專利名稱：一種雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種長(zhǎng)距離通信的無(wú)線傳感器 節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是將大量的傳感器節(jié)點(diǎn)布置在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)間通過(guò)無(wú)線通訊 自組織而構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常由三個(gè)部分組成傳感器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和 用戶管理節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)包括傳感數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔考?，每個(gè)節(jié)點(diǎn) 能夠采集其周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、光強(qiáng)、震動(dòng)、磁場(chǎng)等等，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間使用無(wú)線 多跳方式通信，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)多跳后到達(dá)到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，最后由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星傳送給用戶管理節(jié)點(diǎn)。用戶通過(guò)管理節(jié)點(diǎn)可以對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng) 絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來(lái)看，傳感器網(wǎng)絡(luò)主要有兩種結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)和層次結(jié)構(gòu)。在平 面結(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)的地位是平等的，不存在任何等級(jí)差異。平面結(jié)構(gòu)具有較好的健壯性， 但缺點(diǎn)是可擴(kuò)展性差。在層次結(jié)構(gòu)中，具有某種關(guān)聯(lián)的傳感器節(jié)點(diǎn)組成簇，并選舉簇頭節(jié)點(diǎn) 負(fù)責(zé)簇的管理。簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而簇頭節(jié)點(diǎn)之間組成了更高一層的網(wǎng)絡(luò)。層次結(jié) 構(gòu)具有較好的可擴(kuò)展性，在工程中得到了廣泛應(yīng)用。目前，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)普遍采用ZigBee技術(shù)，這是一種基于802. 15. 4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)研 制開(kāi)發(fā)的短距離、低功耗、低成本的無(wú)線通信技術(shù)，它工作在2. 4GHz ISM頻段上，傳輸距離 為10m 75m。但是在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)之間距離較大時(shí)，采用Zigbee技術(shù)無(wú)法進(jìn)行
通{曰。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)節(jié)點(diǎn)間通信距離短的不足，本發(fā)明提供一種雙頻無(wú)線傳感器節(jié) 點(diǎn)，能夠加大節(jié)點(diǎn)通訊距離，有效解決現(xiàn)有Zigbee無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)無(wú)法充當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)的問(wèn) 題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊 和電源模塊，還包括兩個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，其中一個(gè)是基于ZigBee的短距離無(wú)線通訊模 塊，另一個(gè)是采用無(wú)線功率放大電路的遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊，所述遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊和 短距離無(wú)線通訊模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊相接。數(shù)據(jù)采集模塊采集到周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)后傳 遞給數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行分析處理，然后根據(jù)需要選擇一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，進(jìn)行遠(yuǎn)距離 或近距離的數(shù)據(jù)傳輸，電源模塊為上述各模塊供電。所述遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊包括無(wú)線通訊芯片及無(wú)線射頻功率放大芯片；所述出具 處理模塊的輸出結(jié)果經(jīng)無(wú)線通訊芯片處理后由無(wú)線射頻功率放大芯片進(jìn)行功率放大，然后 通過(guò)天線發(fā)射。所述遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊芯片為CC1100芯片，所述無(wú)線射頻功率放大芯片為PA2460芯片。所述短距離無(wú)線通訊模塊為與天線相接的CC2420芯片。所述短距離無(wú)線通訊模塊與天線之間接有射頻輸入/輸出匹配電路IC1。所述數(shù)據(jù)處理模塊為ATmegal28L單片機(jī)。所述電源模塊為電壓為1. 5V的堿性電池。所述遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊還包括兩個(gè)電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片、一個(gè)平衡轉(zhuǎn)換器和兩個(gè) 濾波電路，所述遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊芯片依次與平衡轉(zhuǎn)換器、一個(gè)電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片、一個(gè)濾波 電路、無(wú)線射頻功率放大芯片、另一個(gè)濾波電路、另一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片以及天線相接，用于 需要功放的信號(hào)發(fā)射與不需要功放的信號(hào)接收兩個(gè)狀態(tài)的切換。所述電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片為SKY13270芯片。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在充分發(fā)揮ZigBee技術(shù)的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也能滿足簇 頭節(jié)點(diǎn)之間長(zhǎng)距離通信的需求。本發(fā)明以AVR單片機(jī)ATmegal28L為核心，以無(wú)線收發(fā)模塊 CC2420芯片和CC1100芯片加功放電路為無(wú)線通訊模塊，并結(jié)合外圍傳感器組成，因而通過(guò) 本發(fā)明所述的雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)，既可工作于2. 4GHz基于ZigBee協(xié)議進(jìn) 行數(shù)據(jù)通訊，也可工作于433MHz利用CC1100和功放電路進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，具有很強(qiáng)的靈活 性。通過(guò)本發(fā)明的應(yīng)用，使得無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)同時(shí)具有遠(yuǎn)、近兩種通訊能力，并可以由軟件 根據(jù)節(jié)點(diǎn)所處的實(shí)際情況對(duì)兩個(gè)無(wú)線通訊模塊進(jìn)行控制，具有很大的靈活性，同時(shí)也是對(duì) 現(xiàn)有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)所存在問(wèn)題的一種解決方案。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)新穎、合理且使用 操作簡(jiǎn)便，能從加大節(jié)點(diǎn)通訊距離的角度有效解決現(xiàn)有無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)所存在的能耗不均 和瓶頸節(jié)點(diǎn)問(wèn)題。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明的電路框圖。圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)處理模塊的電路原理圖。圖3為本發(fā)明短距離無(wú)線通訊模塊的電路原理圖。圖4為本發(fā)明遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊的電路原理圖。圖5為本發(fā)明所述雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸示意圖。圖6為本發(fā)明所述雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)孤立網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊示意圖。圖中，1-數(shù)據(jù)采集模塊；2-數(shù)據(jù)處理模塊；3-無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊；3-1-遠(yuǎn)距離無(wú) 線通訊模塊；3-2-短距離無(wú)線通訊模塊；4-電源模塊；5-天線；6-基站；7-雙頻無(wú)線傳感 器節(jié)點(diǎn)；8-監(jiān)視區(qū)域；9-死亡節(jié)點(diǎn)；10-可互通訊節(jié)點(diǎn)；11-瓶頸節(jié)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括數(shù)據(jù)采集模塊1、對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊1所采集信號(hào)進(jìn)行分析 處理的數(shù)據(jù)處理模塊2、與數(shù)據(jù)處理模塊2相接且配置有無(wú)線通訊用天線5的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 模塊3，以及對(duì)各用電模塊進(jìn)行供電的電源模塊4。所述無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊3包括遠(yuǎn)距離無(wú) 線通訊模塊3-1和基于ZigBee協(xié)議進(jìn)行組網(wǎng)的短距離無(wú)線通訊模塊3_2，所述遠(yuǎn)距離無(wú)線 通訊模塊3-1和短距離無(wú)線通訊模塊3-2分別與數(shù)據(jù)處理模塊2相接。
所述數(shù)據(jù)采集模塊1包括溫度、濕度等多種類型傳感器以及與各傳感器相接的A/ D轉(zhuǎn)換電路模塊，由于節(jié)點(diǎn)體積和能量的限制要求置于數(shù)據(jù)采集模塊1內(nèi)部的所有傳感器 體積要盡可能小、功耗要低且外圍電路簡(jiǎn)單，本實(shí)施例中，將所有傳感器單獨(dú)放置在一個(gè)小 電路板中，通過(guò)51針的插口將傳感器與節(jié)點(diǎn)母板即數(shù)據(jù)處理模塊2的電路板相連。結(jié)合圖2、圖3及圖4，所述遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊3-1包括遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊芯片以 及與所述遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊芯片相接的無(wú)線射頻功率放大芯片；所述無(wú)線射頻功率放大芯片 與天線5相接。本實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊芯片為CC1100芯片，所述無(wú)線射頻功率 放大芯片為PA2460芯片。所述數(shù)據(jù)處理模塊2為ATmegal28L單片機(jī)，同時(shí)所述ATmegal28L單片機(jī)以 AT45DB041B芯片作為其擴(kuò)展的存儲(chǔ)芯片。數(shù)據(jù)處理模塊2是本發(fā)明的計(jì)算核心，承擔(dān)著 對(duì)傳感器數(shù)據(jù)、無(wú)線通訊數(shù)據(jù)的處理，同時(shí)還要對(duì)節(jié)點(diǎn)自身的任務(wù)分配、能量消耗等進(jìn)行管 理。ATmegal28L單片機(jī)是采用低功耗CMOS工藝生產(chǎn)的高性能8位微處理，可工作于6種 睡眠模式，具有豐富的資源和非常低的功耗，很適合無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)低能耗的要求。所 述ATmegal28L單片機(jī)與CC2420芯片和CC1100芯片之間通過(guò)SPI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 ATmegal28L單片機(jī)工作于SPI主模式，CC2420芯片和CC1100芯片工作于SPI從模式。發(fā)送 數(shù)據(jù)時(shí)，ATmegal28L單片機(jī)首先通過(guò)CC2420芯片的CC2420_CSN或CC1100芯片的CC1100_ CSN片選信號(hào)選擇無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊3中相應(yīng)的無(wú)線通訊模塊(即短距離無(wú)線通訊模塊 3-2或遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊3-1)，然后ATmegal28L單片機(jī)通過(guò)SPI總線將待發(fā)送數(shù)據(jù)送 入所選中的無(wú)線通訊模塊發(fā)送出去；所述無(wú)線通訊模塊接收到信息時(shí)，則通過(guò)中斷引腳 CC2420芯片的CC2420_INT或CC1100芯片的CC1100_INT通知ATmegal28L單片機(jī)接收信 肩、o所述短距離無(wú)線通訊模塊3-2為與天線5相接的CC2420芯片，所述CC2420芯片 與天線5之間接有射頻輸入/輸出匹配電路IC1。所述CC2420芯片是Chipcon推出的首 款符合2. 4GHz ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器，該芯片基于Chipcon公司的SmartRF 03技術(shù)， 以0. 18um CMOS工藝制成，只需極少外部元器件，性能穩(wěn)定且功耗極低。具體而言，所述 ATmegal28L單片機(jī)的PC7/A15、PED4/0C3B/INT4和PC0/A8引腳對(duì)應(yīng)分別接所述CC2420芯 片的 FIF0、FIF0P 和 CSN 引腳，所述 ATmegal28L 單片機(jī)的 PC1/A9、PC2/A10 和 PC3/A11 引腳 分別經(jīng)電阻R34、R33和R32后接所述CC2420芯片的SCLK、SI和SO引腳，所述ATmegal28L 單片機(jī)的PD6/T1和PD4/IC1引腳分別接所述CC2420芯片的CCA和SFD引腳；所述CC2420 芯片的RF_P、TXRX_SWITCH和RF_N引腳對(duì)應(yīng)分別與射頻輸入/輸出匹配電路IC1對(duì)應(yīng)的3 個(gè)引腳相接。所述遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊3-1中除CC1100芯片和PA2460芯片外，還包括兩個(gè)電 子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270、一個(gè)平衡轉(zhuǎn)換器P1和兩個(gè)濾波電路Lbl和Lb2，所述CC1100芯 片依次與平衡轉(zhuǎn)換器P1、一轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270、濾波電路Lb2、PA2460芯片、濾波電路 Lbl、另一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270以及天線5相接，所述兩個(gè)電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270 相接。所述CC1100芯片是一種低成本真正單片的UHF收發(fā)器，為低功耗無(wú)線應(yīng)用而設(shè)計(jì)，其 電路主要設(shè)定為315、433、868和915MHz的ISM(工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)學(xué))和SRD (短距離設(shè)備) 頻率波段。本實(shí)施例中，CC1100芯片設(shè)定在433MHz。PA2460芯片是一款400MHz至480MHz 的無(wú)線射頻功率放大芯片，將它作為CC1100芯片的功放電路，可增加CC1100芯片的傳輸距離。綜上，通過(guò)遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊3-1進(jìn)行發(fā)送信息時(shí)，兩個(gè)電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270 經(jīng)切換后將PA2460芯片接入射頻信號(hào)電路中，對(duì)待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行放大后，送入天線5進(jìn)行 發(fā)射；當(dāng)通過(guò)CC1100接收信息時(shí)，不需要功放電路即PA2460芯片，兩個(gè)電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片 SKY13270改變連接，將PA2460芯片從信號(hào)傳輸電路中隔離出去。具體而言，所述ATmegal28L單片機(jī)的PED4/0C3C/INT5和PD7/T2引腳分別接所述 CC1100 芯片的 GD02 和 CSN 引腳，所述 ATmegal28L 單片機(jī)的 PC1/A9、PC2/A10 和 PC3/A11 引 腳分別接所述CC1100芯片的SCLK、SI和SO引腳；所述CC1100芯片的的RF_P和RF_N引腳 對(duì)應(yīng)分別與平衡轉(zhuǎn)換器P1的兩個(gè)引腳XI和X2相接，平衡轉(zhuǎn)換器P1的輸入/輸出引腳U1 接一轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270的J1引腳，且此轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270的J3引腳經(jīng)濾波電路 Lb2后接所述PA2460芯片的RF_IN引腳，所述PA2460芯片的兩個(gè)RF_0UT引腳均接濾波電 路Lbl的信號(hào)輸入端，所述濾波電路Lbl的信號(hào)輸出端接另一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270的 J2引腳，所述另一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270的J1引腳經(jīng)電容C29后與天線5相接，并且所 述另一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270的J3引腳接第一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270的J2引腳。 第一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270的VI和V2引腳分別經(jīng)電阻R17和R20后接RE和TE端，另 一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片SKY13270的V2和VI引腳分別經(jīng)電阻R21和R22后接RE和TE端。所述電源模塊4為兩節(jié)串聯(lián)的電壓為1. 5V的堿性電池。所述電源模塊4控制著整 個(gè)雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)7的能量分配。由于數(shù)據(jù)采集模塊1中所有的傳感器、ATmegal28L 單片機(jī)、CC2420芯片以及CC1100芯片的工作電壓都為+3V，因而只需在各自電源端加濾波 電容后就可直接由電源模塊4進(jìn)行供電。對(duì)于ATmegal28L單片機(jī)而言，其VCC1和VCC2引 腳均接電源模塊4的VCC電源端，而ATmegal28L單片機(jī)的AVCC引腳經(jīng)電阻R18后接電源模 塊4的VCC電源端且所述AVCC引腳經(jīng)電容C15后接地。但是，所述PA2460芯片的工作電 壓為+1. 2V和+5V，其所需的+1. 2V和+5V工作電壓采用美信的直-直轉(zhuǎn)換芯片MAX8640Y 和MAX1524將+3V電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換后得到。實(shí)際使用過(guò)程中，當(dāng)雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)7不需 要進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信時(shí)，置芯片MAX8640Y和MAX1524的4腳為低電平，關(guān)閉直-直轉(zhuǎn)換電路， 以降低能耗。如圖5所示，利用本發(fā)明所述的雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)7在監(jiān)視區(qū)域8內(nèi)構(gòu)建無(wú) 線網(wǎng)絡(luò)后，開(kāi)始時(shí)各雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)7只啟動(dòng)其內(nèi)部的短距離無(wú)線通訊模塊3-2即 CC2420芯片，所述CC2420芯片工作于2. 4GHz且基于ZigBee協(xié)議進(jìn)行組網(wǎng)。當(dāng)與基站6距 離較近的雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)7死亡(即成為死亡節(jié)點(diǎn)9)后，離基站6較遠(yuǎn)的雙頻無(wú)線傳 感器節(jié)點(diǎn)7則同時(shí)打開(kāi)其內(nèi)部的遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊3-1即CC1100芯片，所述CC1100芯 片利用433MHz與基站6進(jìn)行遠(yuǎn)距離通訊，同時(shí)啟動(dòng)短距離無(wú)線通訊模塊3-2和遠(yuǎn)距離無(wú)線 通訊模塊3-1的雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)7則稱為可互通訊節(jié)點(diǎn)10。結(jié)合圖6，由于在所述CC1100芯片上還加有無(wú)線功率放大電路即PA2460芯片，因 而能使單個(gè)雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)7的通訊距離達(dá)到近1000m，遠(yuǎn)大于ZigBee協(xié)議的最大通 訊距離75m的范圍。當(dāng)然，從節(jié)能的角度考慮，還可以控制雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)7的發(fā)射功 率，使其能與基站7進(jìn)行通信即可。這樣網(wǎng)絡(luò)中就有很多單跳通信距離覆蓋基站6的節(jié)點(diǎn)， 從而延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)使用壽命；對(duì)于瓶頸節(jié)點(diǎn)問(wèn)題，先用現(xiàn)已提出的“準(zhǔn)瓶頸節(jié)點(diǎn)”查找算法，找出 整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸節(jié)點(diǎn)12，然后根據(jù)瓶頸節(jié)點(diǎn)12及其周圍節(jié)點(diǎn)的能量?jī)?chǔ)備情況，選擇 合適的雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)7，使其同時(shí)工作于433MHz遠(yuǎn)距離通訊模式，即成為可互通訊節(jié)點(diǎn)10。這樣，孤立分布的網(wǎng)絡(luò)即多個(gè)孤立監(jiān)視區(qū)域8之間，就有更多的可互通訊節(jié)點(diǎn)10 可以進(jìn)行相互通訊。從而消除了瓶頸節(jié)點(diǎn)12的影響，也避免了移動(dòng)其它節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的能耗 及所受地理環(huán)境限制。綜上，本發(fā)明能從加大節(jié)點(diǎn)通訊距離的角度，來(lái)解決現(xiàn)有無(wú)線傳感器 節(jié)點(diǎn)所存在的能耗不均和瓶頸節(jié)點(diǎn)兩個(gè)問(wèn)題。 綜上所述，本發(fā)明主要由數(shù)據(jù)采集模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊3以 及電源模塊4四個(gè)模塊組成。其中，電源模塊4包括兩節(jié)1. 5V堿性電池、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、直-直 轉(zhuǎn)換電路以及濾波電路，它負(fù)責(zé)給各用電模塊供電。數(shù)據(jù)采集模塊1由光強(qiáng)、溫度、濕度、大 氣壓及加速度等多種類型傳感器和A/D轉(zhuǎn)換電路模塊組成，用來(lái)采集監(jiān)視區(qū)域8內(nèi)的信息 并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。數(shù)據(jù)處理模塊2以ATmegal28L單片機(jī)為核心，并用AT45DB041B芯片作 為擴(kuò)展的存儲(chǔ)芯片，該模塊負(fù)責(zé)整個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由協(xié)議、數(shù)據(jù)融合、任務(wù)管理等工作。無(wú)線數(shù) 據(jù)傳輸模塊3則由CC2420芯片以及CC1100芯片外接無(wú)線功放電路PA2460芯片兩部分組 成，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通訊。
權(quán)利要求
一種雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電源模塊，其特征在于還包括兩個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，其中一個(gè)是基于ZigBee的短距離無(wú)線通訊模塊，另一個(gè)是采用無(wú)線功率放大電路的遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊，所述遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊和短距離無(wú)線通訊模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊相接；數(shù)據(jù)采集模塊采集到周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)后傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行分析處理，然后根據(jù)需要選擇一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，進(jìn)行遠(yuǎn)距離或近距離的數(shù)據(jù)傳輸，電源模塊為上述各模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的遠(yuǎn)距離無(wú)線 通訊模塊包括無(wú)線通訊芯片及無(wú)線射頻功率放大芯片；所述出具處理模塊的輸出結(jié)果經(jīng)無(wú) 線通訊芯片處理后由無(wú)線射頻功率放大芯片進(jìn)行功率放大，然后通過(guò)天線發(fā)射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的遠(yuǎn)距離無(wú)線 通訊芯片為CC1100芯片，所述無(wú)線射頻功率放大芯片為PA2460芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的短距離無(wú)線 通訊模塊為與天線相接的CC2420芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的短距離無(wú)線 通訊模塊與天線之間接有射頻輸入/輸出匹配電路IC1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理模 塊為ATmegal28L單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的電源模塊為 電壓為1. 5V的堿性電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的遠(yuǎn)距離無(wú)線 通訊模塊還包括兩個(gè)電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片、一個(gè)平衡轉(zhuǎn)換器和兩個(gè)濾波電路，所述遠(yuǎn)距離無(wú) 線通訊芯片依次與平衡轉(zhuǎn)換器、一個(gè)電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片、一個(gè)濾波電路、無(wú)線射頻功率放大 芯片、另一個(gè)濾波電路、另一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)芯片以及天線相接，用于需要功放的信號(hào)發(fā)射與不 需要功放的信號(hào)接收兩個(gè)狀態(tài)的切換。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙頻無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電源模塊，還包括兩個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，其中一個(gè)是基于ZigBee的短距離無(wú)線通訊模塊，另一個(gè)是采用無(wú)線功率放大電路的遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊，所述遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊模塊和短距離無(wú)線通訊模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊相接；數(shù)據(jù)采集模塊采集到周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)后傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行分析處理，然后根據(jù)需要選擇一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，進(jìn)行遠(yuǎn)距離或近距離的數(shù)據(jù)傳輸，電源模塊為上述各模塊供電。本發(fā)明設(shè)計(jì)新穎、合理且使用操作簡(jiǎn)便，能從加大節(jié)點(diǎn)通訊距離的角度有效解決現(xiàn)有無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)所存在的能耗不均和瓶頸節(jié)點(diǎn)問(wèn)題。
文檔編號(hào)G08C17/02GK101950472SQ20101025824
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者李士寧, 李志剛, 楊志義, 馬峻巖 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)