專利名稱:一種傳感器節(jié)點(diǎn)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種傳感器節(jié)點(diǎn),包括電源管理模塊、微處理器、復(fù)位電路、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、無線射頻模塊；所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊包括溫/濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和光照強(qiáng)度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊；所述微處理器分別與復(fù)位電路、溫/濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、光照強(qiáng)度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、無線射頻模塊相連；所述電源管理模塊分別為微處理器、無線射頻模塊、復(fù)位電路、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊供電；本實(shí)用新型選用低功耗的微處理器芯片MSP430F5418，配以低功耗的且數(shù)據(jù)傳輸速度較高的傳感器芯片，實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)傳輸、低功耗的特點(diǎn)，各個(gè)模塊相互配合，實(shí)現(xiàn)了低功耗、處理速度快，工作穩(wěn)定的特點(diǎn)，實(shí)用性強(qiáng)，極大的滿足了當(dāng)下應(yīng)用的需求，值得推廣。
【專利說明】一種傳感器節(jié)點(diǎn)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型公開了一種傳感器節(jié)點(diǎn)，屬于傳感器信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)多采用有限組網(wǎng)的方式或者直接采用人工實(shí)地檢測獲得環(huán)境數(shù)據(jù)，這兩者都具有局限性。有限組網(wǎng)方式缺乏靈活性，受地理環(huán)境的限制，線路資源損耗較大，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測；人工實(shí)地檢測更耗費(fèi)人力、物力，且獲取的數(shù)據(jù)量有限，此外受主觀因素限制，測量結(jié)果難免出現(xiàn)誤差。新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為農(nóng)田信息獲取提供了一個(gè)嶄新的思路。本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，研宄人員在中控制室就能對農(nóng)田進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤濕度和土壤Ph值等農(nóng)情信息做出正確決策，滿足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、經(jīng)濟(jì)化、準(zhǔn)確化的要求。
[0003]現(xiàn)代農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)是托普物聯(lián)網(wǎng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合無線傳感技術(shù)，根據(jù)傳感節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的硬件和軟件的設(shè)計(jì)，組成的一套能夠監(jiān)測農(nóng)業(yè)生長環(huán)境以及自身生長情況的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的研制為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、遠(yuǎn)程、自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測農(nóng)業(yè)環(huán)境信息提供了保障。
[0004]在農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)中，需要隨時(shí)監(jiān)測溫度、濕度、土壤的含水量等環(huán)境因素，能耗主要由傳感器的特性決定，為降低該節(jié)點(diǎn)的功耗，設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)非常重要，傳感器節(jié)點(diǎn)的性能好壞影響了整個(gè)農(nóng)業(yè)檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可推廣性能，但是如何設(shè)計(jì)一個(gè)低功耗、數(shù)據(jù)傳輸速度快、抗干擾能力強(qiáng)的傳感器節(jié)點(diǎn)已成為農(nóng)業(yè)檢測系統(tǒng)領(lǐng)域急需要解決的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種傳感器節(jié)點(diǎn)，本發(fā)明選用低功耗的微處理器芯片MSP430F5418，配以低功耗的且數(shù)據(jù)傳輸速度較高的傳感器芯片，實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)傳輸、低功耗的特點(diǎn)，同時(shí)溫/濕度傳感器選用STHxx系列的芯片，響應(yīng)速度、抗干擾能力強(qiáng)，且體積微小，工功耗極低，在不工作的情況下自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，極大了提高了工作效率，各個(gè)模塊相互配合，實(shí)現(xiàn)了低功耗、處理速度快，工作穩(wěn)定的特點(diǎn)，實(shí)用性強(qiáng)，極大的滿足了當(dāng)下應(yīng)用的需求，值得推廣。
[0006]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種傳感器節(jié)點(diǎn)，包括電源管理模塊、微處理器、復(fù)位電路、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、無線射頻模塊；所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊包括溫/濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和光照強(qiáng)度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊；
[0008]所述微處理器分別與復(fù)位電路、溫/濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、光照強(qiáng)度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、無線射頻模塊相連；
[0009]所述電源管理模塊分別為微處理器、無線射頻模塊、復(fù)位電路、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊供電。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述無線射頻模塊采用的芯片為AT86RF212。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述無線射頻模塊還包括第八電容、第九電容、第十電容、第i^一電容、第五電容、第六電容、晶體振蕩器，所述芯片AT86RF212的第二十九引腳連接第九電容的一端、第二十八引腳連接第八電容的一端，所述第九電容的另一端、所述第八電容的另一端均接地，第二十六引腳分別連接第十電容的一端、晶體振蕩器的一端，所述晶體振蕩管的另一端連接第十一電容的一端，所述第十一電容的另一端連接第十電容的另一端，芯片AT86RF212的第四引腳連接第十二電容的一端，芯片AT86RF212的第五引腳連接第十三電容的一端，所述第十二電容的另一端、第十三電容的另一端均接地。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述微處理器采用的芯片為MSP430F5418。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述電源管理模塊采用的芯片為NCP5662。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述電源管理模塊還包括第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第一電阻、發(fā)光二極管，所述芯片NCP5662的電壓輸入端連接第一電容的一端，所述第一電容的另一端接地，所述芯片NCP5662的電壓輸出端分別連接第一電阻的一端、第二電容的一端、第三電容的一端、第四電容的一端、第五電容的一端、第六電容的一端、第七電容的一端，所述第二電容的另一端、第三電容的另一端、第四電容的另一端、第五電容的另一端、第六電容的另一端、第七電容的另一端均接地，所述第一電阻的另一端連接發(fā)光二極管的一端，所述發(fā)光二極管的另一端接地。
[0015]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明選用低功耗的微處理器芯片MSP430F5418，配以低功耗的且數(shù)據(jù)傳輸速度較高的傳感器芯片，實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)傳輸、低功耗的特點(diǎn)，同時(shí)溫/濕度傳感器選用STHxx系列的芯片，響應(yīng)速度、抗干擾能力強(qiáng)，且體積微小，工功耗極低，在不工作的情況下自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，極大了提高了工作效率，各個(gè)模塊相互配合，實(shí)現(xiàn)了低功耗、處理速度快，工作穩(wěn)定的特點(diǎn)，實(shí)用性強(qiáng)，極大的滿足了當(dāng)下應(yīng)用的需求，值得推廣。

【附圖說明】

[0016]圖1是本實(shí)用新型的電路模塊連接示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的無線芯片模塊的電路圖；
[0018]C8-C13分別表示第八電容至第十三電容；X表示晶體振蕩管；
[0019]圖3是本實(shí)用新型的電源管理模塊的電路圖；
[0020]C1-C7分別表示第一電容至第七電容；R表示第一電阻；D表示發(fā)光二極管。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對本實(shí)用新型的限制。
[0022]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本實(shí)用新型中涉及到的相關(guān)模塊及其實(shí)現(xiàn)的功能是在改進(jìn)后的硬件及其構(gòu)成的裝置、器件或系統(tǒng)上搭載現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的計(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議就可實(shí)現(xiàn)，并非是對現(xiàn)有技術(shù)中的計(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)。例如，改進(jìn)后的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)依然可以通過裝載現(xiàn)有的軟件操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)該硬件系統(tǒng)的特定功能。因此，可以理解的是，本實(shí)用新型的創(chuàng)新之處在于對現(xiàn)有技術(shù)中硬件模塊的改進(jìn)及其連接組合關(guān)系，而非僅僅是對硬件模塊中為實(shí)現(xiàn)有關(guān)功能而搭載的軟件或協(xié)議的改進(jìn)。
[0023]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本實(shí)用新型中提到的相關(guān)模塊是用于執(zhí)行本申請中所述操作、方法、流程中的步驟、措施、方案中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的硬件設(shè)備。所述硬件設(shè)備可以為所需的目的而專門設(shè)計(jì)和制造，或者也可以采用通用計(jì)算機(jī)中的已知設(shè)備或已知的其他硬件設(shè)備。所述通用計(jì)算機(jī)有存儲(chǔ)在其內(nèi)的程序選擇性地激活或重構(gòu)。
[0024]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本實(shí)用新型的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0025]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0026]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0027]本實(shí)用新型的電路模塊連接示意圖如圖1所示，一種傳感器節(jié)點(diǎn)，包括電源管理模塊、微處理器、復(fù)位電路、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、無線射頻模塊；所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊包括溫/濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和光照強(qiáng)度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊；
[0028]所述微處理器分別與復(fù)位電路、溫/濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、光照強(qiáng)度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、無線射頻模塊相連；
[0029]所述電源管理模塊分別為微處理器、無線射頻模塊、復(fù)位電路、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊供電。
[0030]溫/濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和光照強(qiáng)度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊分別將采集的溫、濕度的數(shù)據(jù)、光照強(qiáng)度的數(shù)據(jù)發(fā)送到微處理器，由微處理器進(jìn)行分析判斷并進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送到無線射頻模塊，由無線射頻模塊發(fā)送出去。
[0031]為了實(shí)現(xiàn)對光強(qiáng)的監(jiān)測，本模塊中光照強(qiáng)度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊的光強(qiáng)傳感器選用高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TSL2561，其具有直接I2C接口，用于將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，在低功耗模式下，功耗僅為0.75mW。溫/濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊的溫/濕度傳感器選用STHxx系列，其響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)、體積微小、功耗極低，采集完數(shù)據(jù)后可自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠模式，休眠電流小于I UA。
[0032]微處理器主要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與存儲(chǔ)，通過無線射頻模塊把信息發(fā)送給匯集節(jié)點(diǎn)。為降低該節(jié)點(diǎn)的功耗，本模塊選用具有超低功耗、較高的數(shù)據(jù)處理速度和工作穩(wěn)定等特點(diǎn)的MSP430F5418芯片。MSP430F5418芯片是TI公司生產(chǎn)的超低功耗單片機(jī)，各個(gè)外設(shè)的集成度更高，一個(gè)UCS模塊統(tǒng)一管理所有的外部時(shí)鐘和內(nèi)部時(shí)鐘，使用起來更靈活。
[0033]無線射頻模塊采用低功耗、低成本、低電壓、高數(shù)據(jù)傳輸速率射頻芯片AT86RF212進(jìn)行收發(fā)信息，無線射頻模塊包括天線，由微處理器為天線提供驅(qū)動(dòng)，在天線和微處理器接口之間完整無線電接口，無需外部天線開關(guān)，內(nèi)部包括模擬無線電器件和數(shù)字調(diào)制器與解調(diào)器，時(shí)間和頻率同步以及數(shù)據(jù)緩沖器，將外置器件的數(shù)量盡可能地減少。
[0034]所述無線射頻模塊采用的芯片為AT86RF212。
[0035]如圖2所示，所述無線射頻模塊還包括第八電容、第九電容、第十電容、第十一電容、第五電容、第六電容、晶體振蕩器，所述芯片AT86RF212的第二十九引腳連接第九電容的一端、第二十八引腳連接第八電容的一端，所述第九電容的另一端、所述第八電容的另一端均接地，第二十六引腳分別連接第十電容的一端、晶體振蕩器的一端，所述晶體振蕩管的另一端連接第十一電容的一端，所述第十一電容的另一端連接第十電容的另一端，芯片AT86RF212的第四引腳連接第十二電容的一端，芯片AT86RF212的第五引腳連接第十三電容的一端，所述第十二電容的另一端、第十三電容的另一端均接地。
[0036]所述微處理器采用的芯片為MSP430F5418。
[0037]所述電源管理模塊采用的芯片為NCP5662。
[0038]如圖3所示，所述電源管理模塊還包括第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第一電阻、發(fā)光二極管，所述芯片NCP5662的電壓輸入端連接第一電容的一端，所述第一電容的另一端接地，所述芯片NCP5662的電壓輸出端分別連接第一電阻的一端、第二電容的一端、第三電容的一端、第四電容的一端、第五電容的一端、第六電容的一端、第七電容的一端，所述第二電容的另一端、第三電容的另一端、第四電容的另一端、第五電容的另一端、第六電容的另一端、第七電容的另一端均接地，所述第一電阻的另一端連接發(fā)光二極管的一端，所述發(fā)光二極管的另一端接地。
[0039]上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下做出各種變化。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)，在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，對以上實(shí)施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:包括電源管理模塊、微處理器、復(fù)位電路、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、無線射頻模塊；所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊包括溫/濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和光照強(qiáng)度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊； 所述微處理器分別與復(fù)位電路、溫/濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、光照強(qiáng)度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、無線射頻模塊相連； 所述電源管理模塊分別為微處理器、無線射頻模塊、復(fù)位電路、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊供電。2.如權(quán)利要求1所述的一種傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述無線射頻模塊采用的芯片為 AT86RF212。3.如權(quán)利要求2所述的一種傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述無線射頻模塊還包括第八電容、第九電容、第十電容、第i^一電容、第五電容、第六電容、晶體振蕩器，所述芯片AT86RF212的第二十九引腳連接第九電容的一端、第二十八引腳連接第八電容的一端，所述第九電容的另一端、所述第八電容的另一端均接地，第二十六引腳分別連接第十電容的一端、晶體振蕩器的一端，所述晶體振蕩管的另一端連接第十一電容的一端，所述第十一電容的另一端連接第十電容的另一端，芯片AT86RF212的第四引腳連接第十二電容的一端，芯片AT86RF212的第五引腳連接第十三電容的一端，所述第十二電容的另一端、第十三電容的另一端均接地。4.如權(quán)利要求3所述的一種傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述微處理器采用的芯片為MSP430F5418。5.如權(quán)利要求4所述的一種傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述電源管理模塊采用的芯片為 NCP5662。6.如權(quán)利要求5所述的一種傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述電源管理模塊還包括第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第一電阻、發(fā)光二極管，所述芯片NCP5662的電壓輸入端連接第一電容的一端，所述第一電容的另一端接地，所述芯片NCP5662的電壓輸出端分別連接第一電阻的一端、第二電容的一端、第三電容的一端、第四電容的一端、第五電容的一端、第六電容的一端、第七電容的一端，所述第二電容的另一端、第三電容的另一端、第四電容的另一端、第五電容的另一端、第六電容的另一端、第七電容的另一端均接地，所述第一電阻的另一端連接發(fā)光二極管的一端，所述發(fā)光二極管的另一端接地。
【文檔編號】G01D21-02GK204286494SQ201420780330
【發(fā)明者】姜春艷, 勾榮, 陳希 [申請人]江蘇開放大學(xué)