專利名稱：一種低功耗通用無線感應(yīng)器平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無線傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種超低功耗小型通用無線感應(yīng)器平臺。
背景技術(shù)：
無線感應(yīng)器平臺是物聯(lián)網(wǎng)中的物理節(jié)點(diǎn)，也是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的核心部件。它能夠收 集傳感器的信息，對信息進(jìn)行預(yù)處理，并且能夠以無線的方式把信息傳送給網(wǎng)絡(luò)中的其它 連接節(jié)點(diǎn)。現(xiàn)有的無線感應(yīng)器平臺，如圖1的結(jié)構(gòu)，處理器上連接有記錄儀閃存11和無線收 發(fā)器13以及51針的接口 12，并且在電路板10上有板載天線14。這類設(shè)備的缺點(diǎn)是1，體積過大，如現(xiàn)在被廣泛使用的Mica2 mote，其尺寸是58mm χ 32mm。它的可擴(kuò) 展的性能通常不得不去除，因?yàn)樗麄冋剂讼喈?dāng)大的體積。2，設(shè)計(jì)難度高，難以兼容不同的感應(yīng)器，雖然消除引腳可以減少芯片版圖和電路 組裝的復(fù)雜程度，但是如果對物聯(lián)網(wǎng)的每一個(gè)應(yīng)用都重新設(shè)計(jì)一個(gè)感應(yīng)平臺，就會增加許 多新的困難。尤其是射頻和微型天線對于部件和地面之間的距離非常敏感，這更增加了無 線感應(yīng)器平臺的設(shè)計(jì)難度。3，無線協(xié)議局限，目前的無線感應(yīng)器平臺都使用來自于美國Chipcon公司 CCXXXX系列的低工耗IEEE 802. 15. 4無線收發(fā)器或者藍(lán)牙技術(shù)，這些技術(shù)適用于事件的 檢測并不適合實(shí)時(shí)監(jiān)控應(yīng)用，更進(jìn)一步來說，中國大部分智能系統(tǒng)實(shí)際使用的是大功率的 IEEE 802. 11無線局域網(wǎng)。據(jù)我們調(diào)查，所有的中國公司都在用IEEE 802.15.4 (ZIGBEE) 或者IEEE802. 11無線收發(fā)器做一些物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用工作。4，板載天線受很強(qiáng)的外界干擾。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是發(fā)明一種低成本、低功耗、體積小的無線感應(yīng)器平臺。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)是這樣的有一個(gè)微處理器及射頻集成芯片，芯片天線、電力管 理模塊、三軸加速度計(jì)端口、EEPROM和感應(yīng)器端口連接在所述的微處理器及射頻集成芯片 上。所述的感應(yīng)器端口是15針接口，含有光傳感器端口、心電圖傳感器和壓力傳感器。 所述的電力管理模塊給整個(gè)系統(tǒng)供電，包括一個(gè)3. 3V電壓調(diào)控器，電池保護(hù)電 路，以及一個(gè)可以充電30mAh的電池，3. 3V電壓調(diào)控器連接充電電池，充電電池再連接到 電池保護(hù)電路。優(yōu)選的，在3. 3V電壓調(diào)壓器上還連接有電源開關(guān)和復(fù)位開關(guān)。本實(shí)用新型摒棄了現(xiàn)有技術(shù)獨(dú)立的射頻模塊，而是合并射頻功能到微處理集成芯 片上，并且直接含有天線，而不需要外置板上天線。使用的感應(yīng)器端口從51針變?yōu)?5針， 縮小了無線傳感器平臺的體積。集成芯片的功耗更低，使用壽命長，不需要頻繁更換電池，同時(shí)降低了價(jià)格。能為不同的傳感器提供共用的界面，提高了感應(yīng)器平臺的兼容性。
圖1，現(xiàn)有的無線感應(yīng)器平臺結(jié)構(gòu)圖；圖2，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。圖中，1——微處理器及射頻集成芯片，2——芯片天線，3——電力管理模塊、 4——三軸加速度計(jì)端口，5——EEPR0M，6——感應(yīng)器端口 ；10——現(xiàn)有無線傳感器平臺的電路板，11——記錄儀閃存，12——51針的接口， 13——無線收發(fā)器，14——板載天線。
具體實(shí)施方式
如圖2，本實(shí)用新型的通用無線感應(yīng)器平臺，芯片天線2、電力管理模塊3、三 軸加速度計(jì)端口 4、EEPR0M5和感應(yīng)器端口 6連接在微處理器及射頻集成芯片1上。微處理器及射頻集成芯片1的供壓在1.9v到3. 6v之間，它主要由以下部件構(gòu) 成微處理器有一個(gè)512個(gè)字節(jié)的只讀存儲器用來引導(dǎo)加載程序，用戶的應(yīng)用程序 通常被存儲在4K字節(jié)RAM，數(shù)據(jù)也可以存放在這里，它帶有SPI以及RS-232界面，它的時(shí)鐘 是由該芯片內(nèi)部水晶振蕩器決定的。射頻收發(fā)器其工作頻率是在2. 4-2. 5 GHz ISM波段，收發(fā)器是由頻率合成器、功 率放大器、調(diào)制器和兩個(gè)接收部件組成。為了節(jié)省功率，在軟件的控制下收發(fā)器可以被打開 和關(guān)閉。另外輸出功率，、頻道以及其它射頻參數(shù)可以通過射頻寄存器進(jìn)行調(diào)控，最大輸出 功率是Odbm當(dāng)最大的數(shù)據(jù)傳送率是1Mbps。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以被調(diào)控到6，8，10，或者12位轉(zhuǎn)換。電力管理模塊3主要包括一個(gè)3. 3V電壓調(diào)控器31，電池保護(hù)電路32，以及一個(gè)可 以充電的30mAh電池33。電壓調(diào)控器31在本實(shí)施例中是一個(gè)低噪音電荷泵穩(wěn)壓器，它的最 大輸出電流是50mA，輸出電壓是3. 3V。電壓調(diào)控器31上連接有電源開關(guān)34和復(fù)位開關(guān) 35。感應(yīng)器端口 6包括數(shù)字I/O、模擬信號輸入、SPI、RS232、3. 3V電壓輸出，以及電 壓輸入，這個(gè)端口含有光傳感器端口 61、心電圖傳感器62和壓力傳感器63，可以為不同的 感應(yīng)器提供了 一個(gè)共用的界面。EEPR0M5用來存放默認(rèn)啟動(dòng)加載器預(yù)計(jì)該平臺的程序代碼。芯片天線2可以根據(jù)實(shí)際需要選擇不同的天線，本實(shí)施例中為最大收益為 1. 5dBi的天線。三軸加速度感應(yīng)器4可以測量的加速度從_3g到+3g。權(quán)利要求1.一種低功耗通用無線感應(yīng)器平臺，其特征是有一個(gè)微處理器及射頻集成芯片(1)， 還有芯片天線(2 )、電力管理模塊(3 )、三軸加速度計(jì)端口( 4 )、EEPROM (5 )和感應(yīng)器端口( 6 ) 連接在所述的微處理器及射頻集成芯片(1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗通用無線感應(yīng)器平臺，其特征是所述的感應(yīng)器 端口(6)是15針接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種低功耗通用無線感應(yīng)器平臺，其特征是所述的感 應(yīng)器端口( 6 )含有光傳感器端口( 61)、心電圖傳感器(62 )和壓力傳感器(63 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗通用無線感應(yīng)器平臺，其特征是所述的電力管理模 塊(3)包括一個(gè)3. 3V電壓調(diào)控器(31)、電池保護(hù)電路(32)，以及一個(gè)可以充電的30mAh電 池(33 )，電壓調(diào)控器(31)連接充電電池(33 )，充電電池(33 )再連接到電池保護(hù)電路(32 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低功耗通用無線感應(yīng)器平臺，其特征是在電壓調(diào)壓器(31) 上還連接有電源開關(guān)(34)和復(fù)位開關(guān)(35)。
專利摘要一種低功耗通用無線感應(yīng)器平臺，涉及無線傳感技術(shù)，它有一個(gè)微處理器及射頻集成芯片，芯片天線、電力管理模塊、三軸加速度計(jì)端口、EEPROM和感應(yīng)器端口連接在所述的微處理器及射頻集成芯片上。所述的感應(yīng)器端口是15針接口，含有光傳感器端口、心電圖傳感器和壓力傳感器。本實(shí)用新型合并射頻功能到微處理集成芯片上，并且直接含有天線，感應(yīng)器端口為15針，縮小了無線傳感器平臺的體積。集成芯片的功耗更低，使用壽命長，不需要頻繁更換電池。降低了價(jià)格。本實(shí)用新型能為不同的傳感器提供共用的界面，提高了兼容性。
文檔編號H04B1/38GK201830248SQ201020288080
公開日2011年5月11日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者李凱 申請人:李凱