CN203799486U - 一种多数据源的低功耗无线传感网节点设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多数据源的低功耗无线传感网节点设备，其包括主控芯片、RF射频芯片、供电电路、多数据源ADC转换模块、LED显示电路和外围接口电路。所述主控芯片采用低功耗、低成本的控制芯片；所述RF射频芯片采用支持Zigebee技术的低功耗无线芯片，通过SPI接口与主控芯片相连，并在无数据收发时可以进入休眠模式；所述多数据源ADC转换模块由多路数据采集通道和模数转换两部分组成，各路通道之间采用轮循方式进行工作；所述LED显示电路由多个颜色不同的低功耗LED灯组成，通过点亮不同颜色的灯或其组合，显示节点当前工作模式或状态。本实用新型可有效解决传感网节点感知数据类型单一、功耗大、成本高的问题，使无线传感网的大规模应用成为可能。

Description

一种多数据源的低功耗无线传感网节点设备

技术领域

本实用新型属于无线传感器网络领域，特别涉及一种低功耗的Zigbee无线传感网节点设备。

背景技术

物联网技术是近年来的一种集传感器技术、计算机技术、无线通信技术、智能处理技术等于一体新技术，正在从智能家居、智能交通、工业系统等多个领域使得人们的生产和生活变得更加智能化。而无线传感器网络节点作为采集物联网底层数据的设备，在整个系统中起着非常关键的作用，上层的智能化分析与处理都是基于其采集的物理数据。现有的无线传感网节点多数只能采集某种单一的物理数据，并且具有较大的功耗和成本，阻碍的物联网技术的普及。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有无线传感网节点感知数据类型单一、功耗大、成本高的缺点，提供一种能够采集多种类型数据并且采用Zigbee技术的低功耗无线传感网节点设备。

本实用新型的所采用的实现方案是：提供一种多数据源的低功耗无线传感网节点，包括低功耗主控芯片、低功耗RF芯片、多路数据源ADC模块、供电模块、LED显示电路和外围接口电路，供电电路与各部分电路相连，提供它们一个稳定的工作电压。

所述主控芯片可选用低功耗、低成本的控制芯片，采用包括STM32系列控制器、MSP430系列控制器、AVR系列控制、PIC系列控制器、CC2530/CC2430等集控制与射频于一体的SOC控制器在内的一种。

所述RF射频芯片可选用支持Zigbee技术的低功耗射频芯片，其工作在免费的ISM频段，通过SPI接口与主控芯片相连。

所述多路数据源ADC模块具有多路数据采集通道，由前端数据采集传感器、模数转换电路两部分组成，传感器从大类上可分为数字和模拟两类，其按照采集的物理环境特征可分为温度传感器、震动传感器、光敏传感器、烟雾传感器、危险气体传感器、红外传感器等；模数转换电路可以是单独的ADC芯片，也可以是主控芯片内部的ADC功能模块。其中数字芯片可直接将输出与主控芯片相连，而模拟传感器则通过ADC电路直接或间接与主控芯片相连；各数据采集通道之间通过轮询的方式，交替进行数据的采集。

所述LED显示电路由若干个颜色不同的低功耗LED灯或LED芯片组成，通过显示不同颜色的灯或其中几个灯，指示节点的各类工作状态。

所述外围接口电路包括USB、UART、JTAG等常用接口，用以软件的调试、数据的传输等。

本实用新型的有益效果是：整个节点结构简单，各部分均选用低成本、低功耗的芯片和电路，整个电路工作在低功耗模式下，节省了对电池的消耗；同时带有多路数据采集通道，能够同时连接多种类型不同的传感器以达到在同一传感节点上感知多种物理信号的目的，实现一个节点多用的效果。

附图说明

图1是本实用新型的多路数据源低功耗无线传感网节点设备结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型易于理解，以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步阐述。

       参看图1，多路数据源的低功耗无线传感网节点设备，包括低功耗主控芯片1、供电电路2、多数据源ADC模块3、Zigbee RF芯片4、LED显示电路5和外围接口电路6，节点设备的所有电路和芯片均采用低功耗设计。

       所述主控芯片1采用高性能、低功耗、低成本、ARM Cortex-M3内核的STM32互联型芯片STM32F107，该芯片具有丰富的外部电路接口，并且在不工作情况下可进入低功耗休眠模式，非常符合无线传感器网络节点低功耗、高性能的要求。

       所述RF射频芯片4采用适用于IEEE802.15.4标准，采用Zigbee技术、6LoWPAN及2.4G ISM免费频段的低功耗无线射频芯片AT86RF231，实用免费频段可降低节点实用成本，所述射频芯片4还在无数据收发的情况下可进入低功耗模式。

       所诉LED显示电路采用红、黄、蓝、绿四种穿透能力较强的低功耗LED芯片，用来指示节点是处于休眠、数据接收、数据发送、正常工作、故障等状态的哪一种。

       所述多数据源ADC模块3包括传感器模块31和模数转换模块32。其中传感器模块31可以根据具体需求接入不同种类的传感器，如温度传感器、震动传感器、烟雾传感器等，最大接入数量根据主控芯片的引脚和接口电路而定；模数转换模块32可以采用独立的ADC芯片，如常用的ADC0809等，也可以采用主控芯片内部的ADC模块，所诉主控芯片STM32F107最大可接受16路外部信号，因此最多可连接16类不同类型传感器。

上述实施例，指示本实用新型的一个实例，并非用来限制本实用新型的实施与权力范围，凡与本实用新型权力要求所述内容相同或等同的技术方案，均应包括在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多数据源的低功耗无线传感网节点设备，包括主控芯片、RF射频芯片、供电电路、外围接口电路、LED显示电路、多数据源ADC模块；其特征在于：供电电路与各部分电路通过导线相连；所述RF射频芯片通过SPI接口与主控芯片相连；所述LED显示电路通过主控芯片的GPIO口直接与主控芯片相连；所述外围接口电路与主控芯片支持的外围电路接口引脚相连；所述多数据源ADC模块，为主控芯片内部电路或者独立的ADC芯片。 

2.如权利要求1所述的多数据源的低功耗无线传感网节点设备，其特征在于：所述主控芯片采用STM32系列控制器、MSP430系列控制器、CC2530/CC2430、AVR系列控制器、PIC系列控制器在内的一种低功耗控制器作为核心处理器。 

3.如权利要求1所述的多数据源的低功耗无线传感网节点设备，其特征在于：多数据源ADC模块由传感器模块和模数转换模块两部分组成；传感器模块为各类模拟或数字传感器，数字传感器可直接与主控芯片的GPIO口相连，模拟传感器可通过外部独立ADC电路或通过主控芯片的内部ADC电路与主控器进行数据传输。