一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器。包括ZigBee無線通訊模塊、模擬氣壓傳感器及電源模塊，其中ZigBee無線通訊模塊包括射頻前端放大電路及射頻通信電路，模擬氣壓傳感器檢測(cè)到氣壓變化產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)傳輸至射頻通信電路，射頻通信電路輸出的信號(hào)經(jīng)射頻前端放大電路處理后經(jīng)天線發(fā)送至ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，用戶終端接收ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的信息，并顯示監(jiān)測(cè)的氣壓情況。ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)屬于一種低功耗、高可靠性、節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布、自組織的對(duì)等無線網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器啟動(dòng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)后，本實(shí)用新型無線氣壓傳感器上電即可加入ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)并傳輸采集數(shù)據(jù)，且能在掉網(wǎng)狀態(tài)下自動(dòng)尋址重新加入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)傳感器對(duì)ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的即插即用。
【專利說明】—種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種可組網(wǎng)的無線智能氣壓傳感器，尤其是涉及一種可廣泛用于現(xiàn)代工業(yè)控制、輪胎壓力監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療、體育等領(lǐng)域的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器。屬于模擬氣壓傳感器的改造技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]較早的氣壓測(cè)量裝置一般采用氣壓表直接測(cè)量或者單一的傳感器測(cè)量，氣壓表測(cè)量雖然簡單方便，但需要專門的人員采集不同的氣壓表測(cè)量值而且實(shí)時(shí)性較差；采用單一的傳感器測(cè)量，則需要設(shè)計(jì)相應(yīng)地采集電路和控制程序，給不具備相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用商帶來不便，加之采用有限連接的方式，也給實(shí)際應(yīng)用中帶來極大地不便。而基本ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能壓力傳感器則解決了有線連接的弊端，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)地集中監(jiān)測(cè)個(gè)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并且可通過終端PC界面顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0003]ZigBee技術(shù)是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在要求數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點(diǎn)多、傳輸數(shù)據(jù)量不大但設(shè)備成本低、數(shù)據(jù)傳輸安全性高、設(shè)備體積小、地形復(fù)雜需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋等條件下，ZigBee技術(shù)可以充分發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)。而且ZigBee聯(lián)盟制定了一個(gè)全球開放的標(biāo)準(zhǔn)，適用于設(shè)計(jì)可靠的、成本效益型、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)及其控制產(chǎn)品。
[0004]ZigBee技術(shù)組成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)為中短距離、低速率無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。射頻傳輸成本低，各節(jié)點(diǎn)只需要很少的能量；功耗低，適于電池長期供電；可實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，兩點(diǎn)間對(duì)等通信；具有快速組網(wǎng)自動(dòng)配置、自動(dòng)恢復(fù)功能；任意個(gè)傳感器之間可相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信?？蛇m用于工業(yè)控制、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)監(jiān)控、數(shù)字家庭、智能樓宇監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種功能實(shí)用豐富、擴(kuò)展性強(qiáng)、系統(tǒng)靈活性強(qiáng)的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器。本實(shí)用新型不僅可以集中實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)現(xiàn)在壓力值的變化，還可以根據(jù)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，有效地解決了傳統(tǒng)有線連接不便、無線傳輸效率低的缺陷，可應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制、輪胎壓力監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器，包括有ZigBee無線通訊模塊、模擬氣壓傳感器及電源模塊，其中ZigBee無線通訊模塊包括射頻前端放大電路及射頻通信電路，模擬氣壓傳感器檢測(cè)到氣壓變化產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)傳輸至射頻通信電路，射頻通信電路輸出的信號(hào)經(jīng)射頻前端放大電路處理后經(jīng)天線發(fā)送至ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，用戶終端接收ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的信息，并顯示監(jiān)測(cè)的氣壓情況，電源模塊供電至模擬氣壓傳感器、射頻前端放大電路及射頻通信電路。
[0007]上述射頻通信電路包括有RF收發(fā)器、微處理器及A/D轉(zhuǎn)換端口，模擬氣壓傳感器檢測(cè)到氣壓變化產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換端口傳輸至微處理器，微處理器對(duì)輸入的信號(hào)處理后由RF收發(fā)器傳輸至射頻前端放大電路，射頻前端放大電路對(duì)信號(hào)處理后經(jīng)天線發(fā)送至ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)。
[0008]本實(shí)用新型的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器還包括有LED指示模塊，上述LED指示模塊包括有電源狀態(tài)指示燈、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈和運(yùn)行狀態(tài)指示燈。
[0009]上述電源模塊包括有供電電源、升壓電路及電源轉(zhuǎn)換電路，供電電源經(jīng)升壓電路供電至模擬氣壓傳感器，且升壓電路的輸出經(jīng)電源轉(zhuǎn)換電路后供電至射頻前端放大電路及射頻通信電路。
[0010]上述供電電源是能拆裝大容量鋰電池。
[0011]上述ZigBee無線通訊模塊工作于2.4GHz免許可證頻段，通信范圍達(dá)800m，并且符合 ZigBee/IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。
[0012]上述模擬氣壓傳感器是無線智能氣壓傳感器。
[0013]上述模擬氣壓傳感器通過遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置二種工作方式，具體是:連續(xù)模式、睡眠模式。
[0014]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案與其他技術(shù)相比，特色鮮明、功能實(shí)用豐富、擴(kuò)展性強(qiáng)、系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，不僅可以集中實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)現(xiàn)在壓力值的變化，還可以根據(jù)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，有效地解決了傳統(tǒng)有線連接不便、無線傳輸效率低地缺陷，可應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制、輪胎壓力監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。本實(shí)用新型可以用于壓力值變化監(jiān)測(cè)，集中監(jiān)測(cè)，可實(shí)時(shí)更新壓力值，且可以進(jìn)行壓力顯示，可以顯示壓力實(shí)際值、節(jié)點(diǎn)地址、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、工作狀態(tài)；還可以進(jìn)行無線自組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)智能壓力傳感器對(duì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的即插即用，易于系統(tǒng)擴(kuò)展；此外，可按需求切換不同工作模式，達(dá)到省電節(jié)能的目的。此外，本實(shí)用新型的智能氣壓傳感器可通過遠(yuǎn)程設(shè)置參數(shù)改變工作模式和LED燈指示傳感器的運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)及電源狀態(tài)，具有結(jié)構(gòu)簡單、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化及可擴(kuò)展性等特點(diǎn)。本實(shí)用新型基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器集成無線通訊模塊、傳感器、LED指示模塊等功能于一體，最終組建一種ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本實(shí)用新型是一種設(shè)計(jì)合理，方便實(shí)用，性能優(yōu)良的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例:
[0017]本實(shí)用新型的原理框圖如圖1所示，本實(shí)用新型的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器，本實(shí)用新型的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器，包括有ZigBee無線通訊模塊、模擬氣壓傳感器及電源模塊，其中ZigBee無線通訊模塊包括射頻前端放大電路及射頻通信電路，模擬氣壓傳感器檢測(cè)到氣壓變化產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)傳輸至射頻通信電路，射頻通信電路輸出的信號(hào)經(jīng)射頻前端放大電路處理后經(jīng)天線發(fā)送至ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，用戶終端接收ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的信息，并顯示監(jiān)測(cè)的氣壓情況，電源模塊供電至模擬氣壓傳感器、射頻前端放大電路及射頻通信電路。[0018]上述射頻通信電路包括有RF收發(fā)器、微處理器及A/D轉(zhuǎn)換端口，模擬氣壓傳感器檢測(cè)到氣壓變化產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換端口傳輸至微處理器，微處理器對(duì)輸入的信號(hào)處理后由RF收發(fā)器傳輸至射頻前端放大電路，射頻前端放大電路對(duì)信號(hào)處理后經(jīng)天線發(fā)送至ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)施例中，A/D轉(zhuǎn)換端口是12位A/D轉(zhuǎn)換端口。
[0019]本實(shí)施例中，本實(shí)用新型的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器還包括有LED指示模塊，上述LED指示模塊包括有電源狀態(tài)指示燈、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈和運(yùn)行狀態(tài)指示燈。
[0020]上述電源模塊包括有供電電源、升壓電路及電源轉(zhuǎn)換電路，供電電源經(jīng)升壓電路供電至模擬氣壓傳感器，且升壓電路的輸出經(jīng)電源轉(zhuǎn)換電路后供電至射頻前端放大電路及射頻通信電路。本實(shí)施例中，上述供電電源是能拆裝大容量鋰電池。
[0021]上述ZigBee無線通訊模塊集射頻前端放大電路、RF收發(fā)器、微處理器與A/D轉(zhuǎn)換端口與于一體，工作于2.4GHz免許可證頻段，通信范圍可達(dá)800m，并且符合ZigBee/IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。
[0022]上述模擬氣壓傳感器是無線智能氣壓傳感器。上述模擬氣壓傳感器通過遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置二種工作方式，具體是:連續(xù)模式、睡眠模式。
[0023]本實(shí)用新型的工作原理是:如附圖1所示，供電電源接通后，先經(jīng)一個(gè)升壓電路將
3.7V電壓變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)5V電壓，一路5V電壓經(jīng)3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路后將為3.3V供射頻通信電路和射頻前端放大電路正常工作；另一路5V電壓供模擬氣壓傳感器正常工作。
[0024]模擬氣壓傳感器周期性地輸出壓力值模擬信號(hào)并傳輸至ZigBee無線通訊模塊A/D轉(zhuǎn)換端口，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)ZigBeeRF收發(fā)器及射頻前端放大電路經(jīng)天線發(fā)送至ZigBee網(wǎng)絡(luò)，而LED狀態(tài)指示則根據(jù)實(shí)際情況顯示相對(duì)應(yīng)的指示方式。ZigBee無線通訊模塊中包括一款射頻芯片置于射頻通信電路和一款射頻前端放大芯片置于射頻前端放大電路，ZigBee射頻芯片集成了增強(qiáng)型8051內(nèi)核微處理器和優(yōu)良的RF收發(fā)器，工作在2.4GHz的ISM免許可證頻段，共有16個(gè)信道，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為250kbit/s，并且符合ZigBee2007協(xié)議棧及IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。射頻前端放大芯片用于2.4GHz低功耗RF收發(fā)器的通信范圍擴(kuò)展，該芯片增加了鏈路預(yù)算以提高輸出功率，以及一個(gè)低噪聲放大器以改進(jìn)接收機(jī)靈敏度。該無線智能壓力傳感器通信范圍可達(dá)800m。
[0025]本實(shí)用新型將模擬氣壓傳感器采集到的壓力值模擬信號(hào)傳輸至12位A/D轉(zhuǎn)換端口，經(jīng)過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換、微處理器數(shù)據(jù)處理后得到氣壓值的數(shù)字信號(hào)，最后ZigBeeRF收發(fā)器將氣壓值數(shù)字信號(hào)加上網(wǎng)絡(luò)地址后經(jīng)射頻前端放大電路及天線發(fā)送到由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器啟動(dòng)的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，最后，終端PC界面根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址判斷顯示出該節(jié)點(diǎn)實(shí)際的氣壓值，并保存至歷史記錄，同時(shí)將實(shí)時(shí)壓力值與預(yù)設(shè)壓力閾值進(jìn)行比較，若超出設(shè)定最大值則該節(jié)點(diǎn)顯示紅色界面，若低于設(shè)定最小值則該節(jié)點(diǎn)顯示黃色界面，正常則該節(jié)點(diǎn)顯示綠色界面。無線智能壓力傳感器LED指示模塊中電源指示燈常亮表示供電，不亮表示斷電；網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)燈常亮表示已加入網(wǎng)絡(luò)，閃爍表示網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，不亮表示網(wǎng)絡(luò)中斷；運(yùn)行狀態(tài)指示燈閃爍表示發(fā)送數(shù)據(jù)，不亮表示無數(shù)據(jù)發(fā)送。此外，該無線智能壓力傳感器可切換二種工作模式，連續(xù)模式表不RF收發(fā)器模塊一直處于工作模式；睡眠模式表不RF收發(fā)器每隔一次預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)送一次數(shù)據(jù)。
[0026]上面結(jié)合附圖原理框圖對(duì)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)施例，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以對(duì)其做出種種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于包括有ZigBee無線通訊模塊、模擬氣壓傳感器及電源模塊，其中ZigBee無線通訊模塊包括射頻前端放大電路及射頻通信電路，模擬氣壓傳感器檢測(cè)到氣壓變化產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)傳輸至射頻通信電路，射頻通信電路輸出的信號(hào)經(jīng)射頻前端放大電路處理后經(jīng)天線發(fā)送至ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，用戶終端接收ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的信息，并顯示監(jiān)測(cè)的氣壓情況，電源模塊供電至模擬氣壓傳感器、射頻前端放大電路及射頻通信電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于上述射頻通信電路包括有RF收發(fā)器、微處理器及A/D轉(zhuǎn)換端口，模擬氣壓傳感器檢測(cè)到氣壓變化產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換端口傳輸至微處理器,微處理器對(duì)輸入的信號(hào)處理后由RF收發(fā)器傳輸至射頻前端放大電路，射頻前端放大電路對(duì)信號(hào)處理后經(jīng)天線發(fā)送至ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于還包括有LED指示模塊，LED指示模塊包括有電源狀態(tài)指示燈、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈和運(yùn)行狀態(tài)指示燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于上述電源模塊包括有供電電源、升壓電路及電源轉(zhuǎn)換電路，供電電源經(jīng)升壓電路供電至模擬氣壓傳感器，且升壓電路的輸出經(jīng)電源轉(zhuǎn)換電路后供電至射頻前端放大電路及射頻通信電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于上述供電電源是能拆裝大容量鋰電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于上述ZigBee無線通訊模塊工作于2.4GHz免許可證頻段，通信范圍達(dá)800m，并且符合 ZigBee/IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于上述模擬氣壓傳感器是無線智能氣壓傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于上述模擬氣壓傳感器通過遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置二種工作方式，具體是:連續(xù)模式、睡眠模式。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK203758679SQ201320846158
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】陳健, 張秋偉, 劉國權(quán), 周琦 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)