(zhǔn)化的UART接口，簡化了節(jié)點用于組網(wǎng)的程序設(shè)計與開發(fā)。這 樣研究傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究設(shè)計人員不需要了解傳感器硬件，只需要專注于節(jié)點操作系統(tǒng) TinyOS的程序設(shè)計開發(fā)便可。所有跟傳感器硬件相關(guān)的工作都由傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口電路來 完成，而在標(biāo)準(zhǔn)化接口電路上的MCU不需要運行操作系統(tǒng)，在上面進(jìn)行程序設(shè)計開發(fā)的研 究設(shè)計人員則不需要理解操作系統(tǒng)TinyOS的使用。這樣的方法便于更專業(yè)化的分工合作， 提高效率并增強整個系統(tǒng)的團(tuán)隊協(xié)作能力。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明，如圖1所示，一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口電路包括微控制器6、節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)化接口 5、I2C總線緩沖器電路2、多 路信號選擇器電路3、SPI擴展成4路UART電路7、多路UART總線緩沖電路8、多路模擬傳 感器信號采集接口電路10、SPI/I2C復(fù)用接口 4、傳感器UART接口 9和撥碼開關(guān)電路1。節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)化接口 5與微控制器6信號連接；I2C總線緩沖器電路2 —端分別與微 控制器6和SPI擴展成4路UART電路7第一端信號連接，I2C總線緩沖器電路2另一端與 SPI/I2C復(fù)用接口 4信號連接；SPI/I2C復(fù)用接口 4同時與多路信號選擇器電路3 —端信號 連接，多路信號選擇器電路3另一端與微控制器6信號連接，多路信號選擇器電路3的又一 端與SPI擴展成4路UART電路7的第二端信號連接，SPI擴展成4路UART電路7的第三 端與微控制器6信號連接；SPI擴展成4路UART電路7的第四端與多路UART總線緩沖電 路8的一端信號連接，多路UART總線緩沖電路8的另一端與傳感器UART接口 9信號連接； 多路模擬傳感器信號采集接口電路10與微控制器6信號連接；撥碼開關(guān)電路1與微控制器 6信號連接。連接節(jié)點的接口為節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)化接口，傳感器接口部分有1個SPI/I2C復(fù)用的連接 器接口、4個UART連接器接口和6個模擬信號輸入連接器接口。其中SPI/I2C接口跟4個 UART接口不能同時工作，所以根據(jù)所要連接的傳感器板接口信號的類型，來選擇撥碼開關(guān) 電路中的撥碼開關(guān)Sl和S2，以告知微處理器Ul現(xiàn)在連接的傳感器的數(shù)字輸出接口類型，這 樣微處理器Ul在上電啟動后便根據(jù)撥碼開關(guān)Sl和S2的位置來配置相應(yīng)串口的功能并產(chǎn) 生相應(yīng)的控制信號。因為I2C、SPI、UART都共享微處理器Ul的一個串口，所以同時所能連 接的數(shù)字信號輸出的傳感器接口類型為一個I2C接口或一個SPI接口或1到4個UART接 口。另外的6個模擬信號傳感器接口跟數(shù)字信號傳感器接口可以同時使用，模擬信號接口 可以同時使用的數(shù)目為1到6個。這樣總共同時可連接的傳感器數(shù)目為，4個UART接口加 6個模擬信號接口共10個傳感器。所有的傳感器信號都由微處理器Ul來進(jìn)行信號采集和處理，最終組織為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后通過跟節(jié)點連接的UART 口傳給節(jié)點 。
權(quán)利要求一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口電路，包括微控制器、節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)化接口、I2C總線緩沖器電路、多路信號選擇器電路、SPI擴展成4路UART電路、多路UART總線緩沖電路、多路模擬傳感器信號采集接口電路、SPI/I2C復(fù)用接口、傳感器UART接口和撥碼開關(guān)電路，其特征在于節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)化接口與微控制器信號連接；I2C總線緩沖器電路一端分別與微控制器和SPI擴展成4路UART電路第一端信號連接，I2C總線緩沖器電路另一端與SPI/I2C復(fù)用接口信號連接；SPI/I2C復(fù)用接口同時與多路信號選擇器電路一端信號連接，多路信號選擇器電路另一端與微控制器信號連接，多路信號選擇器電路的又一端與SPI擴展成4路UART電路的第二端信號連接，SPI擴展成4路UART電路的第三端與微控制器信號連接；SPI擴展成4路UART電路的第四端與多路UART總線緩沖電路的一端信號連接，多路UART總線緩沖電路的另一端與傳感器UART接口信號連接；多路模擬傳感器信號采集接口電路與微控制器信號連接；撥碼開關(guān)電路與微控制器信號連接。
專利摘要本實用新型涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口電路?，F(xiàn)有無線各種傳感器接口各不相同，導(dǎo)致每增加一種傳感器的使用，都需要對節(jié)點的軟硬件進(jìn)行再次開發(fā)。本實用新型包括中的微控制器分別與節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)化接口、撥碼開關(guān)電路、多路模擬傳感器信號采集接口電路、I2C總線緩沖器電路、多路信號選擇器電路和SPI擴展成4路UART電路信號連接；I2C總線緩沖器電路與SPI擴展成4路UART電路信號連接，SPI擴展成4路UART電路與多路信號選擇器電路信號連接，多路UART總線緩沖電路的一端與SPI擴展成4路UART電路7信號連接，另一端與傳感器UART接口9信號連接。本實用新型簡化了節(jié)點組網(wǎng)的設(shè)計與開發(fā)。
文檔編號H04W84/18GK201590909SQ20102010728
公開日2010年9月22日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者劉鵬, 張建輝, 戴國駿, 曾虹, 申興發(fā), 趙備 申請人:杭州電子科技大學(xué)