雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，包括：傳感器，與傳感器相連的中央處理器，具有第一通信頻率的第一通信電路，該第一通信電路包括相連的CC1101芯片及第一無線發(fā)射接收電路，該CC1101芯片通過由I/O接口的模擬SPI接口與中央處理器相連；具有第二通信頻率的第二通信電路，該第二通信電路包括相連的nRF24L01芯片及第二無線發(fā)射接收電路，該nRF24L01芯片通過SPI接口與中央處理器相連；分別連接傳感器、中央處理器、第一通信電路及第二通信電路的電源電路。第一通信電路及第二通信電路均有中央處理器控制進(jìn)行無線通信，互不干擾，穩(wěn)定性較高且通信效率較高。另外，本實(shí)用新型還具有電路結(jié)構(gòu)簡單和實(shí)現(xiàn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種傳感器，尤其是涉及一種雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]無線網(wǎng)絡(luò)傳感器綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對(duì)象的信息，通過嵌入式系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理，并通過隨機(jī)自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端
[0003]現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)傳感器的組成和功能包括如下四個(gè)基本單元:傳感單元(一般由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成)、處理單元(由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成，包括CPU、存儲(chǔ)器、嵌入式操作系統(tǒng)等)、通信單元(由無線通信模塊組成)以及電源部分。
[0004]然而，現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)傳感器是單射頻頻率與外界通信，存在容易調(diào)頻、在高密度節(jié)點(diǎn)時(shí)容易生產(chǎn)通信沖突、信道利用率低和通信效率較低等諸多缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了克服現(xiàn)有的單射頻無線率絡(luò)傳感器存在的缺陷，本實(shí)用新型提出一種電路結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)成本較低且性能穩(wěn)定可靠的雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器。
[0006]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，包括:傳感器，與傳感器相連的中央處理器；具有第一通信頻率的第一通信電路，該第一通信電路包括相連的CCllOl芯片及第一無線發(fā)射接收電路，該CCllOl芯片通過由I/O接口的模擬SPI接口與中央處理器相連；具有第二通信頻率的第二通信電路，該第二通信電路包括相連的nRF24L01芯片及第二無線發(fā)射接收電路，該nRF24L01芯片通過SPI接口與中央處理器相連；分別連接傳感器、中央處理器、第一通信電路及第二通信電路的電源電路。
[0007]其中，中央處理器為ATmegal28單片機(jī)。
[0008]其中，所述雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器還包括與中央處理器相連的擴(kuò)展通信接口。
[0009]其中，擴(kuò)展通信接口包括:通過電平轉(zhuǎn)換芯片與中央處理器的ISP下載接口相連的 RS232 接 口。
[0010]與單片機(jī)的ISP下載接口通過電平轉(zhuǎn)換芯片相連的RS232接口。
[0011]其中，傳感器為溫度傳感器、壓力傳感器或濕度傳感器。
[0012]其中，電源電路包括USB接口、與USB接口相連的穩(wěn)壓電路和鋰電池，穩(wěn)壓電路的輸出端和鋰電池的輸出端相連作為電源電路的輸出端，且電源電路的輸出端連接RC濾波器。
[0013]其中，在USB接口的輸出端連接濾波電容C7，在穩(wěn)壓電路的輸出端連接濾波電容C8。
[0014]其中，RC濾波器包括并聯(lián)的電阻R9和電容C9。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果:[0016]本實(shí)用新型提供具有不同通信頻率的第一通信電路及第二通信電路，且第一通信電路及第二通信電路均有中央處理器控制進(jìn)行無線通信，互不干擾，穩(wěn)定性較高且通信效率較高。另外，本實(shí)用新型還具有電路結(jié)構(gòu)簡單和實(shí)現(xiàn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的部分電路示意圖。
[0019]圖3是圖1中電源電路的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合圖1所示，本實(shí)用新型提出一種電路結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)成本較低且性能穩(wěn)定可靠的雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，其包括:傳感器1，與傳感器I相連的中央處理器2，與中央處理器2相連的具有第一通信頻率的第一通信電路3及具有第二通信頻率的第二通信電路4，以及分別連接傳感器1、中央處理器2、第一通信電路3及第二通信電路的電源電路5，由電源電路5輸出直流電壓VCC分別給傳感器、中央處理器2、第一通信電路3及第二通信電路4供電。
[0021]如圖2所不,在一個(gè)實(shí)施例中，第一通信電路3由美國TI公司出品的工作在低于IGHz頻段的CCllOl芯片U3實(shí)現(xiàn)，第二通信電路4采用由NORDIC生產(chǎn)的工作在2.4GHz?
2.5GHz的ISM頻段的nRF24L01芯片U4實(shí)現(xiàn)，即第一通信電路3包括相連的CCllOl芯片U3及第一無線發(fā)射接收電路，第二通信電路4包括相連的nRF24L01芯片U4及第二無線發(fā)射接收電路。有關(guān)CCllOl芯片U3、nRF24L01芯片U4各自的無線發(fā)射接收電路，均為本領(lǐng)域技術(shù)人員的現(xiàn)有技術(shù)，圖2中未畫出且在此不加以詳細(xì)描述。而中央處理器2采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，比如Atmel公司生產(chǎn)的ATmegal28的低功耗單片機(jī)U2。
[0022]具體來說，CCllOl芯片U3連接在單片機(jī)U2的端口 A，CCllOl芯片U3通過I/O接口模擬SPI接口與單片機(jī)U2通信。CCllOl芯片U3的引腳S1、引腳S0、引腳⑶00、引腳SCLK、引腳⑶02及引腳SCN分別于單片機(jī)U2的端口 A中引腳PAO?PA5相連。CCllOl芯片U3通過對(duì)4線SPI接口(引腳S1、引腳S0、引腳SCLK和引腳CSN)和引腳GD02測試接口的配置進(jìn)行工作。SPI接口是一種同步串行通信接口，引腳CSN是芯片選擇引腳，當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，SPI接口可以通信，否則不能通信。引腳SI和引腳SO為數(shù)據(jù)傳輸引腳，弓丨腳SI為數(shù)據(jù)輸入引腳，引腳SO為數(shù)據(jù)輸出引腳。引腳SCLK為同步時(shí)鐘引腳，在時(shí)鐘的上升沿或下降沿?cái)?shù)據(jù)被寫入或讀出；若信道中有數(shù)據(jù)，引腳GD02為腳電平跳變引腳。通過單片機(jī)U2的PA4引腳與CCllOl芯片U3的GD02引腳連接，當(dāng)信道中有數(shù)據(jù)時(shí)，GDO弓丨2腳電平跳變，單片機(jī)U2產(chǎn)生中斷并進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，從而實(shí)現(xiàn)與CCllOl芯片U3的通信。
[0023]nRF24L01芯片U4通過SPI接口與單片機(jī)U2相連，通過SPI接口(SPI接口由引腳SCK、引腳M0S1、引腳MISO及引腳CSN組成)與單片機(jī)U2通信。具體來說，將單片機(jī)U2的端口 B中引腳PBO?PB5配置成I/O端口分別與nRF24L01芯片U4中引腳CSN、引腳SCK、引腳M0S1、引腳MIS0、引腳CE及引腳IRQ連接。其中，引腳CSN為片選線，引腳CSN為低電平時(shí)nRF24L01芯片U4工作，引腳SCK為控制的時(shí)鐘線(SPI接口的時(shí)鐘)，引腳MISO為芯片控制數(shù)據(jù)線(Master input slave output),引腳MOSI為芯片控制數(shù)據(jù)線(Master outputslave input)，引腳CE為模式控制線，引腳IRQ為中斷信號(hào)線。無線通信過程中，單片機(jī)U2是通過引腳IRQ的電平狀態(tài)產(chǎn)生中斷與NRF24L01進(jìn)行通信。
[0024]另外，傳感器I為溫度傳感器、壓力傳感器或濕度傳感器等。比如，圖2所示實(shí)施例中，傳感器I為一個(gè)壓力傳感器U1，該壓力傳感器Ul的電源端與電源電壓5的輸出端相連，而壓力傳感器Ul的檢測輸出端與單片機(jī)U2的一個(gè)I/O端口(比如引腳PC0)相連，且壓力傳感器Ul的檢測輸出端通過電阻Rl與電源端相連。
[0025]因此，單片機(jī)U2采樣傳感器I的檢測數(shù)據(jù)，然后單片機(jī)U2通過A端口與B端口分別與CCllOl芯片U3和nRF24L01芯片U4進(jìn)行通信。由于CCllOl芯片U3與nRF24L01芯片U4之間無線通信互不干擾，故穩(wěn)定性較高且通信效率較高。
[0026]并且，為了進(jìn)一步擴(kuò)展單片機(jī)U2的數(shù)據(jù)通信能力，在單片機(jī)U2的ISP下載接口通過電平轉(zhuǎn)換芯片U6與RS232接口 Jl相連。比如，電平轉(zhuǎn)換芯片U6為RS232芯片U6，RS232接口 Jl采用D9接口，單片機(jī)U2的ISP下載接口中引腳ΡΕ0、引腳PEl分別與RS232芯片U6的引腳RlOUT和引腳TlIN相連，而RS232芯片U6的引腳T10UT、引腳RlIN分別與D9接口 Jl中的第2引腳和第3引腳相連。
[0027]結(jié)合圖3所示，電源電路5提供USB接口 51供電和鋰電池53供電。電源電路5包括:USB接口 51，連接在USB接口 51輸出端的濾波電容C7 ;與^8接口 51相連的穩(wěn)壓電路52，連接在穩(wěn)壓電路52輸出端的濾波電容C8 ;鋰電池53;穩(wěn)壓電路52的輸出端和鋰電池53的輸出端均連接開關(guān)SI，通過開關(guān)SI作為電源電路5的輸出端輸出直流電源VCC ；以及連接在電源電路5輸出端的RC濾波器，該RC濾波器包括并聯(lián)的電阻R9和電容C9。
[0028]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則 之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，包括:傳感器，與傳感器相連的中央處理器，其特征在于還包括:具有第一通信頻率的第一通信電路，該第一通信電路包括相連的CCllOl芯片及第一無線發(fā)射接收電路，該CCllOl芯片通過由I/O接口的模擬SPI接口與中央處理器相連；具有第二通信頻率的第二通信電路，該第二通信電路包括相連的HRF24L01芯片及第二無線發(fā)射接收電路，該nRF24L01芯片通過SPI接口與中央處理器相連；分別連接傳感器、中央處理器、第一通信電路及第二通信電路的電源電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，其特征在于，中央處理器為ATmegal28單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，其特征在于，還包括與中央處理器相連的擴(kuò)展通信接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，其特征在于，擴(kuò)展通信接口包括:通過電平轉(zhuǎn)換芯片與中央處理器的ISP下載接口相連的RS232接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，其特征在于，傳感器為溫度傳感器、壓力傳感器或濕度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，其特征在于，電源電路包括USB接口、與USB接口相連的穩(wěn)壓電路和鋰電池，穩(wěn)壓電路的輸出端和鋰電池的輸出端相連作為電源電路的輸出端，且電源電路的輸出端連接RC濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，其特征在于，在USB接口的輸出端連接濾波電容C7，在穩(wěn)壓電路的輸出端連接濾波電容C8。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述雙頻無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，其特征在于，RC濾波器包括并聯(lián)的電阻R9和電容C9。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK203722625SQ201420081232
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】魏長寶, 宋三華, 王娟娟, 楊志強(qiáng), 魏妍 申請(qǐng)人:黃淮學(xué)院