本實用新型涉及一種zigbee節(jié)點，具體涉及一種用于建筑能耗監(jiān)測的zigbee節(jié)點模塊。

背景技術：

當前，我國建筑能耗逐年增加，對我國能源供應和環(huán)境保護造成了巨大壓力。按照目前的規(guī)劃，到2020年，我國城鎮(zhèn)建筑面積還將新增300億平方米，這將導致建筑用能的不斷增長。對建筑進行節(jié)能是緩解社會經(jīng)濟發(fā)展與能源供應不足這對矛盾最有效的措施之一。建筑能耗統(tǒng)計，特別是能耗分項計量，對國家相關按能源政策的制定及建筑耗能系統(tǒng)的優(yōu)化運行具有重要的意義。

目前，無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）廣泛應用于數(shù)據(jù)傳輸量小，傳輸延時低的實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象信息中。因此采用無線傳感器網(wǎng)絡技術進行建筑能耗監(jiān)測的方法受到廣泛關注。ZigBee技術是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）應用技術，在數(shù)據(jù)無線通信領域得到了廣泛的應用。

技術實現(xiàn)要素：

實用新型目的：本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術中的不足，提供一種用于建筑能耗監(jiān)測的zigbee節(jié)點模塊，利用該節(jié)點模塊，可自組織組建zigbee建筑能耗監(jiān)測網(wǎng)絡，能夠實現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的采集和無線傳輸，為降低建筑能耗和提高建筑能效，提供決策和參考。

技術方案：本實用新型所述的一種用于建筑能耗監(jiān)測的zigbee節(jié)點模塊，包括傳感單元，主控單元和無線zigbee單元，所述主控單元分別與所述傳感單元、無線zigbee單元相互通訊連接；所述傳感單元包括電能采集模塊、紅外探測模塊和溫度采集模塊，所述電能采集模塊的一端與智能電表連接，電能采集模塊的另一端與主控單元連接，所述紅外探測模塊通過模數(shù)轉換單元與主控單元連接，所述溫度采集模塊通過單總線驅動單元與主控單元連接；

所述主控單元主要包括主控芯片、晶振電路、電源電路、存儲電路和復位電路，所述主控芯片分別與所述晶振電路、電源電路、存儲電路和復位電路電連接；

所述無線zigbee單元采用CC2430作為主控芯片，CC2430芯片的RF-N腳并聯(lián)連接有電感L1和電感L3的一端，所述CC2430芯片的TXRX-SWITCH腳連接有電感L2的一端，所述電感L2的另一端并聯(lián)連接有電阻R3和電阻R4的一端，所述電阻R3的另一端分別連接有電感L1的另一端和CC2430芯片的RF-P腳，所述電阻R4的另一端連接有電感L3的一端，所述電感L3的另一端連接有電容C1的一端，所述電容C1的另一端連接有PCB天線。

進一步的，所述電能采集模塊采用RS232接口芯片，通過232通信方式接收智能電表發(fā)送的用電量數(shù)據(jù)。

進一步的，所述紅外探測模塊采用HN911紅外傳感器，模數(shù)轉換單元采用12位帶并行微機接口的逐次逼近型模/數(shù)轉換芯片AD1674。

進一步的，所述溫度采集模塊采用小型化溫度傳感器DS18B20，單總線驅動單元采用一片74HC245構成，74HC245D的A0和A1口并接后接主控單元的I/O口，DIR口單獨接主控單元的I/O口，使能端應接地。

進一步的，所述主控芯片采用51系列單片機。

進一步的，所述晶振電路由兩個30P的電容，一個12M的晶振所組成；電源電路采用自流線性穩(wěn)壓器LM7805構成；存儲單元電路采用AT24C256作為數(shù)據(jù)存儲器；復位電路由MAX813芯片完成。

進一步的，所述CC2430芯片的AVDD-DREG腳還連接有電阻R1，RBIAS2腳連接有電阻R2。

進一步的，所述CC2430芯片還連接有濾波電容C6和C7。

進一步的，所述CC2430芯片還連接有由晶振XTAL1、電容C2、電容C3構成的第一晶振電路和晶振XTAL2、電容C4、電容C5構成的第二晶振電路。

進一步的，所述主控單元與CC2430模塊通過SPI總線相連交互數(shù)據(jù)。

有益效果：本實用新型利用zigbee節(jié)點技術，可組建zigbee建筑能耗監(jiān)測網(wǎng)絡，能夠實現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的采集和無線傳輸，具備低功耗、數(shù)據(jù)實時性強等特點，具有較好的市場前景和應用價值，且無線通訊電路使用一個非平衡天線，連接非平衡變壓器可使天線性能更好。

附圖說明

圖1為本實用新型zigbee節(jié)點模塊結構示意圖；

圖2為本實用新型主控單元結構示意圖；

圖3為本實用新型無線zigbee單元結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示為該zigbee節(jié)點模塊結構示意圖，節(jié)點主要由傳感單元、主控單元和無線zigbee單元等三個單元構成。其中，所述主控單元分別與所述傳感單元、無線zigbee單元相互通訊連接；所述傳感單元包括電能采集模塊、紅外探測模塊和溫度采集模塊，所述電能采集模塊的一端與智能電表連接，電能采集模塊的另一端與主控單元連接，所述紅外探測模塊通過模數(shù)轉換單元與主控單元連接，所述溫度采集模塊通過單總線驅動單元與主控單元連接。

電能采集模塊采用RS232接口芯片，通過232通信方式接收智能電表發(fā)送的用電量數(shù)據(jù)；紅外探測模塊采用HN911紅外傳感器，模數(shù)轉換單元采用12位帶并行微機接口的逐次逼近型模/數(shù)轉換芯片AD1674。溫度采集模塊采用小型化溫度傳感器采用DS18B20，其特點是體積小、抗干擾能力強、精度高、功耗超低。測溫范圍可達-55~+125℃，完全滿足建筑內溫度采集的需求。單總線驅動單元采用一片74HC245構成，以提高帶負載能力，74HC245D的A0和A1口并接后接單片機I/O口，DIR口單獨接單片機I/O口，使能端應接地。主控單元采用51系列單片機，無線zigbee單元采用CC2430片上系統(tǒng)。

如圖2所示，主控單元主要包括晶振電路、電源電路、存儲電路和復位電路（看門狗電路）。晶振電路由兩個30P的電容，一個12M的晶振所組成。因為單總線控制單元無需要計算波特率，故采用12MHz晶振。根據(jù)晶振的頻率，起振電容采用30PF。

電源電路采用自流線性穩(wěn)壓器LM7805構成，因模塊正常工作電源電壓為5V左右，輸入電源的電壓寬度為12V，所以使用一片5V的自流線性穩(wěn)壓器LM7805，然后輔助1個47uF電解電容和1個0.1 uF的磁片電容濾去雜波即可。

存儲單元電路采用AT24C256作為數(shù)據(jù)存儲器。其在系統(tǒng)中的作用是存儲MCU控制器搜索到的單總線上的ROM序列號。AT24C256是串行EEPROM存儲器，支持IIC總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，存儲器容量為32KB，用2根線與CPU構成串行接口。其中SDA和SCL都必須通過上拉電阻接到VCC。在本單元電路中，因為在IIC總線上只掛接一個24C256，故應將24C256D的A0、A1接地，采用地址00。

復位電路由MAX813芯片來完成?？刂瞥绦蛟谶\行過程中由于干擾等各種因素會出現(xiàn)死機或程序跑飛等現(xiàn)象。為克服這一缺點，采用MAX813構建復位電路。在該單元電路中中，應將MAX813的第1腳與第8腳相連，第7腳接單片機的復位腳，第6腳與單片機的第8腳P17相連。在程序運行過程中，P17不斷輸出脈沖信號。如果因某種原因CPU進入死循環(huán)，則P17無脈沖輸出。于是1.6s后在MAX 813的第8腳輸出 低電平，該低電平加到第1腳，使MAX 813產(chǎn)生復位輸出，使CPU有效復位，擺脫死循環(huán)的困擾。

如圖3所示的無線zigbee單元電路結構，無線zigbee單元采用CC2430作為主控芯片。所述CC2430芯片的RF-N腳并聯(lián)連接有電感L1和電感L3的一端，所述CC2430芯片的TXRX-SWITCH腳連接有電感L2的一端，所述電感L2的另一端并聯(lián)連接有電阻R3和電阻R4的一端，所述電阻R3的另一端分別連接有電感L1的另一端和CC2430芯片的RF-P腳，所述電阻R4的另一端連接有電感L3的一端，所述電感L3的另一端連接有電容C1的一端，所述電容C1的另一端連接有PCB天線。

該無線zigbee單元電路使用一個非平衡天線，連接非平衡變壓器可使天線性能更好。電路中的非平衡變壓器由電容C1和電感L1、L2、L3以及一個PCB微波傳輸線組成，整個結構滿足RF輸入/輸出匹配電阻（50歐）的要求。內部T/R交換電路完成LN A和PA之間的交換。R1和R2為偏置電阻，R1主要用來為32MHz的晶振提供一個合適的工作電流。用1個32MHz的石英諧振器（XTAL1）和2個電容（C2和C3）構成一個32MHz的晶振電路。用1個32. 768 kHz的石英諧振器（XTA L2）和2個電容（C4和C5）構成一個32. 768kHz的晶振電路。電壓調節(jié)器為所有要求1. 8 V電壓的引腳和內部電源供電，電容C6和C7是去耦電容，用來為電源濾波，以提高芯片工作的穩(wěn)定性。該部分與單總線主控制單元通過SPI接口相連以交互數(shù)據(jù)。

本實用新型利用zigbee節(jié)點技術，可組建zigbee建筑能耗監(jiān)測網(wǎng)絡，能夠實現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的采集和無線傳輸，具備低功耗、數(shù)據(jù)實時性強等特點，具有較好的市場前景和應用價值，且無線通訊電路使用一個非平衡天線，連接非平衡變壓器可使天線性能更好。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。