CN107294732A - 一种wifi无线信号传输装置 - Google Patents

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CN107294732A CN201710591864.9A CN201710591864A CN107294732A CN 107294732 A CN107294732 A CN 107294732A CN 201710591864 A CN201710591864 A CN 201710591864A CN 107294732 A CN107294732 A CN 107294732A
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宋龙
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Abstract

本发明公开了一种WIFI无线信号传输装置,它包括有单片机模块、UART信号模块、WIFI互转UART模块、电源模块、稳压模块、信号电平转换模块、设备编号设置模块;单片机模块的电源接口与电源模块连接;单片机模块的GPIO接口与设备编号设置模块的输出端连接;单片机模块的UART2接口与UART信号模块连接;单片机模块的UART1接口与信号电平转换模块的输入端连接;信号电平转换模块的输出端与WIFI互转UART模块的输入端连接;WIFI互转UART模块的电源接口与稳压模块的输出端连接;电源模块与稳压模块的输入端连接。本发明的有益效果:布线简单,提高了传输距离,降低了生产成本,数据保密性好,能够同时将RS485信号、RS232以及IO口输入输出信号转换成WIFI无线信号传输。

Description

_种1«||「|无线信号传输装置
技术领域
[0001] 本发明涉及有线和无线通讯技术领域,特别是一种WIFI无线信号传输装置。
背景技术
[0002] 现有技术中,通常采用RS485、RS232以及10口输入输出作为有线通讯方式,但是上 述通讯方式存在布线困难、维护麻烦、传输距离短等缺点。当前这类转换器普及率比较低 的,因为技术可靠性和成本都不是很好控制。并且这类转换器还有透明传输导致的数据安 全性问题。而将这些信号转换为WIFI无线信号进行传输则可以很好的解决以上问题。
发明内容
[0003] 有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明的目的就是提供一种WIFI无线信号传输装 置,能够将RS485、RS232以及10 口输入输出通讯方式转换为WIFI无线信号进行传输,通过模 块化设计来控制成本,采用先进的芯片和处理技术来提高传输效率和可靠性。
[0004] 本发明的目的是通过这样的技术方案实现的,一种WIFI无线信号传输装置,它包 括有:单片机模块、UART信号模块、WIFI互转UART模块、电源模块、稳压模块、信号电平转换 模块;
[0005] 所述单片机模块的电源接口 K11与所述电源模块的第一输出端K41连接;所述电源 模块的第二输出端K42与所述稳压模块的输入端K51连接;
[0006] 所述单片机模块的UART2接口 K13与所述UART信号模块的第一接口 K21连接;
[0007] 所述单片机模块的UART1接口 K14与所述信号电平转换模块的输入端K61连接; [0008] 所述信号电平转换模块的输出端K62与所述WIFI互转UART模块的输入端K32连 接;
[0009] 所述WIFI互转UART模块的电源接PK31与所述稳压模块的输出端K52连接。
[0010]进一步,所述信号电平转换模块包括有第一转换电路、第二转换电路、第三转换电 路、第四转换电路;
[0011] 第一转换电路中的M0DJTX与所述WIFI互转UART模块的信号接口连接;第一转换电 路中的MCU_RX与所述单片机模块的信号接口连接;
[0012] 第二转换电路中的M0D_RX与所述Win互转UART模块的信号接口连接;第二转换电 路中的MCU_TX与所述单片机模块的信号接口连接; __
[0013] 第三转换电路中的M0D_RST与所述Win互转UART模块的信号接口连接;第三转换 电路中的MCILRST与所述单片机模块的信号接口连接;
[0014] 第四转换电路中的M0D_RLD与所述WIF1互转UART模块的信号接口连接;第四转换 电路中的MCU_RLD与所述单片机模块的信号接口连接。
[0015]进一步,所述第一转换电路包括有: _
[0016]第一转换电路中的]y[0D_TX接口为高电平时,第一三极管Q3截止,第二三极管Q1的 基极为高电平,第二三极管Q1截止,此时第一转换电路中的MCILRX接口为高电平;
[0017」弟一转换电路中的MOD_TX接口为低电平时,第一三极管Q3导通,第二三极管Q1的 基极为低电平,第二三极管Q1导通,此时第一转换电路中的MUC_RX接口为低电平。
[0018]进一步,所述第二转换电路包括有:
[0019]第二转换电路中的MCU_TX接口为高电平时,第三三极管Q4截止,第四三极管Q2的 基极为高电平,第四三极管Q2截止,此时第二转换电路中的MOD_RX接口为高电平;
[0020]第二转换电路中的MCU_TX接口为低电平时,第三三极管Q4导通,第四三极管Q2的 基极为低电平,第四三极管Q2导通,此时第二转换电路中的MOD_RX接口为低电平。
[0021]进一步,所述第三转换电路包括有:
[0022]〜第三转换电路中的MCU—RST接口为高电平时,第五三极管Q7截止,第六三极管呖的 基极为高电平,第六三极管Q5截止,此时第三转换电路中的MOD_RST接口为高电平;
[0023]第三转换电路中的MCU—RST接口为低电平时,第五三极管Q7导通,第六三极管Q5的 基极为低电平,第六三极管Q5导通,此时第三转换电路中的MOD_RST接口为低电平。
[0024]进一步,所述第四转换电路模块包括有:
[0025] ^第四转换电路中的MCU_RLD接口为高电平时,第七三极管q8截止,第八三极管明的 基极为高电平,第八三极管Q6截止,此时第四转换电路中的M0D_RLD接口为高电平;
[0026]第四转换电路中的MCU_RLD接口为低电平时,第七三极管Q8导通,第八三极管Q6的 基极为低电平,第八三极管Q6导通,此时第四转换电路中的M0D_RLD接口为低电平。
[0027]进一步,所述装置还包括有设备编号设置模块,所述单片机模块的第一 GPIO接口 K12与所述设备编号设置模块的输出端K71连接;所述单片机模块包括有8个第一 GPIO接口 K12〇
[0028]进一步,所述WIFI互转UART模块将UART信号转换为WIFI信号后通过TCPIP数据帧 的方式发送给后台,同时WIFI互转UART模块还可以接收后台发出的TCPIP数据帧。
[0029]进一步,所述稳压模块包括有TCP稳压电源,所述TCP稳压电源大小为3.3V的直流 电源。
[0030]进一步,所述电源模块为大小为5V直流的电源,所述单片机模块为STM32单片机。 [0031]由于采用了上述技术方案,本发明具有如下的优点:
[0032] (1)不再需要复杂的布线;传输距离得到了极大的提高;
[0033] ⑵能够将RS485信号、RS232信号以及10口输入输出信号转换为WIFI无线信号进 行传输;
[0034] (3)通过模块化设计来控制成本,模块化的设计降低了生产成本;
[0035] (4)采用先进的芯片和处理技术来提高传输效率和可靠性,数据的加密保障了数 据的安全可靠。
[0036]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并 且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可 以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要 求书来实现和获得。
附图说明
[0037]本发明的附图说明如下:
[0038]图1为本发明的原理框图。
[0039]图2为本发明的信号电平转换电路连接图。
[0040]图3为本发明的10 口输入模块连接图。
[0041]图4为本发明的10 口输出模块连接图。
[0042]图中,1为单片机模块、2为UART信号模块、3为WIFI互转UART模块、4为电源模块、5 为稳压模块、6为信号电平转换模块、7为设备编号设置模块。
具体实施方式
[0043]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0044]实施例1:如图1至图4所示;一种WIFI无线信号传输装置,它包括有:单片机模块1、 UART信号模块2、WIFI互转UART模块3、电源模块4、稳压模块5、信号电平转换模块6;
[0045]所述单片机模块1的电源接口 K11与所述电源模块4的第一输出端K41连接;所述电 源模块4的第二输出端K42与所述稳压模块5的输入端K51连接;外部供电通过电源模块4给 单片机模块1、UART信号模块2、稳压模块5、信号电平转换模块6、设备编号设置模块7供电, 供电大小为5V直流电源。
[0046]所述单片机模块1的UART2接DK13与所述UART信号模块2的第一接□ K21连接; [0047]所述单片机模块1的UART1接口K14与所述信号电平转换模块6的输入端K61连接; [0048]所述信号电平转换模块6的输出端K62与所述WIFI互转UART模块3的输入端K32连 接;
[0049]所述WIFI互转UART模块3的电源接口K31与所述稳压模块5的输出端K52连接。 [0050]信号电平转换模块由一系列电阻和三极管等元器件组成。所述信号电平转换模块 6包括有第一转换电路、第二转换电路、第三转换电路、第四转换电路;
[0051]第一转换电路中的M0D_TX与所述WIFI互转UART模块3的信号接口连接;第一转换 电路中的MCILRX与所述单片机模块1的信号接口连接;
[0052]第二转换电路中的M0D_RX与所述WIFI互转UART模块3的信号接口连接;第二转换 电路中的MCU_TX与所述单片机模块1的信号接口连接;
[0053]第三转换电路中的M0D_RST与所述WFI互转UART模块3的信号接口连接;第三转换 电路中的MCILRST与所述单片机模块1的信号接口连接;
[00M]第四转换电路中的M0D_RLD与所述WIFI互转UART模块3的信号接口连接;第四转换 电路中的MCU_RLD与所述单片机模块1的信号接口连接。
[0055]外部供电的5V直流电压连接到电源模块4的输出接口。TCP稳压电压3 • 3V连接到稳 压模块5的输出接口。
[0056] 信号电平转换模块6的工作原理,当第一转换电路中的M0D_TX接口为高电平时,第 一三极管Q3截止,第二三极管叭的基极为高电平,第二三极管Q1截止,此时第一转换电路中 的MCU_RX接口为5V高电平;
[0057]当第一转换电路中的M0DJTX接口为低电平时,第一三极管Q3导通,第二三极管Qi 的基极为低电平,第二三极管Q1导通,此时第一转换电路中的MUC_RX接口为低电平。
[0058]当第二转换电路中的MCU_TX接口为高电平时,第三三极管Q4截止,第四三极管q2 的基极为高电平,第四三极管Q2截止,此时第二转换电路中的M0D_RX接口为3.3V高电平;
[0059]当苐二转换电路中的MCILTX接口为低电平时,第三三极管Q4导通,第四三极管Q2 的基极为低电平,第四三极管Q2导通,此时第二转换电路中的MOD—RX接口为低电平。
[00(50]同理,当第三转换电路中的MCU_RST接口为高电平时,第五三极管q7截止,第六三 极管Q5的基极为高电平,,第六三极管Q5截止,此时第三转换电路中的腿^奶了接口为3 ^ 高电平; ^
[0061]当第二转换电路中的MCU_RST接口为低电平时,第五三极管Q7导通,第六三极管Q5 的基极为低电平,,第六三极管Q5导通,此时第三转换电路中的M0D_RST接口为低电平。 [0062]同理,当第四转换电路中的MCU一RLD接口为高电平时,第七三极管Q8截止,第八三 极管Q6的基极为高电平,第八三极管Q6截止,此时第四转换电路中的M0D-RLD接口为3.3^ 高电平;
[0063]当第四转换电路中的MCU—RLD接口为低电平时,第七三极管Q8导通,第八三极管Q6 的基极为低电平,第八三极管Q6导通,此时第四转换电路中的M0D_RLD接口为低电平。
[00M]所述装置还包括有设备编号设置模块7,所述单片机模块1的第一GPI0接口 K12与 所述设备编号设置模块7的输出端K71连接;所述单片机模块1包括有8个第一 GPI0接口 K12。 [0065]所述WIFI互转UART模块3将UART信号转换为WIFI信号后通过TCPIP数据帧的方式 发送给后台,同时WIFI互转UART模块3还可以接收后台发出的TCPIP数据帧。
[0066]所述WIFI互转UART模块3的电源接口K:31与所述稳压模块5的输出端K52连接;电 源模块4给稳压模块5提供电源经过降压后给WIFI互转UART模块3供电;降压后的电压大小 为3.3V直流电源。
[0067] 所述单片机模块1的GPI0接口 K12与所述设备编号设置模块7的输出端K71连接; 通过在设备编号设置模块7上设置的设备编号,后台能够区分出同一个网络中的不同转换 装置传输的信号。
[0068] 所述电源模块4为大小为5V直流的电源,所述单片机模块1为STM32单片机。
[0069] 当UART信号模块2为RS232互转UART信号模块时,分为两个信号转换过程。RS232信 号转换为WIFI无线信号的过程:首先,UART互转232模块2将RS232信号转换为UART信号并 通过单片机模块1的UART2接口传输给单片机模块1进行加密操作。
[0070]其次,单片机模块1将加密后的UART信号通过单片机模块1的UART1接口 K14传输 给信号电平转换模块6进行电平转换操作。
[0071]最后,信号电平转换模块6将电平转换后的UART信号通过输出端K62传输给WIFI 互转UART模块3HFI互转UART模块3将经过加密与电平转换的UART信号转换为WIFI信号, 并通过TCP/IP数据帧的方式发送至后台服务器。
[0072] WIFI无线信号转换为RS232信号的过程:首先,WIFI互转UART模块3接收后台服务 器通过TCP/IP数据帧的方式的发送WIFI信号,并将WIFI信号转换为UART信号传输给信号 电平转换模块6。
[0073] 其次,信号电平转换模块6将UART信号进行电平转换后,通过与单片机模块1的 UART1接口 K14传输给单片机模块1进行解密操作。
[0074] 最后,单片机模块1将解密后的UART信号通过UART2接口传输给的UART互转232模 块2,UART互转232模块2将UART信号转换为RS232信号。
[0075] 实施例2,与实施例1相比,区别部分在于实施例2的UART信号模块2为RS485互转 UART信号模块。
[0076] 当UART信号模块2为RS485互转UART信号模块时,分为两个信号转换过程。RS485信 号转换为WIFI无线信号的过程:首先,UART互转485模块2将RS485信号转换为UART信号并 通过单片机模块1的UART2接口传输给单片机模块1进行加密操作。
[0077] 其次,单片机模块1将加密后的UART信号通过单片机模块1的UART1接口 K14传输 给信号电平转换模块6进行电平转换操作。
[0078]最后,信号电平转换模块6将电平转换后的UART信号通过输出端K62传输给WIFI 互转UART模块3 JIFI互转UART模块3将经过加密与电平转换的UART信号转换为WIFI信号, 并通过TCP/IP数据帧的方式发送至后台服务器。
[0079] WIFI无线信号转换为RS485信号的过程:首先,WIFI互转UART模块3接收后台服务 器通过TCP/IP数据帧的方式的发送WIFI信号,并将WIFI信号转换为UART信号传输给信号 电平转换模块6。
[00S0]其次,信号电平转换模块6将UART信号进行电平转换后,通过与单片机模块1的 UART1接口 K14传输给单片机模块1进行解密操作。
[0081] 最后,单片机模块1将解密后的UART信号通过UART2接口传输给的UART互转485模 块2, UART互转485模块2将UART信号转换为RS485信号。
[0082]实施例2的其他部分与实施例1相同。
[0083]实施例3,与实施例1和实施例2相比,区别部分如下:UART信号模块2包括有10输入 模块以及10输出模块,10 口输入输出信号转换为WIFI无线信号传输过程:首先,单片机模块 1不停地扫描输入模块的10输入信号,并对10输入信号进行加密操作。
[0084]其次,单片机模块1将加密后的10输入信号通过UART1接口以UART信号传输给信号 电平转换模块6。同时,信号电平转换模块6将需要解密的信号通过UART1接口以UART信号 传输给单片机模块1。
[0085]同时,信号电平转换模块6将单片机模块1传输的UART信号经过电平转换处理后传 输给WIFI互转UART模块3HFI互转UART模块3将UART转换为WIFI信号后,将WIFI信号以 TCPIP数据帧的方式传输至后台。同时,WIFI互转UART模块3还可以接收后台以TCPIP数据 帧的方式传输的WIFI信号,并将WIFI信号转换为UART信号传输给信号电平转换模块6。 [0086]最后,单片机模块1接收信号电平转换模块6传输的电平信号,并对电平信号进行 解密操作,并将解密后的信号传输给输出模块,输出模块得到10输出信号。
[0087]如图3所示,输入模块由一系列电阻、三极管、光耦、发光二极管组成。其中,IN— P0RT1接口和IN_P0RT2接口连接到单片机模块1的第二GPI0接口。输入模块的电源连接电源 模块4的5 V直流电源,其中,P8为用于外部传输的第一输入检测接口。pg为用于外部传输的 第二输入检测接口。
[0088]输入模块工作时,当第一输入检测接口 PS和第二输入检测接口四两个端口没有导 通时,第一光耦U7和第二光耦U8的内部发光二极管不发光,输入模块的输出端截止。并且, IN_P0RT1接口由于阻值为1K的第一上拉电阻R54以及IN—P0RT2接口由于阻值为ik的第二 上拉电阻R58的存在而为高电平。此时,第九三极管Q20与第十三极管Q21截止,第一发光二 极管D5不发光。
[0089]当第一输入检测接口 P8和第二输入检测接口 pg两个端口有导通时,第一光耦取 和弟二光耦U8的内邰发光二极管发光工作,输入模块的输出端导通。并且,頂_p〇RT1接口 以及IN_P0RT2接口的电平被拉低,表示检测到有输入信号;此时,第九三极管Q2〇与第十三 极管Q21导通,第一发光二极管D5发光。 一
[0090]如图4所示,输出模块由一系列电阻、三极管、继电器、发光二极管组成。其中,输出 模块中的〇UT_PORT 1接口和OUT一PORT2接口连接到单片机模块1的第三GPI〇接口。输出模块 的电源连接电源模块4的5V直流电源,其中,Pl〇为用于外部传输的第一输出接口,pn为用 于外部传输的第二输出接口。
[0091]工作时,当〇UT—P0RT1接口为高电平时,第十一三极管Q22截止。第一继电器K3的触 点断一输出接口P10不导通,第十二三极管Q24截止。当〇UT—p〇RT2接口为高电平时, 第十三三极管Q23截止。第二继电器K4的触点断开,第二输出接口 P11不导通,第十四三极管 Q25截止。当第十二三极管Q24与第十四三极管似5两个三极管之中有一个不导通,则第二发 光二极管D6不发光。 _2]当OUT—P0RT1接□为低电平时,第十一三极管收2导通。第一继电器K3的触点吸合, 第一输出接口 P10导通,第十二三极管QM导通。当0UT_P0RT2接口为低电平时,第十三三极 管Q23导通。第二继电器K4的触点吸合,第二输出接口 P11导通,第十四三极管Q25导通。当 第十二三极管Q24与第十四三极管敗5两个三极管同时导通时,则第二发光二极管D6发光。 [0093]实施例3的其他部分与实施例1和实施例2相同。
[0094]通过上述三个具体实施方式,本发明实现了RS232信号、RS485信号以及1〇 口信号 输入输出信号和WIFI无线信号的相互高速转换,并且通过加解密算法的操作,保证了数据 不是透明传输,对数据安全起到了保护作用。
[0095]本发明具有的有益效果:
[0096] (1)不再需要复杂的布线;传输距离得到了极大的提高;
[0097] (2)能够将RS485信号、RS232信号以及10口输入输出信号转换为WIFI无线信号进 行传输;
[0098] (3)通过模块化设计来控制成本,模块化的设计降低了生产成本;
[00"] (4)采用先进的芯片和处理技术来提高传输效率和可靠性,数据的加密保障了数 据的安全可靠。
[0100]最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明 的权利要求范围当中。

Claims (10)

1. 一种WIFI无线信号传输装置,其特征在于:它包括有单片机模块⑴、UART信号模块 (2)、WIFI互转UART模块⑶、电源模块(4)、稳压模块⑸、信号电平转换模块(6); 所述单片机模块⑴的电源接口K11与所述电源模块(4)的第一输出端K41连接;所述电 源模块⑷的第二输出端K42与所述稳压模块⑸的输入端阳1连接; 所述单片机模块(1)的UART2接口K13与所述UART信号模块(2)的第一接口K21连接; 所述单片机模块⑴的UART1接口 K14与所述信号电平转换模块⑹的输入端1«1连接; 所述信号电平转换模块⑹的输出端防2与所述WIFI互转UART模块(¾的输入端K32连 接; 所述WIFI互转UART模块⑶的电源接口K31与所述稳压模块⑸的输出端K52连接。
2. 如权利要求1所述的WIFI无线信号传输装置,其特征在于:所述信号电平转换模块 (6)包括有第一转换电路、第二转换电路、第三转换电路、第四转换电路; 第一转换电路中的MOD_TX与所述互转UART模块⑶的信号接口连接;第一转换电 路中的MCU_RX与所述单片机模块(1)的信号接口连接; 第二转换电路中的MOD_RX与所述WIFI互转UART模块⑶的信号接口连接;第二转换电 路中的MCUJTX与所述单片机模块⑴的信号接口连接; 第三转换电路中的MOD_RST与所述WIFI互转UART模块⑶的信号接口连接;第三转换电 路中的MCU_RST与所述单片机模块⑴的信号接口连接; 第四转换电路中的MOD_RLD与所述WIFI互转UART模块⑶的信号接口连接;第四转换电 路中的MCILRLD与所述单片机模块⑴的信号接口连接。
3. 如权利要求2所述的WIFI无线信号传输装置,其特征在于:所述第一转换电路包括 有: 第一转换电路中的MODJTX接口为高电平时,第一三极管Q3截止,第二三极管Q1的基极 为高电平,第二三极管Q1截止,此时第一转换电路中的MCU_RX接口为高电平; 第一转换电路中的MOD_TX接口为低电平时,第一三极管Q3导通,第二三极管Q1的基极 为低电平,第二三极管Q1导通,此时第一转换电路中的MUC_RX接口为低电平。
4. 如权利要求2所述的WIFI无线信号传输装置,其特征在于:所述第二转换电路包括 有: 第二转换电路中的MCUJTX接口为高电平时,第三三极管Q4截止,第四三极管Q2的基极 为高电平,第四三极管Q2截止,此时第二转换电路中的MOD_RX接口为高电平; 第二转换电路中的MCU_TX接口为低电平时,第三三极管Q4导通,第四三极管Q2的基极 为低电平,第四三极管Q2导通,此时第二转换电路中的MOD_RX接口为低电平。
5.如权利要求2所述的WIFI无线信号传输装置,其特征在于:所述第三转换电路包括 有: 第三转换电路中的MCU_RST接口为高电平时,第五三极管Q7截止,第六三极管Q5的基极 为高电平,第六三极管Q5截止,此时第三转换电路中的MODJJST接口为高电平; 第三转换电路中的MCU_RST接口为低电平时,第五三极管Q7导通,第六三极管Q5的基极 为低电平,第六三极管Q5导通,此时第三转换电路中的MODJtST接口为低电平。
6.如权利要求2所述的WIFI无线信号传输装置,其特征在于:所述第四转换电路模块包 括有: ^弟四转换电路中的MCU_RLD接口为高电平时,第七三极管Q8截止,第八三极管q6的基极 为高电平,第八三极管Q6截止,此时第四转换电路中的MOD_RLD接口为高电平; 第四转换电路中的MCU_RLD接口为低电平时,第七三极管Q8导通,第八三极管q6的基极 为低电平,第八三极管Q6导通,此时第四转换电路中的MOD_RLD接口为低电平。
7.如权利要求1所述的WIFI无线信号传输装置,其特征在于:所述装置还包括有设备编 号设置模块(7),所述单片机模块⑴的第一GPIO接口K12与所述设备编号设置模块(7)的输 出端K71连接;所述单片机模块(1)包括有8个第一GPIO接口 K12。
8. 如权利要求1所述的WIFI无线信号传输装置,其特征在于:所述WIFI互转UART模块 ⑶将UART信号转换为WIFI信号后通过TCPIP数据帧的方式发送给后台,同时WIFI互转UART 模块⑶还可以接收后台发出的TCPIP数据帧。
9. 如权利要求1所述的WIFI无线信号传输装置,其特征在于:所述稳压模块(5)包括有 TCP稳压电源,所述TCP稳压电源大小为3 • 3V的直流电源。
10. 如权利要求1所述的WIFI无线信号传输装置,其特征在于:所述电源模块(4)为大小 为5V直流的电源,所述单片机模块⑴为STM32单片机。
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