CN213239035U - 一种适用于近距离无线温湿度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种适用于近距离无线温湿度传感器，包括温湿度传感器、ZigBee无线通信模块、天线匹配电路、天线及WiFi模块。温湿度传感器的数据输出接口连接ZigBee无线通信模块的GPIO引脚，ZigBee无线通信模块的天线接口经天线匹配电路连接天线，ZigBee无线通信模块还通过串口连接WiFi模块。本实用新型传感器采集的温湿度数据一方面可通过ZigBee无线通信模块传送到后台，另一方面通过ZigBee无线通信模块发送到WiFi模块，通过WiFi模块连接互联网，实现温湿度数据的实时共享。

Description

一种适用于近距离无线温湿度传感器

技术领域

本实用新型涉及无线温湿度检测技术领域，尤其涉及一种适用于近距离无线温湿度传感器。

背景技术

无线测温湿度传感器的基本原理是将采集的温湿度数据以无线的方式传输到后台的无线接收处理终端，由于其数据传输的方便性，被广泛应用于工业、农业等各个领域。在其他无线通信技术不断追求高速率、远距离的背景下，ZigBee技术却专注于低速率、近距离内的无线通信，由于ZigBee技术在近距离无线传输具有的优势，近距离无线温湿度传感器大都采用ZigBee技术进行数据的无线传输，但温湿度数据只能在节点之间互相传递，无法实现与互联网之间的数据共享。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种适用于近距离无线温湿度传感器，以解决传统无线温湿度传感器无法实现与互联网之间进行数据共享的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种适用于近距离无线温湿度传感器，包括温湿度传感器、ZigBee无线通信模块、天线匹配电路及天线，还包括WiFi模块；

温湿度传感器的数据输出接口连接ZigBee无线通信模块的GPIO引脚，ZigBee无线通信模块的天线接口经天线匹配电路连接天线，ZigBee无线通信模块还通过串口连接WiFi模块。

可选的，ZigBee无线通信模块包括CC2530芯片。

可选的，WiFi模块包括ESP8266芯片，CC2530芯片的P0_2、P0_3引脚分别与ESP8266芯片的TX、RX引脚一一对应连接。

可选的，天线匹配电路包括电容C3～C9及电感L1～L3；

CC2530芯片的RF_P引脚依次经电容C3、电容C4、电感L3、电容C5连接CC2530芯片的RF_N引脚，电容C3与电容C4的公共端经电感L1连接电感L3与电容C5的公共端，电容C3与电容C4的公共端还经电感L2接地，电感L3与电容C5的公共端还经电容C6接地，电容C4与电感L3的公共端经电容C7～C9构成的π型网络连接天线。

可选的，温湿度传感器包括DHT11芯片，DHT11芯片的DATA引脚连接CC2530芯片的P0_7引脚。

可选的，所述适用于近距离无线温湿度传感器还包括电池供电模块，电池供电模块分别连接温湿度传感器、ZigBee无线通信模块及WiFi模块。

可选的，所述适用于近距离无线温湿度传感器还包括电池电压监测模块，电池电压监测模块连接电池供电模块。

本实用新型的适用于近距离无线温湿度传感器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)传感器采集的温湿度数据一方面可通过ZigBee无线通信模块传送到后台，另一方面通过ZigBee无线通信模块发送到WiFi模块，通过WiFi模块连接互联网，实现温湿度数据的实时共享；

(2)电容C3、电容C5及电感L1构成DC模块，电容C4、电容C6及电感L2、电感L3构成巴伦电路，电容C7～C9构成π型滤波网络，这样既可以提高阻抗匹配的效果，也可提高射频信号的滤波效果，进而提高温湿度数据的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的适用于近距离无线温湿度传感器的结构框图；

图2为本实用新型的CC2530芯片与ESP8266芯片的连接电路图；

图3为本实用新型的天线匹配电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例的适用于近距离无线温湿度传感器包括温湿度传感器、ZigBee无线通信模块、天线匹配电路、天线及WiFi模块。温湿度传感器的数据输出接口连接ZigBee无线通信模块的GPIO引脚，ZigBee无线通信模块的天线接口经天线匹配电路连接天线，ZigBee无线通信模块还通过串口连接WiFi模块。

本实施例中，ZigBee无线通信模块集成了射频通信功能和控制功能，传感器采集的温湿度数据一方面可通过ZigBee无线通信模块传送到后台，另一方面通过ZigBee无线通信模块发送到WiFi模块，通过WiFi模块连接互联网，实现温湿度数据的实时共享。具体的，如图2所示，本实施例的ZigBee无线通信模块包括CC2530芯片。WiFi模块包括ESP8266芯片，CC2530芯片的P0_2、P0_3引脚分别与ESP8266芯片的TX、RX引脚一一对应连接。

CC2530芯片是用于2.4GHz IEEE 802.15.4ZigBee的一个SoC解决方案，建立的ZigBee网络具有成本低、效率高、性能好等多方面的优点。CC2530芯片的组成模块大致分为CPU和内存、外设以及无线射频模块,从而具有射频通信功能和控制功能。CC2530芯片具有芯片8051内核，该内核是单周期内核，可以单周期地访问特殊功能寄存。CC2530芯片的外设包括：调试接口、闪存控制器、I/O控制器、DMA控制器、定时器1～4、睡眠定时器、模数转换器、随机数发生器、AES协处理器、看门狗定时器、USART以及USB 2.0控制器。CC2530提供的无线射频模块(无线收发器)兼容IEEE 802.15.4标准，该芯片还在MCU和无线射频模块之间提供了一个接口，MCU可以通过这个接口向无线收发器发送命令，以控制无线收发器完成相应的动作。无线射频模块还具有数据包过滤和地址识别的功能。ESP8266芯片是基于WiFi协议的无线传输模块，采用串口与CC2530芯片进行通信，通过配置将其作为AP，提供无线接入服务，在此模式下允许其他无线设备与其进行WiFi通信。

天线匹配电路用于CC2530芯片与天线之间的阻抗匹配，CC2530芯片的RF_P、RF_N引脚是差分信号输出，天线一般是50Ω的单端输入，一般通过分立LC元件进行差分到单端的阻抗匹配。如图3所示，本实施例的天线匹配电路包括电容C3～C9及电感L1～L3。CC2530芯片的RF_P引脚依次经电容C3、电容C4、电感L3、电容C5连接CC2530芯片的RF_N引脚，电容C3与电容C4的公共端经电感L1连接电感L3与电容C5的公共端，电容C3与电容C4的公共端还经电感L2接地，电感L3与电容C5的公共端还经电容C6接地，电容C4与电感L3的公共端经电容C7～C9构成的π型网络连接天线。

一般的天线匹配网络由图3中的电容C3～C7及电感L2～L3构成，其阻抗匹配的效果不及本实施例的天线匹配电路。本实施例中，电容C3、电容C5及电感L1构成DC模块，电容C4、电容C6及电感L2、电感L3构成巴伦电路，电容C7～C9构成π型滤波网络，这样既可以提高阻抗匹配的效果，也可提高射频信号的滤波效果，进而提高温湿度数据的准确度。

本实施例的温湿度传感器包括DHT11芯片，DHT11芯片的DATA引脚连接CC2530芯片的P0_7引脚。DHT11芯片上电后开始工作之前，有1秒的等待时间，在此期间，CC2530芯片无需发送任何指令。DATA信号线用于在CC2530芯和DHT11之间传递同步信息和温湿度数据，在DATA单总线上传输的温湿度数据分小数部分和整数部分，当前小数部分用于以后扩展，现读出为零，即温湿度皆取8bit整数部分。CC2530与DHT11之间一次数据传输的长度是40bit，进行一次数据传输的数据格式如下：8bit湿度整数8bit湿度小数8bit温度整数8bit温度小树8bit校验和。其中校验和是8bit湿度整数+8bit湿度小数+8bi温度整数+8bit温度小数所得结果的末8位。如果收到的校验和字段和计算出来的结果不同，说明接收到的数据有误，应当请求重传传感器温湿度数据。在电路板上，DHT11的DATA信号线接到CC2530的P0_7引脚上，该引脚属于GPIO口，在进行温湿度数据传输之前，要对此GPIO口进行配置。

如图1所示，本实施例优选适用于近距离无线温湿度传感器还包括电池供电模块，电池供电模块分别连接温湿度传感器、ZigBee无线通信模块及WiFi模块。优选适用于近距离无线温湿度传感器还包括电池电压监测模块，电池电压监测模块连接电池供电模块。其中，电池供电模块用于对各个模块进行供电，无需外接电源，电池电压监测模块用于对电池供电模块的输出电压进行监测，及时发现供电欠压、过压等状态。

本实施例还具有USB-UART转换电路，可以通过USB接口或者直流DC接口进行供电，此外USB接口经过USB-UART转换之后还可以当做串口使用，以实现不同设备之间、不同芯片之间的数据通信功能。在USB-UART转换电路中，使用FT232RL芯片，FT232RL芯片的15#pin和16#pin分别是USBDP(USB Data+)和USBDM(USB Data-)两路差分信号，是芯片的I/O口。1#pin TXD和5#pin RXD分别是异步数据发送和异步数据接收引脚，分别只能作为输出和输入引脚。USB信号接入FT232芯片的USBDP和USBDM两个引脚，经过芯片的接口转换，将信号传送到TXD和RXD后再与CC2530的两个GPIO口P0_2和P0_3相连。由于CC2530的P0_2与P0_3作为UART接口接到ESP8266模块的GPIO1和GPIO3(两个引脚皆配置为UART模式)，而此处CC2530的P0_2与P0_3又分别接到FT232芯片上，实现USB-UART接口的转换，如此一来，CC2530的P0_2与P0_3就被冲突使用了，为了解决这个矛盾，在硬件电路上设置一个跳帽，当跳帽的短路帽接在不同的端口上时，分别对应不同的功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于近距离无线温湿度传感器，包括温湿度传感器、ZigBee无线通信模块、天线匹配电路及天线，其特征在于，还包括WiFi模块；

温湿度传感器的数据输出接口连接ZigBee无线通信模块的GPIO引脚，ZigBee无线通信模块的天线接口经天线匹配电路连接天线，ZigBee无线通信模块还通过串口连接WiFi模块。

2.如权利要求1所述的适用于近距离无线温湿度传感器，其特征在于，ZigBee无线通信模块包括CC2530芯片。

3.如权利要求2所述的适用于近距离无线温湿度传感器，其特征在于，WiFi模块包括ESP8266芯片，CC2530芯片的P0_2、P0_3引脚分别与ESP8266芯片的TX、RX引脚一一对应连接。

4.如权利要求2所述的适用于近距离无线温湿度传感器，其特征在于，天线匹配电路包括电容C3～C9及电感L1～L3；

CC2530芯片的RF_P引脚依次经电容C3、电容C4、电感L3、电容C5连接CC2530芯片的RF_N引脚，电容C3与电容C4的公共端经电感L1连接电感L3与电容C5的公共端，电容C3与电容C4的公共端还经电感L2接地，电感L3与电容C5的公共端还经电容C6接地，电容C4与电感L3的公共端经电容C7～C9构成的π型网络连接天线。

5.如权利要求2所述的适用于近距离无线温湿度传感器，其特征在于，温湿度传感器包括DHT11芯片，DHT11芯片的DATA引脚连接CC2530芯片的P0_7引脚。

6.如权利要求1所述的适用于近距离无线温湿度传感器，其特征在于，还包括电池供电模块，电池供电模块分别连接温湿度传感器、ZigBee无线通信模块及WiFi模块。

7.如权利要求6所述的适用于近距离无线温湿度传感器，其特征在于，还包括电池电压监测模块，电池电压监测模块连接电池供电模块。

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