專(zhuān)利名稱(chēng)：一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于無(wú)線傳感器應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)已在工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)學(xué)、消費(fèi)、軍事和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將采集到的周?chē)h(huán)境信息以單跳或多跳的形式傳遞給基地管理管理平臺(tái)，基地管理平臺(tái)對(duì)這些信息進(jìn)行處理和分析。目前農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要用于環(huán)境信息如空氣溫濕度、光照度、土壤水分、土壤溫度等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。但農(nóng)業(yè)環(huán)境信息收集最后的目的是實(shí)現(xiàn)農(nóng)田設(shè)備的自動(dòng)精準(zhǔn)控制，如在溫室大棚中當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到空氣溫濕度、土壤濕度等環(huán)境指標(biāo)高于或低于所需要的閾值后，需要能夠自動(dòng)控制風(fēng)扇、灌溉等執(zhí)行設(shè)備的啟停，來(lái)達(dá)到對(duì)溫室環(huán)境指標(biāo)的調(diào)節(jié)作用。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，同時(shí)具有監(jiān)測(cè)和控制功能，適應(yīng)于農(nóng)業(yè)溫室大棚環(huán)境。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，包括無(wú)線處理器模塊和電源模塊，無(wú)線處理器模塊接監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，接控制模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制，其中，所述監(jiān)測(cè)模塊包括空氣溫濕度傳感器、土壤水分傳感器和土壤溫度傳感器；所述控制模塊包括四路繼電器，分別控制灌溉設(shè)備、通風(fēng)扇設(shè)備、天窗設(shè)備以及補(bǔ)光燈設(shè)備，所述電源模塊為無(wú)線處理器模塊、監(jiān)測(cè)模塊以及控制模塊供電。所述無(wú)線處理器模塊采用CC2530處理器芯片為核心，在芯片周?chē)O(shè)置有一個(gè)JTAG接口單元、一個(gè)復(fù)位單元和一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)指示單元。所述控制模塊的四路繼電器結(jié)構(gòu)一致，CC2530芯片的P0.4、P0.6、Pl.6、Pl.7 口分別連至兩塊TLP521光耦繼電器的輸入端，當(dāng)P0.4 口輸出低電平時(shí)，光耦繼電器輸入端導(dǎo)通，進(jìn)而常開(kāi)觸點(diǎn)導(dǎo)通使得相應(yīng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)P0.4 口輸出高電平時(shí)，光耦繼電器不能導(dǎo)通，進(jìn)而繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)使得相應(yīng)設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)。所述電源模塊采用12V蓄電池供電和5V適配器供電，使用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)選擇供電電源，分別通過(guò)一片AMSl117穩(wěn)壓芯片提供5V和3.3V穩(wěn)定電壓，其中3.3V穩(wěn)定電壓同時(shí)輸入到正電壓LDO調(diào)整器芯片中，為土壤溫度傳感器提供2.5V/10mA的脈沖電流。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:(I)集成了監(jiān)測(cè)和控制功能，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅可以監(jiān)測(cè)環(huán)境信息還可以控制外部設(shè)備為農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)控制提供了可靠的平臺(tái)。(2)電源可選，可選擇12V的太陽(yáng)能和蓄電池供電也可以選擇5V的適配器供電。[0012](3)控制模塊電路簡(jiǎn)單，成本低、安全可靠。

附圖是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。如附圖所示，一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，包括無(wú)線處理器模塊和電源模塊，無(wú)線處理器模塊接監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，接控制模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制。其中，無(wú)線處理器模塊包括CC2530處理器芯片及其外圍電路、JTAG接口單元、復(fù)位單元和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)指示單元。CC2530芯片及其外圍電路是系統(tǒng)的核心，該芯片集成了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051CPU和適應(yīng)2.4-GHz IEEE802.15.4的RF收發(fā)器，只需極少的外接元件即可滿(mǎn)足網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的需要。CC2530是專(zhuān)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的低功耗系列產(chǎn)品，其供電電壓為2 3.6V，本設(shè)計(jì)采用3.3V供電。正常工作模式下CC2530的最大的電流僅為29mA，此外還有四種可以選擇的低功耗休眠模式，功耗最低的休眠模式下休眠電流僅為luA。此外8通道的12位ADC和5通道的DMA使其具有良好的數(shù)據(jù)處理能力。JTAG接口單元可通過(guò)仿真器連接至PC機(jī)實(shí)現(xiàn)程序下載和在線調(diào)試，復(fù)位單元由電容、電阻和輕觸按鈕RESETl組成，保證節(jié)點(diǎn)模塊穩(wěn)定工作。LED1LED3通過(guò)電阻連接到CC2530的Pl.0、Pl.1、Pl.4 口用于指示無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)。監(jiān)測(cè)模塊包括空氣溫濕度傳感器、土壤水分傳感器和土壤溫度傳感器，主要完成空氣溫濕度、土壤水分和土壤溫度的監(jiān)測(cè)。CC2530的SP3接口用于連接SHTlO空氣溫濕度傳感器、SP2接口用于連接EC-5 土壤水分傳感器、SPl接口用于連接DS18B20 土壤溫度傳感器。SHTlO空氣溫濕度傳感器集成了為數(shù)字傳感器只要四個(gè)引腳即電源、地、SCL、DATA。其供電電壓為2.4V-5.5V，本設(shè)計(jì)采用3.3V電源供電。CC2530芯片的Pl.2和P0.0 口通過(guò)上拉電阻連接至3.3V電源并與SHTlO傳感器連接分別用于傳輸時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)。EC-5土壤水分傳感器需要周期性的2.5V/10mA電源，不用時(shí)處于休眠模式，降低了功耗。其輸出的模擬信號(hào)連接至CC2530芯片的具有A/D轉(zhuǎn)換功能的P0.1 口，經(jīng)CC2530內(nèi)部12位的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，而無(wú)需再外加A/D轉(zhuǎn)換芯片，降低了成本同時(shí)具有可靠的精度。DS18B20 土壤溫度傳感器為數(shù)字傳感器只需三個(gè)引腳，即電源、地和數(shù)據(jù)輸出，其供電范圍為3-5.5V，本設(shè)計(jì)采用3.3V供電。CC2530芯片的Pl.5 口與DS18B20 土壤溫度傳感器的輸出相連并通過(guò)上拉電阻連接至3.3V電源采集土壤溫度信息?？刂颇K包括四路繼電器，分別控制灌溉設(shè)備、通風(fēng)扇設(shè)備、天窗設(shè)備以及補(bǔ)光燈設(shè)備，通過(guò)四路繼電器分別控制，可控制灌溉、通風(fēng)扇、天窗和補(bǔ)光燈設(shè)備。CC2530芯片的P0.4、P0.6、Pl.6、Pl.7 口分別連至兩塊TLP521光耦繼電器的輸入端。因?yàn)樗穆防^電器控制采用相同的原理，所以這里只以其中一路電路為例進(jìn)行說(shuō)明:所選的繼電器型號(hào)為SRD-5VDC-SL-C，其為5V弱電控制220V強(qiáng)電的繼電器。當(dāng)P0.4 口輸出低電平時(shí)，光耦繼電器輸入端導(dǎo)通進(jìn)而輸出端輸出5V電平驅(qū)動(dòng)由電阻和三極管組成的繼電器驅(qū)動(dòng)電路，繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)指示燈亮。當(dāng)P0.4 口輸出高電平時(shí)，光耦繼電器不能導(dǎo)通進(jìn)而繼電器驅(qū)動(dòng)電路不工作，繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)外部設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)指示燈滅。電源模塊為無(wú)線處理器模塊、監(jiān)測(cè)模塊以及控制模塊供電。本設(shè)計(jì)中電源模塊支持12V蓄電池供電和5V適配器供電，并可提供5V、3.3V、2.5V的穩(wěn)定電壓。通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)選擇相應(yīng)的電源接口，進(jìn)行供電電源選擇。5V和3.3V分別由兩片AMSl 117穩(wěn)壓芯片提供。AMS1117是一款正電壓輸出低壓差的三端線性穩(wěn)壓電路，具有限流和過(guò)熱切斷保護(hù)的功能，其體積小，外圍電路簡(jiǎn)單，是便攜式設(shè)備的理想選擇。其中3.3V穩(wěn)定電壓同時(shí)輸入到正電壓LDO調(diào)整器芯片中，為土壤溫度傳感器提供2.5V/10mA的脈沖電流，CC2530芯片的P0.5口與正電壓LDO調(diào)整器芯片的CE引腳相連，周期性地控制其輸出。本實(shí)用新型的工作過(guò)程是:監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上監(jiān)測(cè)模塊采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線處理器模塊發(fā)送到基地管理平臺(tái)，基地管理平臺(tái)將數(shù)據(jù)與相應(yīng)的閾值比較，根據(jù)比較結(jié)果向監(jiān)控節(jié)點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的灌溉、通風(fēng)、透氣或補(bǔ)光的控制命令，無(wú)線處理器模塊通過(guò)控制模塊驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備完成相應(yīng)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)了信息的遠(yuǎn)程通信和設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。
權(quán)利要求1.一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，包括無(wú)線處理器模塊和電源模塊，其特征在于，無(wú)線處理器模塊接監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，接控制模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制，其中，所述監(jiān)測(cè)模塊包括空氣溫濕度傳感器、土壤水分傳感器和土壤溫度傳感器；所述控制模塊包括四路繼電器，分別控制灌溉設(shè)備、通風(fēng)扇設(shè)備、天窗設(shè)備以及補(bǔ)光燈設(shè)備，所述電源模塊為無(wú)線處理器模塊、監(jiān)測(cè)模塊以及控制模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述無(wú)線處理器模塊采用CC2530處理器芯片為核心，在芯片周?chē)O(shè)置有一個(gè)JTAG接口單元、一個(gè)復(fù)位單元和一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)指示單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述控制模塊的四路繼電器結(jié)構(gòu)一致，CC2530芯片的P0.4、P0.6、Pl.6、Pl.7 口分別連至兩塊TLP521光耦繼電器的輸入端，當(dāng)P0.4 口輸出低電平時(shí)，光耦繼電器輸入端導(dǎo)通，進(jìn)而常開(kāi)觸點(diǎn)導(dǎo)通使得相應(yīng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)P0.4 口輸出高電平時(shí)，光耦繼電器不能導(dǎo)通，進(jìn)而繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)使得相應(yīng)設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述電源模塊采用12V蓄電池供電和5V適配器供電，使用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)選擇供電電源，分別通過(guò)一片AMS1117穩(wěn)壓芯片提供5V和3.3V穩(wěn)定電壓，其中3.3V穩(wěn)定電壓同時(shí)輸入到正電壓LDO調(diào)整器芯片中，為土壤溫度傳感器提供2.5V/10mA的脈沖電流。
專(zhuān)利摘要一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，包括無(wú)線處理器模塊和電源模塊，無(wú)線處理器模塊接監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，接控制模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制，其中，所述監(jiān)測(cè)模塊包括空氣溫濕度傳感器、土壤水分傳感器和土壤溫度傳感器；所述控制模塊包括四路繼電器，分別控制灌溉設(shè)備、通風(fēng)扇設(shè)備、天窗設(shè)備以及補(bǔ)光燈設(shè)備，所述電源模塊為無(wú)線處理器模塊、監(jiān)測(cè)模塊以及控制模塊供電，本實(shí)用新型集成了監(jiān)測(cè)和控制功能，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅可以監(jiān)測(cè)環(huán)境信息還可以控制外部設(shè)備為農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)控制提供了可靠的平臺(tái)，本實(shí)用新型可選擇12V的太陽(yáng)能和蓄電池供電也可以選擇5V的適配器供電，并且控制模塊電路簡(jiǎn)單，成本低、安全可靠。
文檔編號(hào)G05B19/418GK203070064SQ201320025410
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者張海輝, 張 杰, 張林超, 張勇猛, 盧博友 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)