專利名稱：以增量推數(shù)據(jù)傳送的低功耗無(wú)線傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無(wú)線傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種采用増量推數(shù)據(jù)傳送方式的低功耗ZigBee無(wú)線傳感器。
背景技術(shù)：
采用ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感器，利用ZigBee的低功耗性，能使電池具有較長(zhǎng)的使用壽命，成為具有實(shí)用價(jià)值的無(wú)線傳感器。當(dāng)ZigBee無(wú)線傳感器應(yīng)用在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)吋， 為保證告警響應(yīng)的及時(shí)性，需要進(jìn)行高占空比的密集的數(shù)據(jù)感知采集(如每分鐘一次)。傳統(tǒng)的方法是每次采集的數(shù)據(jù)都傳送，這將花費(fèi)大量的電池電カ，嚴(yán)重縮短電池使用壽命，需頻繁更換電池，甚至使ZigBee無(wú)線傳感器喪失使用價(jià)值。當(dāng)被感知量屬于緩慢變化的慣性量(如室溫)吋，沿時(shí)間軸有大量的重復(fù)數(shù)據(jù)或近似數(shù)據(jù)被發(fā)送，針對(duì)此種應(yīng)用，在保證感知精度和告警響應(yīng)及時(shí)性的前提下，大量減少重復(fù)數(shù)據(jù)和近似數(shù)據(jù)的發(fā)送次數(shù)，有效地節(jié)省電池電力，延長(zhǎng)電池的使用壽命，尋求ー種采用増量推數(shù)據(jù)傳送方式的低功耗ZigBee無(wú)線傳感器成為該領(lǐng)域技術(shù)人員的追求目標(biāo)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種以增量推數(shù)據(jù)傳送的低功耗ZigBee無(wú)線傳感器，通過(guò)線路配置，在保證感知精度和告警響應(yīng)及時(shí)性的前提下，大量減少重復(fù)數(shù)據(jù)和近似數(shù)據(jù)的發(fā)送次數(shù)，有效地節(jié)省電池電力，延長(zhǎng)電池的使用壽命。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下ー種以增量推數(shù)據(jù)傳送的低功耗無(wú)線傳感器，為ZigBee無(wú)線傳感器，所述ZigBee無(wú)線傳感器的線路配置包括主處理器芯片(U1)、溫濕度傳感器芯片(U2)、電源管理芯片(U3)、電源濾波電路(Zl)以及ZigBee通信模塊(Tl)；所述主處理器芯片(Ul)通過(guò)IIC接ロ引腳Pl. O、Pl. I與溫濕度傳感器芯片(U2)的Iic接ロ引腳SCL/DATA連接，獲取溫濕度數(shù)據(jù)；所述溫濕度傳感器芯片(U2)的引腳VDD由5V電源供電，實(shí)時(shí)感知采集溫濕度數(shù)據(jù)；所述溫濕度傳感器芯片(U2)的引腳GND接地；所述主處理器芯片(Ul)通過(guò)TTL串ロ引腳P3. 4、P3. 5分別與ZigBee通信模塊(Tl)的TTL串ロ引腳D0UT/DIN連接；所述主處理器芯片(Ul)的引腳Pl. 3與電源管理芯片(U3)的引腳HSON連接；所述主處理器芯片(Ul)的引腳AVcc、DVcc、VeREF+連接濾波電路(Z1)，濾波電路(Zl)連接電源管理芯片(U3)的引腳SW2 ;所述主處理器芯片(Ul)的引腳AVss, DVss, VREF-接地；所述電源管理芯片(U3)的引腳Vmax接入5V電源，電源管理芯片(U3)的引腳HSO連接ZigBee通信模塊(Tl)的引腳VCC，電源管理芯片(U3)的引腳GND接地，電源管理芯片(U3)通過(guò)引腳SW2給主處理器芯片(Ul)供電，電源管理芯片(U3)通過(guò)引腳HSO給ZigBee通信模塊(Tl)供電，引腳HSO的3. 3V輸出受引腳HSON輸入信號(hào)的控制；[0010]所述ZigBee通信模塊(Tl)通過(guò)芯片上的天線端子與天線連接。所述主處理器芯片為MPU芯片。本實(shí)用新型的一種以增量推數(shù)據(jù)傳送的低功耗ZigBee無(wú)線傳感器用于監(jiān)測(cè)慣性感知量吋，采用增量推模式數(shù)據(jù)傳送方式，由于傳統(tǒng)的ZigBee無(wú)線傳感器被感知量變化緩慢，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能發(fā)生一次達(dá)到閾值的變化，而本實(shí)用新型的ZigBee無(wú)線傳感器在這段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)都將不傳送，可以節(jié)省大量的數(shù)據(jù)傳送耗電，采樣數(shù)據(jù)越穩(wěn)定，節(jié)電并延長(zhǎng)電池壽命效果越顯著。

圖I是本實(shí)用新型的一種以增量推數(shù)據(jù)傳送的低功耗ZigBee無(wú)線傳感器的線路 圖。附圖標(biāo)記Ul為主處理器MPU芯片，U2為溫濕度傳感器芯片，U3為電源管理芯片，Zl為電源濾波電路，Tl為ZigBee通信模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明。參看圖1，本實(shí)用新型的一種以增量推數(shù)據(jù)傳送的低功耗無(wú)線傳感器為ZigBee無(wú)線傳感器，其線路配置主要由主處理器芯片Ul、溫濕度傳感器芯片U2、電源管理芯片U3、電源濾波電路Zl以及ZigBee通信模塊Tl組成。主處理器芯片為MPU芯片。主處理器芯片Ul通過(guò)IIC接ロ引腳Pl. O,Pl. I與溫濕度傳感器芯片U2的IIC接ロ引腳SCL/DATA連接，獲取溫濕度數(shù)據(jù)。溫濕度傳感器芯片U2的引腳VDD由5V電源供電，實(shí)時(shí)感知采集溫濕度數(shù)據(jù)。溫濕度傳感器芯片U2的引腳GND接地。主處理器芯片Ul通過(guò)TTL串ロ引腳P3. 4、P3. 5分別與ZigBee通信模塊Tl的TTL串ロ引腳D0UT/DIN連接，完成兩者之間的雙向通信。主處理器芯片Ul的引腳Pl. 3與電源管理芯片U3的引腳HSON連接。主處理器芯片Ul的引腳AVcc、DVcc、VeREF+連接濾波電路Z1，濾波電路Zl連接電源管理芯片U3的引腳SW2。主處理器芯片Ul的引腳AVss、DVss、VREF-接地。電源管理芯片U3的引腳Vmax接入5V電源，電源管理芯片U3的引腳HSO連接ZigBee通信模塊Tl的引腳VCC，電源管理芯片U3的引腳GND接地，電源管理芯片U3通過(guò)引腳SW2給主處理器芯片Ul供電，電源管理芯片U3通過(guò)引腳HSO給ZigBee通信模塊Tl供電，引腳HSO的3. 3V輸出受引腳HSON輸入信號(hào)的控制。ZigBee通信模塊Tl通過(guò)芯片上的天線端子與天線連接，完成無(wú)線信號(hào)的收發(fā)。如圖I中所示，U2是溫濕度傳感器芯片，由5V電源供電，實(shí)時(shí)感知采集溫濕度數(shù)據(jù)。Ul是主處理器MPU芯片，通過(guò)IIC接ロ引腳Pl. 0、P1. I與U2的IIC接ロ引腳SCL/DATA連接，獲取溫濕度數(shù)據(jù)。Ul通過(guò)TTL串ロ引腳P3. 4、P3. 5與Tl的TTL串ロ引腳DOUT/DIN連接，實(shí)現(xiàn)MPU和ZigBee通信模塊的雙向數(shù)據(jù)通信，上傳溫濕度數(shù)據(jù)，接收父節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的信息。Ul的引腳Pl. 3與U3的引腳HSON連接，用于向電源管理芯片U3發(fā)出對(duì)Tl的供電控制信號(hào)。Ul采用U3輸出并經(jīng)過(guò)濾波電路處理的3. 3V電源供電。U3是電源管理芯片，5V電源通過(guò)弓I腳Vmax接入，通過(guò)引腳SW2給Ul供電；通過(guò)引腳HSO給Tl供電，引腳HSO的3. 3V輸出受引腳HSON輸入信號(hào)的控制。Tl是ZigBee通信模塊，Tl的引腳VCC與U3的引腳HSO連接，獲得電源，HSO引腳的3. 3V電源輸出受Ul 控制，當(dāng)VCC獲得電源時(shí)Tl工作，當(dāng)VCC無(wú)電吋，Tl不工作；T1的TTL串ロ引腳DOUT、DIN與Ul的TTL串ロ引腳P3. 4、Ρ3· 5連接，完成兩者之間的雙向通信；Tl通過(guò)芯片上的天線端子與天線連接，完成無(wú)線信號(hào)的收發(fā)。本實(shí)用新型的無(wú)線傳感器是ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的ー個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，它的父節(jié)點(diǎn)是ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的ー個(gè)路由/協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)(處于長(zhǎng)加電工作狀態(tài))。ZigBee無(wú)線傳感器中的U2處于工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)感知被監(jiān)測(cè)量并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)；U1處于休眠狀態(tài)。Tl模塊處于斷電狀態(tài)；U3芯片處于工作狀態(tài)，電池通過(guò)U3給各個(gè)芯片供電；U1中預(yù)設(shè)的“傳送數(shù)據(jù)寄存器”中記錄上次通過(guò)ZigBee傳送出的感知數(shù)據(jù)DATASent (含時(shí)間戳)，“當(dāng)前數(shù)據(jù)寄存器”中記錄前次采集的感知數(shù)據(jù)DATANowO (含時(shí)間戳)，“增量閾值寄存器”記錄被感知量増量閾值A(chǔ)DATAO, “休眠時(shí)間寄存器”記錄休眠時(shí)間T0。以使用普通5號(hào)電池，容量為IOOOmAH為例，每分鐘ZigBee無(wú)線傳感器喚醒一次，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳送。在傳統(tǒng)的未采用增量推模式數(shù)據(jù)傳送方式吋，每次采集的數(shù)據(jù)都發(fā)送，每個(gè)工作周期為60. 06S，按照每個(gè)工作周期為60秒計(jì)算，每天發(fā)送1440次，每次耗電量為Q2。電池的更換周期為IOOOmAH / (O. 005729mAHX 1440) ^ 121 天。在采用增量推模式數(shù)據(jù)傳送方式時(shí)，由于被感知量是緩慢變化或很少變化的，每天需要發(fā)送數(shù)據(jù)的工作周期數(shù)量很少，可以顯著減少耗電量，延長(zhǎng)電池更換周期。采用增量推模式數(shù)據(jù)傳送方式在保證數(shù)據(jù)精度和告警及時(shí)性情況下，電池更換周期是無(wú)增量推模式數(shù)據(jù)傳送時(shí)的I. 49倍，節(jié)電效果明顯。ZigBee無(wú)線傳感器中的傳感器件芯片處于工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)感知被監(jiān)測(cè)量并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)；MPU芯片處于休眠狀態(tài)。ZigBee通信模塊處于斷電狀態(tài)；電源管理芯片處于工作狀態(tài)，電池通過(guò)電源管理芯片給各個(gè)芯片供電。其中ZigBee通信模塊處于斷電狀態(tài)，由MPU控制為其加電、斷電，可以保證只有需要傳送數(shù)據(jù)時(shí)ZigBee通信模塊才進(jìn)入工作狀態(tài)，保證每次ZigBee建立數(shù)據(jù)鏈路的耗電都是有效的耗電，避免沒有數(shù)據(jù)發(fā)送的無(wú)效的建立數(shù)據(jù)鏈路耗電。綜上所述，本實(shí)用新型的一種以增量推數(shù)據(jù)傳送的低功耗ZigBee無(wú)線傳感器用于監(jiān)測(cè)慣性感知量吋，采用增量推模式數(shù)據(jù)傳送方式，由于傳統(tǒng)的ZigBee無(wú)線傳感器被感知量變化緩慢，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能發(fā)生一次達(dá)到閾值的變化，而本實(shí)用新型的ZigBee無(wú)線傳感器在這段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)都將不傳送，可以節(jié)省大量的數(shù)據(jù)傳送耗電，采樣數(shù)據(jù)越穩(wěn)定，節(jié)電并延長(zhǎng)電池壽命效果越顯著。當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非用作對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)上述實(shí)施例的變化、變型等都將落在本實(shí)用新型權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種以增量推數(shù)據(jù)傳送的低功耗無(wú)線傳感器，為ZigBee無(wú)線傳感器，其特征在于所述ZigBee無(wú)線傳感器的線路配置包括主處理器芯片(U1)、溫濕度傳感器芯片(U2)、電源管理芯片(U3)、電源濾波電路(Zl)以及ZigBee通信模塊(Tl)； 所述主處理器芯片(Ul)通過(guò)IIC接ロ引腳PL 0、P1. I與溫濕度傳感器芯片(U2)的IIC接ロ引腳SCL/DATA連接，獲取溫濕度數(shù)據(jù)； 所述溫濕度傳感器芯片(U2)的引腳VDD由5V電源供電，實(shí)時(shí)感知采集溫濕度數(shù)據(jù)；所述溫濕度傳感器芯片(U2)的引腳GND接地； 所述主處理器芯片(Ul)通過(guò)！TL串ロ引腳P3. 4、P3. 5分別與ZigBee通信模塊(Tl)的TTL串ロ引腳DOUT/DIN連接；所述主處理器芯片(Ul)的引腳Pl. 3與電源管理芯片(U3)的引腳HSON連接；所述主處理器芯片(Ul)的引腳AVcc、DVcc、VeREF+連接濾波電路(Z1)，濾波電路(Zl)連接電源管理芯片(U3)的引腳SW2 ;所述主處理器芯片(Ul)的引腳AVss、DVs s、VREF-接地； 所述電源管理芯片(U3)的引腳Vmax接入5V電源，電源管理芯片(U3)的引腳HSO連接ZigBee通信模塊(Tl)的引腳VCC，電源管理芯片(U3)的引腳GND接地，電源管理芯片(U3)通過(guò)引腳SW2給主處理器芯片(Ul)供電，電源管理芯片(U3)通過(guò)引腳HSO給ZigBee通信模塊(Tl)供電，引腳HSO的3. 3V輸出受引腳HSON輸入信號(hào)的控制； 所述ZigBee通信模塊(Tl)通過(guò)芯片上的天線端子與天線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以増量推數(shù)據(jù)傳送的低功耗無(wú)線傳感器，其特征在于所述主處理器芯片為MPU芯片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種以增量推數(shù)據(jù)傳送的低功耗無(wú)線傳感器，其中主處理器芯片通過(guò)IIC接口引腳P1.0、P1.1與溫濕度傳感器芯片的IIC接口引腳SCL/DATA連接，獲取溫濕度數(shù)據(jù)；主處理器芯片通過(guò)TTL串口引腳P3.4、P3.5分別與通信模塊的TTL串口引腳DOUT/DIN連接；主處理器芯片的引腳P1.3與電源管理芯片的引腳HSON連接；主處理器芯片的引腳AVcc、DVcc、VeREF+連接濾波電路，濾波電路連接電源管理芯片的引腳SW2；電源管理芯片的引腳Vmax接入5V電源，同時(shí)通過(guò)引腳SW2給主處理器芯片供電，通過(guò)引腳HSO給通信模塊供電。本實(shí)用新型用于監(jiān)測(cè)慣性感知量時(shí)，可以節(jié)省大量的數(shù)據(jù)傳送耗電，采樣數(shù)據(jù)越穩(wěn)定，節(jié)電并延長(zhǎng)電池壽命效果越顯著。
文檔編號(hào)H04W88/02GK202395995SQ20122002329
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者付根利, 保建勛, 周偉鋒, 周宙, 姚強(qiáng), 張康明, 江一帆 申請(qǐng)人:上海集成通信設(shè)備有限公司