CN202871068U - 可唤醒的无线传感器网络雨量节点模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可唤醒的无线传感器网络雨量节点模块，包括电源电路、接口电路、微控制器电路、射频电路和唤醒电路，接口电路、射频电路和唤醒电路分别与微控制器电路连接。接口电路包含一个雨量传感器、一个锁存器和一个反向器，微控制器电路包含一个微控制器，射频电路包含一个射频芯片，唤醒电路包含一个唤醒芯片。本实用新型用唤醒电路协调2个相邻传感器节点或传感器节点与汇聚节点之间的数据通讯，克服了传统无线传感器网络用复杂的MAC协议和精准、高成本的时间同步协议进行数据路由的问题，提高了系统通信的可靠性；具有良好的扩展性；安装简便，节约了成本；简化了通信协议，降低了节点的通讯能耗，延长了网络的生命周期。

Description

可唤醒的无线传感器网络雨量节点模块

技术领域

本实用新型涉及一种可唤醒的无线传感器网络雨量节点模块，属于电子测控领域。

背景技术

在灌区自动化系统、水情自动测报系统、防汛决策支持系统和闸门监控系统中，需要实时地测量并向信息中心上报雨量等水情数据，以供信息中心收集和处理，为防洪防汛、防灾减灾提供准确的、科学的数据。

目前，雨量数据的采集和水位数据的采集由测站设备一起完成，普遍使用雨量/水位站的方式，常用的有雨量/水位站和雨量/双水位站两种测站，采用有线方式将测站水位传感器进行连接，一旦水位监测电路出现故障，就会影响雨量的测报。由于测站大多数远离办公区域，不方便用交流电供电，因此通常采用太阳能电池和可充电蓄电池供电。这种供电方法要求蓄电池的容量足够大、阳光照射的情况足够理想才行，如果遇到长时间阴雨天气，蓄电池就可能无法提供足够的电能给测站，雨量传感器也无法获得足够电能进行正常的雨量等水情数据的测量，从而增加了维护的工作量，提高了测量的成本。

目前，无线传感器网络雨量节点采用复杂的MAC协议和精准、高成本的时间同步协议进行数据路由，实现2个相邻传感器节点或传感器节点与汇聚节点之间的数据通讯，这种方法使得节点在通讯上的能耗较大，降低了数据传输的效率和可靠性，影响了整个网络的寿命。

发明内容

本实用新型为解决传统雨量传感器的信息传输及供电问题而提出一种可唤醒的无线传感器网络雨量节点模块。

一种可唤醒的无线传感器网络雨量节点模块，包括电源电路1、接口电路2、微控制器电路3、射频电路4，接口电路2和射频电路4分别与微控制器电路3连接，接口电路2包含一个雨量传感器、一个锁存器U5和一个反向器U6，微控制器电路3包含一个微控制器U4，射频电路4包含一个射频芯片U3，其特征在于雨量节点模块还包括唤醒电路5，唤醒电路5与单片机电路连接，包含一个唤醒芯片U7，用于唤醒雨量节点。

本实用新型用唤醒电路协调2个相邻传感器节点或传感器节点与汇聚节点之间的数据通讯，克服了传统无线传感器网络用复杂的MAC协议和精准、高成本的时间同步协议进行数据路由的问题，提高了系统通信的可靠性；具有良好的扩展性；安装简便，节约了成本；简化了通信协议，降低了节点的通讯能耗，延长了网络的生命周期。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的电路原理图，图中1为电源电路；2为接口电路；3为微控制器电路；4为射频电路；5为唤醒电路。

具体实施方式

如图1所示，可唤醒的无线传感器网络雨量节点模块包括电源电路1、接口电路2、微控制器电路3、射频电路4和唤醒电路5，接口电路2、射频电路4和唤醒电路5分别与微控制器电路3连接。接口电路2包含一个雨量传感器、一个锁存器U5和一个反向器U6，微控制器电路3包含一个微控制器U4，射频电路4包含一个射频芯片U3，唤醒电路5包含一个唤醒芯片U7，用于唤醒雨量节点。

如图2所示，电源电路的电池模块首先经过一个12V转5V芯片，通过滤波后一端接到微控制器、射频芯片模拟电源输入端，另外一端通过一个电阻（型号：0欧姆）输出为微控制器、温度传感器、射频芯片和唤醒模块数字电源输入供电,电容C1、C2、C3和C4是滤波电容。雨量传感器RAIN（DY1090A）与反相器U6（74HC04）的输入端连接，反相器U6的输出端与锁存器U5（74HC74）的CLK端连接，锁存器U5的CD输入端和Q输出端分别与微控制器U4（MSP430F149）的P6.1输出端和P6.0输入端连接，微控制器U4的P1.5端、P1.6端、P1.7端、P5.0端、P5.1端、P5.2端和P5.3端分别与射频芯片U3（AT86RF212）的/RST端、IRQ端、SLP_TR端、/SEL端、MOSI端、MISO端和SCLK端连接。电容C10、C19为旁路电容，电容C7、C18为电源旁路电容，电容C13、C14为RF耦合电容，晶振X2、电容C8、C9共同组成时钟电路，器件U1（SMD低通滤波器）是一个低通滤波器，器件U2是一个平衡-不平衡转换器。射频芯片U3的双向差分天线引脚RFP、RFN通过平衡-不平衡转换器U2与低通滤波器U1连接。微控制器U4的P1.3端、P2.3端、P2.4端、P3.6端、P3.7端、P4.5端和P4.6端分别与唤醒芯片U7（AS3930）的WAKE端、CS端、SCL端、CL_DAT端、DAT端、SDI端和SDO端连接。

本实用新型的可唤醒的无线传感器网络雨量节点模块使用干电池供电，采用高性能的微控制器技术、射频技术、唤醒技术和无线传感器网络技术。采用3节5号可充电电池产生工作电源，用雨量传感器DY1090A连接反相器U6和锁存器U5组成接口电路，用唤醒芯片U7唤醒微控制器U4，用嵌入式微控制器U4监测、采集和处理雨量信号，并将处理后的雨量数据输出给射频芯片U3；射频芯片U3通过天线P1将雨量数据以无线数据的形式发送给水情汇聚节点。

Claims (4)

1.一种可唤醒的无线传感器网络雨量节点模块，包括电源电路（1）、接口电路（2）、微控制器电路（3）、射频电路（4），接口电路（2）和射频电路（4）分别与微控制器电路（3）连接，接口电路（2）包含一个雨量传感器、一个锁存器（U5）和一个反向器（U6），微控制器电路（3）包含一个微控制器（U4），射频电路（4）包含一个射频芯片（U3），其特征在于雨量节点模块还包括唤醒电路（5），唤醒电路（5）与单片机电路连接，包含一个唤醒芯片（U7），用于唤醒雨量节点。

2.根据权利要求1所述的可唤醒的无线传感器网络雨量节点模块，其特征在于：所述微控制器（U4）的P1.3端、P2.3端、P2.4端、P3.6端、P3.7端、P4.5端和P4.6端分别与唤醒芯片（U7）的WAKE端、CS端、SCL端、CL_DAT端、DAT端、SDI端和SDO端连接。

3.根据权利要求1或2所述的可唤醒的无线传感器网络雨量节点模块，其特征在于：所述锁存器（U5）的Q端和CD端分别与微控制器（U4）的P6.0端和P6.1端连接，雨量传感器的输出端通过反向器（U6）连接至锁存器（U5）的CLK端。

4.根据权利要求1或2所述的可唤醒的无线传感器网络雨量节点模块，其特征在于：所述微控制器（U4）的P1.5端、P1.6端、P1.7端、P5.0端、P5.1端、P5.2端和P5.3端分别与射频芯片（U2）的/RST端、IRQ端、SLP_TR端、/SEL端、MOSI端、MISO端和SCLK端连接。

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