CN204360198U - 无线传感识别控制器 - Google Patents

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王钢
贾晓强
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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
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Abstract

公开了一种无线传感识别控制器，包括主控模块、Zigbee模块、RFID模块、环境监测传感器模块、UART接口、液晶显示模块、开关量输出模块和电源模块；其中，电源模块与主控模块连接用于各个模块的供电；Zigbee模块、RFID模块、环境监测传感器模块、UART接口以及液晶显示模块均与主控模块双向连接；开关量输出模块与主控模块单向连接，接收主控模块发送的环境参数控制命令信号。本实用新型在短距离无线通信过程中组网简单方便、功耗低、时延短、网络容量大、可靠、安全；可识别高速运动物体并可同时识别多个标签；还可检测温度、湿度、照度、颜色等；还可通过配置开关量输出和PWM输出进行工业控制。

Description

无线传感识别控制器
技术领域
本实用新型属于传感器网络技术领域，具体地涉及一种无线传感识别控制器。
背景技术
Zigbee(也称紫蜂)是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，其特定是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。
射频识别技术(Radio Frequency Identification，缩写RFID)，是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。
近年来，物联网技术迅速发展，将逻辑上的信息世界与物理世界融合在一起，正在改变着人与自然的交互方式。利用WSN(Wireless SensorNetwork，无线传感器网)网络实现远程检测、控制的方案已经广泛应用于智能家居、环境监测、工业控制等领域，WSN中使用的主流技术是Zigbee网络。另一方面，在物联网技术中，RFID也是一种常用的标识物理设备、设施的常用技术手段。
然而，基于Zigbee技术的WSN网络具有网络规模大、自组织动态网络、成本低、网络有容错能力、可靠性高等优点，但其缺乏对目标对象的全局识别能力。RFID技术虽然有高速、非接触、多目标识别的能力，但其自身的不足之处在于成本高、各国使用频段不统一、抗干扰性较差、有效距离短、无法灵活组网。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种融合基于zigbee的无线传感器网络技术和无线射频识别技术的无线传感识别(WSID)控制器。
根据本实用新型的一方面，提供一种无线传感识别控制器，包括主控模块、Zigbee模块、RFID模块、环境监测传感器模块、UART接口、液晶显示模块、开关量输出模块和电源模块；
其中，电源模块与主控模块连接用于各个模块的供电；
Zigbee模块、RFID模块、环境监测传感器模块、UART接口以及液晶显示模块均与主控模块双向连接；
开关量输出模块与主控模块单向连接，接收主控模块发送的环境参数控制命令信号。
优选地，所述主控模块用于对各个模块输入的信息进行数据处理和数据存储以及数据传输控制，由ATmega328微处理芯片及其相应外围电路组成。
优选地，所述Zigbee模块用于实现无线传感识别控制器的自组网功能，采用CC2530-F256片上系统结合TI公司的Zigbee兼容协议栈Z-Stack。
优选地，所述RFID模块用于读取管理对象的电子标签ID以获取管理对象信息。
优选地，所述RFID模块采用Nordic半导体的nRF24LE1芯片。
优选地，所述环境监测传感器模块用于采集管理对象的环境参数信息，。
优选地，所述Zigbee模块和所述RFID模块均与主控模块通过SPI接口连接。
优选地，所述液晶显示模块与主控模块通过I2C总线连接。
根据本实用新型的无线传感识别控制器在短距离无线通信过程中组网简单方便、功耗低、时延短、网络容量大、可靠、安全；可识别高速运动物体并可同时识别多个标签；还可检测温度、湿度、照度、颜色、二氧化碳浓度、一氧化碳、气体压力、水压等；同时还可通过配置开关量输出和PWM输出进行工业控制。
附图说明
图1示出了根据本实用新型的无线传感识别控制器的结构框图；
图2示出了根据本实用新型的主控模块的原理图；
图3示出了根据本实用新型的Zigbee模块的原理图；
图4示出了根据本实用新型的RFID模块的原理图。
具体实施方式
以下公开为实施本申请的不同特征提供了许多不同的实施方式或实例。下面描述了部件或者布置的具体实施例以简化本实用新型。当然，这些仅仅是实例并不旨在限制本实用新型。
在本说明书通篇中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。由此，在说明书的各处出现的短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”不一定都指同一实施例，但是可能如此。此外，根据本实用新型公开对本领域技术人员而言显而易见的是，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图1示出了根据本实用新型的无线传感识别(WSID)控制器的结构框图，所述无线传感识别控制器包括主控模块101、Zigbee模块102、RFID模块103、环境监测传感器模块104、UART接口105、液晶显示模块106、开关量输出模块107和电源模块108。电源模块108与主控模块101连接，用于各个模块的供电，Zigbee模块102、RFID模块103、环境监测传感器模块104、UART接口105以及液晶显示模块106均与主控模块101双向连接；开关量输出模块107与主控模块101单向连接，接收主控模块101发送的环境参数控制命令信号。
主控模块101由微处理芯片及其相应外围电路组成，对信息进行数据处理和数据存储以及数据传输控制，并通过串口与其他设备连接，主控模块101用于协调与其连接的各个模块的工作、对各个模块输入的数据进行处理和存储，建立和控制各模块之间的数据传输通道；Zigbee模块102用于实现无线传感识别控制器的自组网功能；Zigbee模块102与主控模块101优选通过SPI接口连接；RFID模块103用于读取管理对象的电子标签ID以获取管理对象信息；RFID模块103与主控模块101优先通过SPI接口连接；环境监测传感器模块104用于采集管理对象的环境参数信息；电源模块108用于对各个模块提供电源；UART接口105用于信息的输入和输出；液晶显示模块106用于显示RFID模块103的识别信息数据和环境监测传感器模块104的采集信息数据；液晶显示模块106与主控模块优先通过I2C总线连接；开关量输出模块107用于输出环境参数控制命令信号。
RFID模块读取管理对象的电子标签ID以获取管理对象信息，并将识别信息数据传输到主控模块；环境监测传感器模块采集管理对象的环境参数信息如温度、湿度、照度、颜色、二氧化碳浓度、一氧化碳、气体压力、水压等，并将采集信息数据传输到主控模块；识别信息数据和采集信息数据既可以通过液晶显示模块显示出来，也可以通过Zigbee模块传输到上位机显示；上位机可以通过Zigbee模块传送控制命令信号如指令或任务给主控模块；也可以通过UART接口的设备输入命令信息，其中，UART接口的设备为PC机。主控模块把控制命令信号传给其它模块。开关量输出模块接收主控模块发送的环境参数控制命令信号如加温、降温等命令，并将其发送给环境控制系统改变管理对象所处环境的开关量。
图2示出本实用新型的主控模块的原理图。如图2所示，主控模块101由微处理芯片U1及其他相应外围电路组成。微处理芯片U1采用32位微处理芯片ATmega328，该芯片采用外部16MHz的晶振。该芯片的14路数字输入输出口工作电压为3.3V或者5V，每一路能输出和接入最大电流为40mA，且每一路配置了20-50K欧姆内部上拉电阻。ATmega328芯片的4路8位PWM或开关量输出，用于控制使用环境中的开关量；SPI接口用于连接Zigbee模块102和RFID模块103；4路模拟输入的每一路具有10位的分辨率，用于连接环境参数监测传感器；I2C总线用来连接液晶显示模块106。
图3示出了根据本实用新型的Zigbee模块的原理图。Zigbee模块102采用CC2530-F256片上系统，满足Zigbee2007/PRO技术标准的无线自组网技术设计要求。Zigbee模块外围电路采用CC2530的电路如图3所示，与主控模块101通过SPI接口连接。
图4示出了根据本实用新型的RFID模块的原理图。在本实施例中，RFID模块采用Nordic半导体的nRF24LE1芯片。nRF24LE1是目前尺寸最小，功耗最低的单片超低功耗无线芯片，能运行RF协议堆栈和应用层。nRF24LE1芯片提供高效的SPI接口，与主控模块101通过SPI接口连接。
本实用新型提供的无线传感识别控制器在短距离无线通信过程中组网简单方便、功耗低、时延短、网络容量大、可靠、安全；可识别高速运动物体并可同时识别多个标签；还可检测温度、湿度、照度、颜色、二氧化碳浓度、一氧化碳、气体压力、水压等；同时还可通过配置开关量输出和PWM输出进行工业控制。
上述实施例只是本实用新型的举例，尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (8)

1.一种无线传感识别控制器，其特征在于，包括主控模块、Zigbee模块、RFID模块、环境监测传感器模块、UART接口、液晶显示模块、开关量输出模块和电源模块；
其中，电源模块与主控模块连接用于各个模块的供电；
Zigbee模块、RFID模块、环境监测传感器模块、UART接口以及液晶显示模块均与主控模块双向连接；
开关量输出模块与主控模块单向连接，接收主控模块发送的环境参数控制命令信号。
2.根据权利要求1所述的无线传感识别控制器，其特征在于，所述主控模块用于对各个模块输入的信息进行数据处理和数据存储以及数据传输控制，由ATmega328微处理芯片及其相应外围电路组成。
3.根据权利要求1所述的无线传感识别控制器，其特征在于，所述Zigbee模块用于实现无线传感识别控制器的自组网功能，采用CC2530-F256片上系统。
4.根据权利要求1所述的无线传感识别控制器，其特征在于，所述RFID模块用于读取管理对象的电子标签ID以获取管理对象信息。
5.根据权利要求1所述的无线传感识别控制器，其特征在于，所述RFID模块采用Nordic半导体的nRF24LE1芯片。
6.根据权利要求1所述的无线传感识别控制器，其特征在于，所述环境监测传感器模块用于采集管理对象的环境参数信息。
7.根据权利要求1所述的无线传感识别控制器，其特征在于，所述Zigbee模块和所述RFID模块均与主控模块通过SPI接口连接。
8.根据权利要求1所述的无线传感识别控制器，其特征在于，所述液晶显示模块与主控模块通过I2C总线连接。
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