專利名稱：超遠距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)電路發(fā)送端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于無線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種超遠距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)電路發(fā)送端。
背景技術(shù)：
信息時代，通信技術(shù)的發(fā)展主要集中在寬帶通信技術(shù)和無線通信技術(shù)兩方面。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(WSN, wireless sensor networks)是近年來發(fā)展起來的一種新型的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。它是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識高度集成的前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域。它集成了傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)等，能夠?qū)崟r感知、采集、傳輸和處理網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)各種環(huán)境和監(jiān)測對象信息。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有成本低、功耗小、易實現(xiàn)等特點，所以具有十分廣闊的應(yīng)用前景，可以應(yīng)用于軍事、環(huán)境、醫(yī)療健康、自·動化生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域。具有感知能力、計算能力和通信能力的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌人式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。WSN以最少的成本和最大的靈活性，連接任何有通信需求的終端設(shè)備，采集數(shù)據(jù)，發(fā)送指令。若把WSN各個傳感器或執(zhí)行單元設(shè)備視為“豆子”，將一把“豆子”(可能100粒，甚至上千粒)任意拋撒開，經(jīng)過有限的“種植時間”，就可從某一?！岸棺印蹦抢锏玫狡渌魏巍岸棺印钡男畔⒆鳛闊o線自組雙向通信網(wǎng)絡(luò)，傳感網(wǎng)絡(luò)能以最大的靈活性自動完成不規(guī)則分布的各種傳感器與控制節(jié)點的組網(wǎng)，同時具有一定的移動能力和動態(tài)調(diào)整能力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是從傳感器網(wǎng)絡(luò)開始的，傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了如圖I所示的發(fā)展歷程，第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，使用具有簡單信息信號獲取能力的傳統(tǒng)傳感器，采用點對點傳輸、連接傳感控制器構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)；第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有獲取多種信息信號的綜合能力，采用串，并接口(如R8-232、RS-485)與傳感控制器相聯(lián)，構(gòu)成有綜合多種信息的傳感器網(wǎng)絡(luò)；第三代傳感器網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代后期和本世紀(jì)初，用具有智能獲取多種信息信號的傳感器，采用現(xiàn)場總線連接傳感控制器，構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)，成為智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)；第四代傳感器網(wǎng)絡(luò)正在研究開發(fā)，目前成形并大量投入使用的產(chǎn)品還沒有出現(xiàn)，用大量的具有多功能多信息信號獲取能力的傳感器，采用自組織無線接入網(wǎng)絡(luò)，與傳感器網(wǎng)絡(luò)控制器連接，構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種超遠距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)電路發(fā)送端。本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的具體技術(shù)方案是超遠距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)電路包括接收端和若干個發(fā)送端，接收端包括接收端微控制器、接收端最小系統(tǒng)外圍電路、接收端天線阻抗匹配電路、接收端數(shù)據(jù)存儲電路、接收端調(diào)試接口電路、接收端電源穩(wěn)壓電路、接收端LED接口電路、接收端蜂鳴器接口電路、接收端RS232串行接口電路。發(fā)送端包括發(fā)送端微控制器、發(fā)送端最小系統(tǒng)外圍電路、發(fā)送端天線阻抗匹配電路、發(fā)送端數(shù)據(jù)存儲電路、發(fā)送端調(diào)試接口電路、溫濕度傳感器電路、發(fā)送端電源穩(wěn)壓電路、發(fā)送端LED接口電路、發(fā)送端蜂鳴器接口電路、繼電器接口電路。當(dāng)超遠距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送端電路工作時，發(fā)送端微控制器通過不斷的讀取溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)進行處理，然后通過阻抗天線發(fā)送出模擬數(shù)據(jù)信號，同時檢測溫濕度有無超出設(shè)定的范圍，若有超出，則通過蜂鳴器進行報警。所述的接收端微控制器和發(fā)送端微控器均采用Nordic VLSI公司的型號 為nRF9E5的芯片。發(fā)送端包括發(fā)送端微控制器、發(fā)送端最小系統(tǒng)外圍電路、發(fā)送端天線阻抗匹配電路、發(fā)送端數(shù)據(jù)存儲電路、發(fā)送端調(diào)試接口電路、溫濕度傳感器電路、發(fā)送端電源穩(wěn)壓電路、發(fā)送端LED接口電路、發(fā)送端蜂鳴器接口電路、繼電器接口電路。發(fā)送端最小系統(tǒng)外圍電路包括外部提供的基準(zhǔn)電流引腳AREF，微控制器U1，第一晶振匹配電阻R1，第二限流電阻R2，第三限流電阻R3，第一晶振匹配電容Cl，第二晶振匹配電容C2，第四濾波電容C4，第五濾波電容C5，第六濾波電容C6，第七濾波電容C7，第八濾波電容C8，第九濾波電容C9，第十濾波電容C10，16MHZ無源晶振Xl ;所述的微控制器Ul的型號為nRF9E5，外部提供的基準(zhǔn)電流引腳AREF的一端與第三限流電阻R3的一端連接，第三限流電阻R3的另一端與第九濾波電容C9的一端、第十濾波電容ClO的一端、微控器Ul的30腳連接，第九濾波電容C9的另一端與第十濾波電容ClO的另一端接地，微控制器Ul的4腳與第八濾波電容C8的一端連接并與電源VCC連接，微控制器Ul的5腳與第八濾波電容CS的另一端連接并接地，微控制器Ul的14腳與16MHZ無源晶振Xl的一端、第一晶振匹配電阻Rl的一端、第一晶振匹配電容Cl的一端連接,微控制器Ul的15腳與16MHZ無源晶振Xl的另一端、第一晶振匹配電阻Rl的另一端、第二晶振匹配電容C2的一端連接，第一晶振匹配電容Cl的另一端接地連接，第二晶振匹配電容C2的另一端接地連接，微控制器Ul的16腳與18腳、22腳、24腳、接地連接，微控制器Ul的17腳與電源VCC連接，微控制器Ul的19腳與第四濾波電容C4的一端連接，第四濾波電容C4的另一端接地連接，微控制器Ul的23腳與第二限流電阻R2的一端連接，第二限流電阻R2的另一端接地連接，微控制器Ul的25腳與電源VCC、第五濾波電容C5的一端、第六濾波電容C6的一端連接,第五濾波電容C5的另一端接地與第六濾波電容C6的另一端接地連接，微控制器Ul的31腳與第七濾波電容C7的一端連接，第七濾波電容C7的另一端接地連接；發(fā)送端天線阻抗匹配電路包括第三阻抗匹配電容C3，第一阻抗匹配電感LI，第二阻抗匹配電感L2，第三阻抗匹配電感L3，第十三阻抗匹配電容C13，第十四阻抗匹配電容C14，第二十五濾波電容C25，第二十六濾波電容C26，第十五濾波電容C15，第十二濾波電容C12，50歐阻抗匹配天線接口。微控制器Ul的21腳與第三阻抗匹配電容C3的一端、第二十五濾波電容C25的一端、第一阻抗匹配電感LI的一端和第二阻抗匹配電感L2的一端連接，微控制器Ul的20腳與第三阻抗匹配電容C3的另一端、第二十六濾波電容C26的一端、第一阻抗匹配電感LI的另一端和第三阻抗匹配電感L3的一端連接，第二十五濾波電容C25的另一端與第二十六濾波電容C26的另一端接地連接，第二阻抗匹配電感L2的另一端與第十三阻抗匹配電容C13的一端連接,第十三阻抗匹配電容C13的另一端與第十二濾波電容C12的一端和50歐阻抗匹配天線接口的一端連接，第十二濾波電容C12的另一端接地連接，第三阻抗匹配電感L3的另一端與第十五濾波電容C15的一端和第十四阻抗匹配電容C14的一端連接，第十五濾波電容C15的另一端接地連接，第十四阻抗匹配電容C14的另一端接地連接；發(fā)送端數(shù)據(jù)存儲電路包括存儲芯片U2，第五電阻R5，第四電阻R4，第十一濾波電容C11。所述的存儲芯片U2型號為25LC320 ;存儲芯片U2的I腳與微控制器Ul的13腳連接，存儲芯片U2的2腳與微控制器Ul的11腳連接，存儲芯片U2的6腳與微控制器Ul的12腳連接，存儲芯片U2的5腳與微控制器Ul的10腳連接，存儲芯片U2的8腳與電源VCC、第四電阻R4 —端和第十一濾波電容Cll的一端連接，第五電阻R5的兩端與存儲芯片U2的3腳和4腳連接，存儲芯片U2的4腳接地連接，第四電阻R4另一端與存儲芯片U2的7腳連接，第i^一濾波電容Cll的另一端接地連接；發(fā)送端調(diào)試接口電路包括5X2排針JPl，第一 9X1排針Jl，第二 9X1排針J2。5X2 排針JPl的I腳與微控制器Ul的10腳連接，5X2排針JPl的2腳接電源，5X2排針JPl的5腳架空，5X2排針JPl的7腳與微控制器Ul的12腳連接，5X2排針JPl的9腳與微控制器Ul的11腳連接，5X2排針JPl的4腳、6腳、8腳、10腳均接地連接。第一 9X1排針Jl的I腳接電源，第一 9X1排針Jl的2腳與微控制器Ul的32腳連接，第一 9X1排針Jl的3腳與微控制器Ul的I腳連接，第一 9X1排針Jl的4腳與微控制器Ul的2腳連接，第一 9X1排針Jl的5腳與微控制器Ul的3腳連接，第一 9X1排針Jl的6腳與微控制器Ul的6腳連接，第一 9X1排針Jl的7腳與微控制器Ul的7腳連接，第一 9X1排針Jl的8腳與微控制器Ul的8腳連接，第一 9X1排針Jl的9腳與微控制器Ul的9腳連接，第二 9X1排針J2的I腳接地，第二 9X1排針J2的2腳與微控制器Ul的13腳連接，第二 9X1排針J2的3腳與微控制器Ul的12腳連接，第二 9X1排針J2的4腳與微控制器Ul的11腳連接，第二 9X1排針J2的5腳與微控制器Ul的10腳連接，第二 9X1排針J2的6腳與微控制器Ul的26腳連接，第二 9X1排針J2的7腳與微控制器Ul的27腳連接，第二 9X1排針J2的8腳與微控制器Ul的28腳連接，第二 9X1排針J2的9腳與微控制器Ul的29腳連接。溫濕度傳感器電路包括DHT22溫濕度傳感器P2，第十六上拉電阻R16。第十六上拉電阻R16的一端與DHT22溫濕度傳感器P2的2腳、微控制器Ul的6腳連接相連，第十六上拉電阻R16的另一端與電源VCC、DHT22溫濕度傳感器P2的I腳連接，DHT22溫濕度傳感器P2的3腳架空，DHT22溫濕度傳感器P2的4腳接地；發(fā)送端電源穩(wěn)壓電路包括USBJ3，單刀單擲開關(guān)S2，單刀雙擲開關(guān)SI，保險絲F，第二十四濾波電解電容C24，第二十三濾波電容C23，普通二極管D3，穩(wěn)壓芯片U3，第二i^一濾波電解電容C21，第二十二濾波電容C22，電池J5。所述的穩(wěn)壓芯片U3的型號為3. 3V穩(wěn)壓芯片AMS1117，普通二極管D3的型號為1N4007。USBJ3第一引腳接地連接，USBJ3第二引腳與單刀單擲開關(guān)S2的一端連接，單刀單擲開關(guān)S2的另一端與保險絲F的一端連接，保險絲F的另一端與穩(wěn)壓芯片U3的I腳、第二十四濾波電解電容C24的正極以及第二十三濾波電容C23的一端連接，第二十四濾波電解電容C24的負極接地連接，第二十三濾波電容C23的另一端接地連接，穩(wěn)壓芯片U3的2腳與普通二極管D3的陽極連接，普通二極管D3的陰極接地連接，穩(wěn)壓芯片U3的3腳與第二i^一濾波電解電容C21的正極、第二十二濾波電容C22的一端以及單刀雙擲開關(guān)SI的一個接頭連接，第二i^一濾波電解電容C21負極接地連接，第二十二濾波電容C22的另一端接地連接，單刀雙擲開關(guān)SI的另外一個接頭與電池J5的正極連接，電池J5的負極接地連接，單刀雙擲開關(guān)SI的活動端接電源VCC ；發(fā)送端LED接口電路包括第一發(fā)光二級管Dl，第二發(fā)光二級管D2，第四發(fā)光二級管D4，第五發(fā)光二級管D5，第六發(fā)光二級管D6，第七限流電阻R7，第八限流電阻R8，第十一限流電阻R11，第十四限流電阻R14，第十五限流電阻R15。第一發(fā)光二級管Dl的陽極與第二發(fā)光二級管D2的陽極連接并接電源VCC，第一發(fā)光二級管Dl的陰極與第七限流電阻R7的一端連接，第七限流電阻R7的另一端與微控制器Ul的I腳連接，第二發(fā)光二級管D2的陰極與第八限流電阻R8的一端連接，第八限流電阻R8的另一端與微控制器Ul的2腳連接，第四發(fā)光二級管D4的陽極接電源VCC，第四發(fā)光二級管D4的陰極與第十一限流電阻Rll的一端連接，第十一限流電阻Rll的另一端接地連接，第五發(fā)光二級管D5的陽極與第六發(fā)光二級管D6的陽極連接并接電源VCC，第五發(fā)光二級管D5的陰極與第十四限流電阻R14的一端連接，第十四限流電阻R14的另一端與微控制器Ul的7腳連接，第六發(fā)光二級管D6的陰 極與第十五限流電阻R15的一端連接，第十五限流電阻R15的另一端與微控制器Ul的8腳連接；發(fā)送端蜂鳴器接口電路包括蜂鳴器U4，NPN三極管Q，第十三限流電阻R13。蜂鳴器U4的正極接電源VCC，蜂鳴器U4的負極與NPN三極管Q的集電極連接，NPN三極管Q的發(fā)射極接地，NPN三極管Q的基極與第十三限流電阻R13的一端連接，第十三限流電阻R13的另一端與微控制器Ul的3腳連接；繼電器接口電路包括繼電器Kl，NPN三極管Q2，穩(wěn)壓二極管D7，第十七限流電阻R17，接線端子J6，接線端子J7。所述的穩(wěn)壓二極管的型號為1N4007 ;繼電器的正極與穩(wěn)壓二極管D7的陰極連接并接電源VCC，繼電器的負極與NPN三極管Q2的集電極和穩(wěn)壓二極管D7的陽極連接，NPN三極管Q2的發(fā)射極接地連接，NPN三極管Q2的基極與第十七限流電阻R17的一端連接，第十七限流電阻R17的另一端與微控制器Ul的9腳連接，接線端子J6與繼電器Kl的兩個開關(guān)的活動端連接，接線端子J7與繼電器Kl的兩個開關(guān)的不動端連接。本實用新型所具有的有益效果(I)針對性強，專門用于遠距離無線傳感器通信網(wǎng)絡(luò)；(2)采用增強型51內(nèi)核的嵌入微處理器430/868/915MHZ三段單片無線收發(fā)芯片，成本低，性能好；(3)超低功耗，可電池供電。

圖I為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史；圖2為完整超遠距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型的電路模塊示意圖；圖4為發(fā)送端最小系統(tǒng)外圍電路的電路不意圖；圖5為發(fā)送端天線阻抗匹配電路的電路示意圖；圖6為發(fā)送端數(shù)據(jù)存儲電路的電路示意圖；[0031]圖7為發(fā)送端調(diào)試接口電路的電路示意圖；圖8為溫濕度傳感器電路的電路示意圖；圖9為發(fā)送端電源穩(wěn)壓電路的電路示意圖；圖10為發(fā)送端LED接口電路的電路示意圖；圖11為發(fā)送端蜂鳴器接口電路的電路示意圖；圖12為繼電器接口電路的電路示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖2所示，完整的超遠距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)電路包括接收端和多個發(fā)送端，接收端包括接收端微控制器1-9、接收端最小系統(tǒng)外圍電路1-1、接收端天線阻抗匹配電路
1-2、接收端數(shù)據(jù)存儲電路1-3、接收端調(diào)試接口電路1-4、接收端電源穩(wěn)壓電路1-5、接收端LED接口電路1-6、接收端蜂鳴器接口電路1-7、接收端RS232串行接口電路1_8。發(fā)送端包括發(fā)送端微控制器2-10、發(fā)送端最小系統(tǒng)外圍電路2-1、發(fā)送端天線阻抗匹配電路2-2、發(fā)送端數(shù)據(jù)存儲電路2-3、發(fā)送端調(diào)試接口電路2-4、溫濕度傳感器電路2-5、發(fā)送端電源穩(wěn)壓電路2-6、發(fā)送端LED接口電路2-7、發(fā)送端蜂鳴器接口電路2_8、繼電器接口電路2_9。當(dāng)超遠距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送端電路工作時，發(fā)送端微控制器通過不斷的讀取溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)進行處理，然后通過阻抗天線發(fā)送出模擬數(shù)據(jù)信號，同時檢測溫濕度有無超出設(shè)定的范圍，若有超出，則通過蜂鳴器進行報警。所述的接收端微控制器和發(fā)送端微控器均采用Nordic VLSI公司的型號為nRF9E5的芯片。如圖3所示，發(fā)送端包括發(fā)送端微控制器2-10、發(fā)送端最小系統(tǒng)外圍電路2-1、發(fā)送端天線阻抗匹配電路2-2、發(fā)送端數(shù)據(jù)存儲電路2-3、發(fā)送端調(diào)試接口電路2-4、溫濕度傳感器電路2-5、發(fā)送端電源穩(wěn)壓電路2-6、發(fā)送端LED接口電路2_7、發(fā)送端蜂鳴器接口電路
2-8、繼電器接口電路2-9。如圖4所示，發(fā)送端最小系統(tǒng)外圍電路1-1包括外部提供的基準(zhǔn)電流引腳AREF，微控制器U1，第一晶振匹配電阻R1，第二限流電阻R2，第三限流電阻R3，第一晶振匹配電容Cl，第二晶振匹配電容C2，第四濾波電容C4，第五濾波電容C5，第六濾波電容C6，第七濾波電容C7，第八濾波電容C8，第九濾波電容C9，第十濾波電容ClO，16MHZ無源晶振Xl ;所述的微控制器Ul的型號為nRF9E5，外部提供的基準(zhǔn)電流引腳AREF的一端與第三限流電阻R3的一端連接，第三限流電阻R3的另一端與第九濾波電容C9的一端、第十濾波電容ClO的一端、微控器Ul的30腳連接，第九濾波電容C9的另一端與第十濾波電容ClO的另一端接地，微控制器Ul的4腳與第八濾波電容C8的一端連接并與電源VCC連接，微控制器Ul的5腳與第八濾波電容C8的另一端連接并接地，微控制器Ul的14腳與16MHZ無源晶振Xl的一端、第一晶振匹配電阻Rl的一端、第一晶振匹配電容Cl的一端連接,微控制器Ul的15腳與16MHZ無源晶振Xl的另一端、第一晶振匹配電阻Rl的另一端、第二晶振匹配電容C2的一端連接，第一晶振匹配電容Cl的另一端接地連接，第二晶振匹配電容C2的另一端接地連接，微控制器Ul的16腳與18腳、22腳、24腳、接地連接，微控制器Ul的17腳與電源VCC連接，微控制器Ul的19腳與第四濾波電容C4的一端連接，第四濾波電容C4的另一端接地連接，微控制器Ul的23腳與第二限流電阻R2的一端連接，第二限流電阻R2的另一端接地連接，微控制器Ul的25腳與電源VCC、第五濾波電容C5的一端、第六濾波電容C6的一端連接，第五濾波電容C5的另一端接地與第六濾波電容C6的另一端接地連接，微控制器Ul的31腳與第七濾波電容C7的一端連接，第七濾波電容C7的另一端接地連接；微控制器Ul通過不斷從微控制器Ul的6腳通過溫濕度傳感器讀出溫濕度數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后從微控制器Ul的模擬天線輸出口 20腳、21腳輸出模擬數(shù)字信號，經(jīng)過接收端天線阻抗匹配電路1-2經(jīng)由50歐阻抗天線接口發(fā)送出溫濕度數(shù)據(jù)。如圖5所示，發(fā)送端天線阻抗匹配電路1-2包括第三阻抗匹配電容C3，第一阻抗匹配電感LI，第二阻抗匹配電感L2，第三阻抗匹配電感L3，第十三阻抗匹配電容C13，第十四阻抗匹配電容C14，第二十五濾波電容C25，第二十六濾波電容C26，第十五濾波電容C15，第十二濾波電容C12，50歐阻抗匹配天線接口。微控制器Ul的21腳與第三阻抗匹配電容C3的一端、第二十五濾波電容C25的一端、第一阻抗匹配電感LI的一端和第二阻抗匹配電感L2的一端連接，微控制器Ul的20腳與第三阻抗匹配電容C3的另一端、第二十六濾波電容C26的一端、第一阻抗匹配電感LI的另一端和第三阻抗匹配電感L3的一端連接,第二十五·濾波電容C25的另一端與第二十六濾波電容C26的另一端接地連接，第二阻抗匹配電感L2的另一端與第十三阻抗匹配電容C13的一端連接，第十三阻抗匹配電容C13的另一端與第十二濾波電容C12的一端和50歐阻抗匹配天線接口的一端連接，第十二濾波電容C12的另一端接地連接，第三阻抗匹配電感L3的另一端與第十五濾波電容C15的一端和第十四阻抗匹配電容C14的一端連接，第十五濾波電容C15的另一端接地連接，第十四阻抗匹配電容C14的另一端接地連接；如圖6所示，發(fā)送端數(shù)據(jù)存儲電路1-3包括存儲芯片U2，第五電阻R5，第四電阻R4，第i^一濾波電容Cl I。所述的存儲芯片U2型號為25LC320 ;存儲芯片U2的I腳與微控制器Ul的13腳連接，存儲芯片U2的2腳與微控制器Ul的11腳連接，存儲芯片U2的6腳與微控制器Ul的12腳連接，存儲芯片U2的5腳與微控制器Ul的10腳連接，存儲芯片U2的8腳與電源VCC、第四電阻R4 —端和第十一濾波電容Cll的一端連接，第五電阻R5的兩端與存儲芯片U2的3腳和4腳連接，存儲芯片U2的4腳接地連接，第四電阻R4另一端與存儲芯片U2的7腳連接，第i^一濾波電容Cl I的另一端接地連接；接收端數(shù)據(jù)存儲電路1-3遵循SPI協(xié)議，用于存儲接收端微控制器的程序。如圖7所示，發(fā)送端調(diào)試接口電路1-4包括5X2排針JPl，第一 9X1排針Jl，第二9X1排針J2。5X2排針JPl的I腳與微控制器Ul的10腳連接，5X2排針JPl的2腳接電源，5X2排針JPl的5腳架空，5X2排針JPl的7腳與微控制器Ul的12腳連接，5X2排針JPl的9腳與微控制器Ul的11腳連接，5X2排針JPl的4腳、6腳、8腳、10腳均接地連接。第一9X1排針Jl的I腳接電源，第一 9X1排針Jl的2腳與微控制器Ul的32腳連接，第一 9X1排針Jl的3腳與微控制器Ul的I腳連接，第一 9X1排針Jl的4腳與微控制器Ul的2腳連接，第一 9X1排針Jl的5腳與微控制器Ul的3腳連接，第一 9X1排針Jl的6腳與微控制器Ul的6腳連接，第一 9X1排針Jl的7腳與微控制器Ul的7腳連接，第一 9X1排針Jl的8腳與微控制器Ul的8腳連接，第一 9X1排針Jl的9腳與微控制器Ul的9腳連接，第二 9X1排針J2的I腳接地，第二 9X1排針J2的2腳與微控制器Ul的13腳連接，第二 9X1排針J2的3腳與微控制器Ul的12腳連接，第二 9X1排針J2的4腳與微控制器Ul的11腳連接，第二 9X1排針J2的5腳與微控制器Ul的10腳連接，第二 9X1排針J2的6腳與微控制器Ul的26腳連接，第二 9X1排針J2的7腳與微控制器Ul的27腳連接，第二 9X1排針J2的8腳與微控制器Ul的28腳連接，第二 9X1排針J2的9腳與微控制器Ul的29腳連接。接收端調(diào)試接口電路1-4采用了 JTAG的接口，便于仿真調(diào)試，同時把接收端微控制器的所有可用弓I腳都弓I出，便于硬件調(diào)試。如圖8所示，溫濕度傳感器電路2-5包括DHT22溫濕度傳感器P2，第十六上拉電阻R16。第十六上拉電阻R16的一端與DHT22溫濕度傳感器P2的2腳、微控制器Ul的6腳連接相連，第十六上拉電阻R16的另一端與電源VCC、DHT22溫濕度傳感器P2的I腳連接，DHT22溫濕度傳感器P2的3腳架空，DHT22溫濕度傳感器P2的4腳接地；DHT22溫濕度傳感器P2采用單總線協(xié)議，微控制器Ul和DHT22只通過微控制器Ul的6腳相連。如圖9所示，發(fā)送端電源穩(wěn)壓電路1-5包括USBJ3，單刀單擲開關(guān)S2，單刀雙擲開關(guān)SI，保險絲F，第二十四濾波電解電容C24，第二十三濾波電容C23，普通二極管D3，穩(wěn)壓芯片U3，第二i^一濾波電解電容C21，第二十二濾波電容C22，電池J5。所述的穩(wěn)壓芯片U3的型號為3. 3V穩(wěn)壓芯片AMS1117，普通二極管D3的型號為1N4007。USBJ3第一引腳接地·連接，USBJ3第二引腳與單刀單擲開關(guān)S2的一端連接，單刀單擲開關(guān)S2的另一端與保險絲F的一端連接，保險絲F的另一端與穩(wěn)壓芯片U3的I腳、第二十四濾波電解電容C24的正極以及第二十三濾波電容C23的一端連接，第二十四濾波電解電容C24的負極接地連接，第二十三濾波電容C23的另一端接地連接，穩(wěn)壓芯片U3的2腳與普通二極管D3的陽極連接，普通二極管D3的陰極接地連接，穩(wěn)壓芯片U3的3腳與第二i^一濾波電解電容C21的正極、第二十二濾波電容C22的一端以及單刀雙擲開關(guān)SI的一個接頭連接，第二十一濾波電解電容C21負極接地連接，第二十二濾波電容C22的另一端接地連接，單刀雙擲開關(guān)SI的另外一個接頭與電池J5的正極連接，電池J5的負極接地連接，單刀雙擲開關(guān)SI的活動端接電源VCC ;穩(wěn)壓芯片U3把USB 口的5V電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的3. 3V電壓輸出給微控制器U1，同時本電路也提供電池J5供給3. 3V的電壓。如圖10所示，發(fā)送端LED接口電路1_6包括第一發(fā)光二級管Dl，第二發(fā)光二級管D2，第四發(fā)光二級管D4，第五發(fā)光二級管D5，第六發(fā)光二級管D6，第七限流電阻R7，第八限流電阻R8，第十一限流電阻R11，第十四限流電阻R14，第十五限流電阻R15。第一發(fā)光二級管Dl的陽極與第二發(fā)光二級管D2的陽極連接并接電源VCC，第一發(fā)光二級管Dl的陰極與第七限流電阻R7的一端連接，第七限流電阻R7的另一端與微控制器Ul的I腳連接，第二發(fā)光二級管D2的陰極與第八限流電阻R8的一端連接，第八限流電阻R8的另一端與微控制器Ul的2腳連接，第四發(fā)光二級管D4的陽極接電源VCC，第四發(fā)光二級管D4的陰極與第十一限流電阻Rll的一端連接，第十一限流電阻Rll的另一端接地連接，第五發(fā)光二級管D5的陽極與第六發(fā)光二級管D6的陽極連接并接電源VCC，第五發(fā)光二級管D5的陰極與第十四限流電阻R14的一端連接，第十四限流電阻R14的另一端與微控制器Ul的7腳連接，第六發(fā)光二級管D6的陰極與第十五限流電阻R15的一端連接，第十五限流電阻R15的另一端與微控制器Ul的8腳連接；如圖11所示，發(fā)送端蜂鳴器接口電路1-7包括蜂鳴器U4，NPN三極管Q，第十三限流電阻R13。蜂鳴器U4的正極接電源VCC，蜂鳴器U4的負極與NPN三極管Q的集電極連接，NPN三極管Q的發(fā)射極接地，NPN三極管Q的基極與第十三限流電阻R13的一端連接，第十三限流電阻R13的另一端與微控制器Ul的3腳連接；如圖12所示，繼電器接口電路2-9包括繼電器Kl，NPN三極管Q2，穩(wěn)壓二極管D7，第十七限流電阻R17，接線端子J6，接線端子J7。所述的穩(wěn)壓二極管的型號為1N4007 ;繼電器的正極與穩(wěn)壓二極管D7的陰極連接并接電源VCC，繼電器的負極與NPN三極管Q2的集電極和穩(wěn)壓二極管D7的陽極連接，NPN三極管Q2的發(fā)射極接地連接，NPN三極管Q2的基極與第十七限流電阻R17的一端連接，第十七限流電阻R17的另一端與微控制器Ul的9腳連接，接線端子J6與繼電器Kl的兩個開關(guān)的活動端連接，接線端子J7與繼電器Kl的兩個開關(guān)的不動端連接。本實用新型的工作過程為單刀單擲開關(guān)S2閉合并且單刀雙擲開關(guān)擲向3. 3V穩(wěn)壓芯片U3的一端時，電源VCC開始給發(fā)送端微控制器、發(fā)送端數(shù)據(jù)存儲芯片、發(fā)送端溫濕度傳感器、發(fā)送端發(fā)光二極管、發(fā)送端蜂鳴器、發(fā)送端繼電器供電。發(fā)送端微控制器Ul上電，同時發(fā)送端發(fā)光二極管D4發(fā)光，指示上電成功，發(fā)送端微控制器Ul中程序開始運行。發(fā)送端微控制器內(nèi)部模塊初始化完成后，發(fā)送端微控制器通過每隔一定時間遵從單總線協(xié)議從 發(fā)送端溫濕度傳感器讀出可表示溫濕度的16位數(shù)據(jù)，然后進行處理，得出實際溫濕度值，然后與可設(shè)定的溫濕度臨界值比較，當(dāng)溫濕度超出額定數(shù)值設(shè)定范圍時，發(fā)送端微控制器控制蜂鳴器進行報警，然后以模擬信號從模擬天線引腳送出數(shù)據(jù)，經(jīng)過阻抗匹配電路通過阻抗匹配天線發(fā)送出有用模擬數(shù)據(jù)，與此同時，發(fā)送端微控制器不斷接收從接收端微控制器發(fā)出的有用的模擬信號并進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)所轉(zhuǎn)換出的數(shù)據(jù)滿足一定的協(xié)議時，發(fā)送端微控制器根據(jù)這些有用數(shù)據(jù)相應(yīng)的控制發(fā)送端繼電器的閉合斷開達到控制溫濕度的效果。
權(quán)利要求1.超遠距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)電路發(fā)送端，其特征在于包括發(fā)送端微控制器、發(fā)送端最小系統(tǒng)外圍電路、發(fā)送端天線阻抗匹配電路、發(fā)送端數(shù)據(jù)存儲電路、發(fā)送端調(diào)試接口電路、溫濕度傳感器電路、發(fā)送端電源穩(wěn)壓電路、發(fā)送端LED接口電路、發(fā)送端蜂鳴器接口電路、繼電器接口電路；所述的發(fā)送端微控器采用Nordic VLSI公司的型號為nRF9E5的芯片， 發(fā)送端最小系統(tǒng)外圍電路包括外部提供的基準(zhǔn)電流引腳AREF，微控制器U1，第一晶振匹配電阻R1，第二限流電阻R2，第三限流電阻R3，第一晶振匹配電容Cl，第二晶振匹配電容C2，第四濾波電容C4，第五濾波電容C5，第六濾波電容C6，第七濾波電容C7，第八濾波電容C8，第九濾波電容C9，第十濾波電容C10，16MHZ無源晶振Xl ;所述的微控制器Ul的型號為nRF9E5，外部提供的基準(zhǔn)電流引腳AREF的一端與第三限流電阻R3的一端連接，第三限流電阻R3的另一端與第九濾波電容C9的一端、第十濾波電容ClO的一端、微控器Ul的30腳連接，第九濾波電容C9的另一端與第十濾波電容ClO的另一端接地，微控制器Ul的4腳與第八濾波電容C8的一端連接并與電源VCC連接，微控制器Ul的5腳與第八濾波電容C8的另一端連接并接地，微控制器Ul的14腳與16MHZ無源晶振Xl的一端、第一晶振匹配電阻Rl的一端、第一晶振匹配電容Cl的一端連接,微控制器Ul的15腳與16MHZ無源晶振Xl的另一端、第一晶振匹配電阻Rl的另一端、第二晶振匹配電容C2的一端連接，第一晶振匹配電容Cl的另一端接地連接，第二晶振匹配電容C2的另一端接地連接，微控制器Ul的16腳與18腳、22腳、24腳、接地連接，微控制器Ul的17腳與電源VCC連接，微控制器Ul的19腳與第四濾波電容C4的一端連接，第四濾波電容C4的另一端接地連接，微控制器Ul的23腳與第二限流電阻R2的一端連接，第二限流電阻R2的另一端接地連接，微控制器Ul的25腳與電源VCC、第五濾波電容C5的一端、第六濾波電容C6的一端連接,第五濾波電容C5的另一端接地與第六濾波電容C6的另一端接地連接，微控制器Ul的31腳與第七濾波電容C7的一端連接，第七濾波電容C7的另一端接地連接； 發(fā)送端天線阻抗匹配電路包括第三阻抗匹配電容C3，第一阻抗匹配電感LI，第二阻抗匹配電感L2，第三阻抗匹配電感L3，第十三阻抗匹配電容C13，第十四阻抗匹配電容C14，第二十五濾波電容C25，第二十六濾波電容C26，第十五濾波電容C15，第十二濾波電容C12，50歐阻抗匹配天線接口，微控制器Ul的21腳與第三阻抗匹配電容C3的一端、第二十五濾波電容C25的一端、第一阻抗匹配電感LI的一端和第二阻抗匹配電感L2的一端連接,微控制器Ul的20腳與第三阻抗匹配電容C3的另一端、第二十六濾波電容C26的一端、第一阻抗匹配電感LI的另一端和第三阻抗匹配電感L3的一端連接，第二十五濾波電容C25的另一端與第二十六濾波電容C26的另一端接地連接，第二阻抗匹配電感L2的另一端與第十三阻抗匹配電容C13的一端連接，第十三阻抗匹配電容C13的另一端與第十二濾波電容C12的一端和50歐阻抗匹配天線接口的一端連接，第十二濾波電容C12的另一端接地連接，第三阻抗匹配電感L3的另一端與第十五濾波電容C15的一端和第十四阻抗匹配電容C14的一端連接，第十五濾波電容C15的另一端接地連接，第十四阻抗匹配電容C14的另一端接地連接; 發(fā)送端數(shù)據(jù)存儲電路包括存儲芯片U2，第五電阻R5，第四電阻R4，第十一濾波電容Cl I，所述的存儲芯片U2型號為25LC320 ;存儲芯片U2的I腳與微控制器Ul的13腳連接，存儲芯片U2的2腳與微控制器Ul的11腳連接，存儲芯片U2的6腳與微控制器Ul的12腳連接，存儲芯片U2的5腳與微控制器Ul的10腳連接，存儲芯片U2的8腳與電源VCC、第四電阻R4 —端和第十一濾波電容Cll的一端連接，第五電阻R5的兩端與存儲芯片U2的3腳和4腳連接，存儲芯片U2的4腳接地連接，第四電阻R4另一端與存儲芯片U2的7腳連接，第十一濾波電容Cll的另一端接地連接； 發(fā)送端調(diào)試接口電路包括5X2排針JPl，第一 9X1排針J1，第二 9X1排針J2，5X2排針JPl的I腳與微控制器Ul的10腳連接，5X2排針JPl的2腳接電源，5X2排針JPl的5腳架空，5X2排針JPl的7腳與微控制器Ul的12腳連接，5X2排針JPl的9腳與微控制器Ul的11腳連接，5X2排針JPl的4腳、6腳、8腳、10腳均接地連接，第一 9X1排針Jl的I腳接電源，第一 9X1排針Jl的2腳與微控制器Ul的32腳連接，第一 9X1排針Jl的3腳與微控制器Ul的I腳連接，第一 9X1排針Jl的4腳與微控制器Ul的2腳連接，第一 9X1排針Jl的5腳與微控制器Ul的3腳連接，第一 9X1排針Jl的6腳與微控制器Ul的6腳連接，第一 9X1排針Jl的7腳與微控制器Ul的7腳連接，第一 9X1排針Jl的8腳與微控制器Ul的8腳連接，第一 9X1排針Jl的9腳與微控制器Ul的9腳連接，第二 9X1排針J2的I腳接地，第二 9X1排針J2的2腳與微控制器Ul的13腳連接，第二 9X1排針J2的3腳與微控制器Ul的12腳連接，第二 9X1排針J2的4腳與微控制器Ul的11腳連接，第二 9X1排針J2的5腳與微控制器Ul的10腳連接，第二 9X1排針J2的6腳與微控制器Ul的26腳連接，第二 9X1排針J2的7腳與微控制器Ul的27腳連接，第二 9X1排針J2的8腳與微控制器Ul的28腳連接，第二 9X1排針J2的9腳與微控制器Ul的29腳連接， 溫濕度傳感器電路包括DHT22溫濕度傳感器P2，第十六上拉電阻R16，第十六上拉電阻R16的一端與DHT22溫濕度傳感器P2的2腳、微控制器Ul的6腳連接相連，第十六上拉電阻R16的另一端與電源VCC、DHT22溫濕度傳感器P2的I腳連接，DHT22溫濕度傳感器P2的3腳架空，DHT22溫濕度傳感器P2的4腳接地； 發(fā)送端電源穩(wěn)壓電路包括USBJ3，單刀單擲開關(guān)S2，單刀雙擲開關(guān)SI，保險絲F，第二十四濾波電解電容C24，第二十三濾波電容C23，普通二極管D3，穩(wěn)壓芯片U3，第二i^一濾波電解電容C21，第二十二濾波電容C22，電池J5，所述的穩(wěn)壓芯片U3的型號為3. 3V穩(wěn)壓芯片AMS1117，普通二極管D3的型號為1N4007，USBJ3第一引腳接地連接，USBJ3第二引腳與單刀單擲開關(guān)S2的一端連接，單刀單擲開關(guān)S2的另一端與保險絲F的一端連接，保險絲F的另一端與穩(wěn)壓芯片U3的I腳、第二十四濾波電解電容C24的正極以及第二十三濾波電容C23的一端連接，第二十四濾波電解電容C24的負極接地連接，第二十三濾波電容C23的另一端接地連接，穩(wěn)壓芯片U3的2腳與普通二極管D3的陽極連接，普通二極管D3的陰極接地連接，穩(wěn)壓芯片U3的3腳與第二i^一濾波電解電容C21的正極、第二十二濾波電容C22的一端以及單刀雙擲開關(guān)SI的一個接頭連接，第二i^一濾波電解電容C21負極接地連接，第二十二濾波電容C22的另一端接地連接，單刀雙擲開關(guān)SI的另外一個接頭與電池J5的正極連接，電池J5的負極接地連接，單刀雙擲開關(guān)SI的活動端接電源VCC ； 發(fā)送端LED接口電路包括第一發(fā)光二級管Dl，第二發(fā)光二級管D2，第四發(fā)光二級管D4， 第五發(fā)光二級管D5，第六發(fā)光二級管D6，第七限流電阻R7，第八限流電阻R8，第十一限流電阻R11，第十四限流電阻R14，第十五限流電阻R15，第一發(fā)光二級管Dl的陽極與第二發(fā)光二級管D2的陽極連接并接電源VCC，第一發(fā)光二級管Dl的陰極與第七限流電阻R7的一端連接，第七限流電阻R7的另一端與微控制器Ul的I腳連接，第二發(fā)光二級管D2的陰極與第八限流電阻R8的一端連接，第八限流電阻R8的另一端與微控制器Ul的2腳連接，第四發(fā)光二級管D4的陽極接電源VCC，第四發(fā)光二級管D4的陰極與第十一限流電阻Rll的一端連接，第十一限流電阻Rll的另一端接地連接，第五發(fā)光二級管D5的陽極與第六發(fā)光二級管D6的陽極連接并接電源VCC，第五發(fā)光二級管D5的陰極與第十四限流電阻R14的一端連接，第十四限流電阻R14的另一端與微控制器Ul的7腳連接，第六發(fā)光二級管D6的陰極與第十五限流電阻R15的一端連接，第十五限流電阻R15的另一端與微控制器Ul的8腳連接； 發(fā)送端蜂鳴器接口電路包括蜂鳴器U4, NPN三極管Q，第十三限流電阻R13，蜂鳴器U4的正極接電源VCC，蜂鳴器U4的負極與NPN三極管Q的集電極連接，NPN三極管Q的發(fā)射極接地，NPN三極管Q的基極與第十三限流電阻R13的一端連接，第十三限流電阻R13的另一端與微控制器Ul的3腳連接； 繼電器接口電路包括繼電器K1，NPN三極管Q2，穩(wěn)壓二極管D7，第十七限流電阻R17，接線端子J6，接線端子J7，所述的穩(wěn)壓二極管的型號為1N4007 ;繼電器的正極與穩(wěn)壓二極管·D7的陰極連接并接電源VCC，繼電器的負極與NPN三極管Q2的集電極和穩(wěn)壓二極管D7的陽極連接，NPN三極管Q2的發(fā)射極接地連接，NPN三極管Q2的基極與第十七限流電阻R17的一端連接，第十七限流電阻R17的另一端與微控制器Ul的9腳連接，接線端子J6與繼電器Kl的兩個開關(guān)的活動端連接，接線端子J7與繼電器Kl的兩個開關(guān)的不動端連接。
專利摘要本實用新型公布了超遠距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)電路發(fā)送端。本實用新型包括發(fā)送端微控制器、發(fā)送端最小系統(tǒng)外圍電路、發(fā)送端天線阻抗匹配電路、發(fā)送端數(shù)據(jù)存儲電路、發(fā)送端調(diào)試接口電路、溫濕度傳感器電路、發(fā)送端電源穩(wěn)壓電路、發(fā)送端LED接口電路、發(fā)送端蜂鳴器接口電路、繼電器接口電路。本實用新型具有針對性強，專門用于遠距離無線傳感器通信網(wǎng)絡(luò)；采用增強型51內(nèi)核的嵌入微處理器430/868/915MHz三段單片無線收發(fā)芯片，成本低，性能好；超低功耗，可電池供電的優(yōu)點。
文檔編號H04W84/18GK202696910SQ20122037277
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者吳卿, 曾虹, 韓騰飛, 夏曉文, 陳浙圣, 費晨曦, 梁佳 申請人:杭州電子科技大學(xué)