一種超遠距離無線傳感器網絡電路接收端的製作方法

2023-10-09 01:26:29

專利名稱：一種超遠距離無線傳感器網絡電路接收端的製作方法
技術領域：
本發明屬於無線技術領域，具體涉及ー種超遠距離無線傳感器網絡電路接收端。
背景技術：
資訊時代，通信技術的發展主要集中在寬帶通信技術和無線通信技術兩方面。無線傳感器網絡技術(WSN, wireless sensor networks)是近年來發展起來的一種新型的網絡通信技木。它是當前在國際上備受關注的、涉及多學科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點研究領域。它集成了傳感器技術、計算機技術、通信技術等，能夠實時感知、採集、傳輸和處理網絡監控區域內各種環境和監測對象信息。無線傳感器網絡具有成本低、功耗小、易實現等特點，所以具有十分廣闊的應用前景，可以應用於軍事、環境、醫療健康、自動化生產等諸多領域。
具有感知能力、計算能力和通信能力的無線傳感器網絡綜合了傳感器技術、嵌人式計算技術、分布式信息處理技術和通信技術，能夠協作地實時監測、感知和採集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的信息，並對這些信息進行處理，獲得詳盡而準確的信息，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備，採集數據，發送指令。若把WSN各個傳感器或執行單元設備視為「豆子」，將一把「豆子」(可能100粒，甚至上千粒)任意拋撒開，經過有限的「種植時間」，就可從某一粒「豆子」那裡得到其他任何「豆子」的信息作為無線自組雙向通信網絡，傳感網絡能以最大的靈活性自動完成不規則分布的各種傳感器與控制節點的組網，同時具有一定的移動能力和動態調整能力。無線傳感器網絡是從傳感器網絡開始的，傳感器網絡經歷了如圖I所示的發展歷程，第一代傳感器網絡出現在20世紀70年代，使用具有簡單信息信號獲取能力的傳統傳感器，採用點對點傳輸、連接傳感控制器構成傳感器網絡；第二代傳感器網絡，具有獲取多種信息信號的綜合能力，採用串，並接ロ(如R8-232、RS-485)與傳感控制器相聯，構成有綜合多種信息的傳感器網絡；第三代傳感器網絡出現在20世紀90年代後期和本世紀初，用具有智能獲取多種信息信號的傳感器，採用現場總線連接傳感控制器，構成區域網路，成為智能化傳感器網絡；第四代傳感器網絡正在研究開發，目前成形並大量投入使用的產品還沒有出現，用大量的具有多功能多信息信號獲取能力的傳感器，採用自組織無線接入網絡，與傳感器網絡控制器連接，構成無線傳感器網絡。本發明所涉及的無線傳感器網絡就是指第四代傳感器網絡。

發明內容
本發明針對現有技術的不足，提出了一種超遠距離無線傳感器網絡電路接收端。本發明解決其技術問題所採取的具體技術方案是
完整的超遠距離無線傳感器網絡電路包括接收端和若干個發送端，接收端包括接收端微控制器、接收端最小系統外圍電路、接收端天線阻抗匹配電路、接收端數據存儲電路、接收端調試接ロ電路、接收端電源穩壓電路、接收端LED接ロ電路、接收端蜂鳴器接ロ電路、接收端RS232串行接ロ電路。發送端包括發送端微控制器、發送端最小系統外圍電路、發送端天線阻抗匹配電路、發送端數據存儲電路、發送端調試接ロ電路、溫溼度傳感器電路、發送端電源穩壓電路、發送端LED接ロ電路、發送端蜂鳴器接ロ電路、繼電器接ロ電路。當超遠距離無線傳感器網絡發送端電路工作時，發送端微控制器通過不斷的讀取溫溼度傳感器的數據進行處理，然後通過阻抗天線發送出模擬數據信號，同時檢測溫溼度有無超出設定的範圍，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送端微控器均採用Nordic VLSI公司的型號為nRF9E5的晶片。超遠距離無線傳感器網絡接收端包括接收端微控制器、接收端最小系統外圍電路、接收端天線阻抗匹配電路、接收端數據存儲電路、接收端調試接ロ電路、接收端電源穩壓電路、接收端LED接ロ電路、接收端蜂鳴器接ロ電路、接收端RS232串行接ロ電路。
接收端最小系統外圍電路包括外部提供的基準電流引腳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的一端連接並與電源VCC連接，微控制器Ul的5腳與第八濾波電容CS的另一端連接並接地，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；
接收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歐阻抗匹配天線接ロ。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的另ー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歐阻抗匹配天線接ロ的一端連接，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；
接收端數據存儲電路包括存儲晶片U2，第五電阻R5，第四電阻R4，第十一濾波電容Cl I。所述的存儲晶片U2型號為25LC320 ;存儲晶片U2的I腳與微控制器Ul的13腳連接，存儲晶片U2的2腳與微控制器Ul的11腳連接，存儲晶片U2的6腳與微控制器Ul的12腳連接，存儲晶片U2的5腳與微控制器Ul的10腳連接，存儲晶片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的兩端與存儲晶片U2的3腳和4腳連接，存儲晶片U2的4腳接地連接，第四電阻R4另一端與存儲晶片U2的7腳連接，第十一濾波電容Cll的另一端接地連接；
接收端調試接ロ電路包括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。接收端電源穩壓電路包括USBJ3，單刀單擲開關S2，單刀雙擲開關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，普通ニ極管D3，穩壓晶片U3，第二i^一濾波電解電容C21，第二十二濾波電容C22，電池J5。所述的穩壓晶片U3的型號為3. 3V穩壓晶片AMS1117，普通ニ極管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S2的一端連接，單刀單擲開關S2的另一端與保險絲F的一端連接，保險絲F的另一端與穩壓晶片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，穩壓晶片U3的2腳與普通ニ極管D3的陽極連接，普通ニ極管D3的陰極接地連接，穩壓晶片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SI的ー個接頭連接，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SI的另外ー個接頭與電池J5的正極連接，電池J5的負極接地連接，單刀雙擲開關SI的活動端接電源VCC ；
接收端LED接ロ電路包括第一發光二級管Dl，第二發光二級管D2，第四發光二級管D4，第五發光二級管D5，第六發光二級管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。第一發光二級管Dl的陽極與第二發光二級管D2的陽極連接並接電源VCC，第一發光二級管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，第四發光二級管D4的陽極接電源VCC，第四發光二級管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，第五發光二級管D5的陽極與第六發光二級管D6的陽極連接並接電源VCC，第五發光二級管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；
接收端蜂鳴器接口電路包括蜂鳴器U4，NPN三極體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三極體Q的集電極連接，NPN三極體Q的發射極接地，NPN三極體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；
接收端RS232串行接口電路包括物理層晶片U6，第十六濾波電容C16，第十七倍壓電荷泵電容C17，第十八倍壓電荷泵電容C18，第十九濾波電容C19，第二十濾波電容C20，RS232接口電路9針接口 DB9 ;所述的物理層晶片U6的型號為MAX3232 ;第十七倍壓電荷泵電容C17的正極與物理層晶片U6的I腳連接，第十七倍壓電荷泵電容C17的負極與物理層晶片U6的3腳連接，第十六濾波電容C16的正極與物理層晶片U6的2腳連接，第十六濾波電容C16的負極接地，第十八倍壓電荷泵電容C18的正極與物理層晶片U6的4腳連接，第十八倍壓電荷泵電容C18的負極與物理層晶片U6的5腳連接，第十九濾波電容C19的負極與物理層晶片U6的6腳連接，第十九濾波電容C19的正極接地，物理層晶片U6的9腳與微控制器Ul的I腳連接，物理層晶片U6的10腳與微控制器Ul的2腳連接，物理層晶片U6的8腳與RS232接口電路9針接口 DB9的3腳連接，物理層晶片U6的7腳與RS232接口電路9針接口 DB9的2腳連接，物理層晶片U6的15腳、第二十濾波電容C20的一端接地，物理層晶片U6的16腳、第二十濾波電容C20的另一端接電源VCC，RS232接口電路9針接口 DB9的9腳接地，物理層晶片U6的11腳、12腳、13腳、14腳懸空，RS232接口電路9針接口 DB9的I腳、4腳、5腳、6腳、7腳、8腳懸空。本發明的有益效果
(1)針對性強，專門用於遠距離無線傳感器通信網絡；
(2)採用增強型51內核的嵌入微處理器430/868/915MHZ三段單片無線收發晶片，成本低，性能好；
(3)超低功耗，可電池供電。


圖I為無線傳感器網絡的發展歷史；
圖2為完整超遠距離無線傳感器網絡的結構示意 圖3為本發明的電路模塊示意圖；圖4為接收端最小系統外圍電路的電路不意 圖5為接收端天線阻抗匹配電路的電路示意 圖6為接收端數據存儲電路的電路示意 圖7為接收端調試接口電路的電路示意 圖8為接收端電源穩壓電路的電路示意 圖9為接收端LED接口電路的電路示意 圖10為接收端蜂鳴器接口電路的電路示意 圖11為RS232串行接口電路的電路示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步說明。如圖2所示，完整的超遠距離無線傳感器網絡電路包括接收端和若干個發送端，接收端包括接收端微控制器1-9、接收端最小系統外圍電路1-1、接收端天線阻抗匹配電路1-2、接收端數據存儲電路1-3、接收端調試接口電路1-4、接收端電源穩壓電路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。發送端包括發送端微控制器2-10、發送端最小系統外圍電路2-1、發送端天線阻抗匹配電路2-2、發送端數據存儲電路2-3、發送端調試接口電路2-4、溫溼度傳感器電路2-5、發送端電源穩壓電路2-6、發送端LED接口電路2-7、發送端蜂鳴器接口電路2_8、繼電器接口電路2_9。當超遠距離無線傳感器網絡發送端電路工作時，發送端微控制器通過不斷的讀取溫溼度傳感器的數據進行處理，然後通過阻抗天線發送出模擬數據信號，同時檢測溫溼度有無超出設定的範圍，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送端微控器均採用Nordic VLSI公司的型號為nRF9E5的晶片。如圖3所示，超遠距離無線傳感器網絡接收端包括接收端微控制器1-9、接收端最小系統外圍電路1-1、接收端天線阻抗匹配電路1-2、接收端數據存儲電路1-3、接收端調試接口電路1-4、接收端電源穩壓電路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。如圖4所示，接收端最小系統外圍電路1-1包括外部提供的基準電流引腳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的一端連接並與電源VCC連接，微控制器Ul的5腳與第八濾波電容C8的另一端連接並接地，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腳通過溫溼度傳感器讀出溫溼度數據，然後經過數據處理後從微控制器Ul的模擬天線輸出口 20腳、21腳輸出模擬數位訊號，經過接收端天線阻抗匹配電路1-2經由50歐阻抗天線接口發送出溫溼度數據。如圖5所示，接收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，接收端數據存儲電路1-3包括存儲晶片U2，第五電阻R5，第四電阻R4，第i^一濾波電容C11。所述的存儲晶片U2型號為25LC320 ;存儲晶片U2的I腳與微控制器Ul的13腳連接，存儲晶片U2的2腳與微控制器Ul的11腳連接，存儲晶片U2的6腳與微控制器Ul的12腳連接，存儲晶片U2的5腳與微控制器Ul的10腳連接，存儲晶片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的兩端與存儲晶片U2的3腳和4腳連接，存儲晶片U2的4腳接地連接，第四電阻R4另一端與存儲晶片U2的7腳連接，第i^一濾波電容Cll的另一端接地連接；接收端數據存儲電路1-3遵循SPI協議，用於存儲接收端微控制器的程序。如圖7所示，接收端調試接口電路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 9Π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。接收端調試接口電路1-4採用了 JTAG的接口，便於仿真調試，同時把接收端微控制器的所有可用引腳都引出，便於硬體調試。如圖8所示，接收端電源穩壓電路1-5包括USBJ3，單刀單擲開關S2，單刀雙擲開關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，普通二極體D3，穩壓晶片U3，第二i^一濾波電解電容C21，第二十二濾波電容C22，電池J5。所述的穩壓晶片U3的型號為3. 3V穩壓晶片AMS1117，普通二極體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S2的一端連接，單刀單擲開關S2的另一端與保險絲F的一端連接，保險絲F的另一端與穩壓晶片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，穩壓晶片U3的2腳與普通二極體D3的陽極連接，普通二極體D3的陰極接地連接，穩壓晶片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SI的活動端接電源VCC ;穩壓晶片U3把USBJ3 口的5V電壓轉化為穩定的3. 3V電壓輸出給微控制器Ul，同時本電路也提供電池J5供給3. 3V的電壓。如圖9所示，接收端LED接口電路1_6包括第一發光二級管Dl，第二發光二級管D2，第四發光二級管D4，第五發光二級管D5，第六發光二級管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。第一發光二級管Dl的陽極與第二發光二級管D2的陽極連接並接電源VCC，第一發光二級管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，第四發光二級管D4的陽極接電源VCC，第四發光二級管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，第五發光二級管D5的陽極與第六發光二級管D6的陽極連接並接電源VCC，第五發光二級管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10所示，接收端蜂鳴器接口電路1-7包括蜂鳴器U4，NPN三極體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三極體Q的集電極連接，NPN三極體Q的發射極接地，NPN三極體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11所示，接收端RS232串行接口電路1-8包括物理層晶片U6，第十六濾波電容C16，第十七倍壓電荷泵電容C17，第十八倍壓電荷泵電容C18，第十九濾波電容C19，第二十濾波電容C20，RS232接口電路9針接口 DB9 ;所述的物理層晶片U6的型號為MAX3232 ;第十七倍壓電荷泵電容C17的正極與物理層晶片U6的I腳連接，第十七倍壓電荷泵電容C17的負極與物理層晶片U6的3腳連接，第十六濾波電容C16的正極與物理層晶片U6的2腳連接，第十六濾波電容C16的負極接地，第十八倍壓電荷泵電容C18的正極與物理層晶片U6的4腳連接，第十八倍壓電荷泵電容C18的負極與物理層晶片U6的5腳連接，第十九濾波電容C19的負極與物理層晶片U6的6腳連接，第十九濾波電容C19的正極接地，物理層晶片U6的9腳與微控制器Ul的I腳連接，物理層晶片U6的10腳與微控制器Ul的2腳連接，物理層晶片U6的8腳與RS232接口電路9針接口 DB9的3腳連接，物理層晶片U6的7腳與RS232接口電路9針接口 DB9的2腳連接，物理層晶片U6的15腳、第二十濾波電容C20的一端接地，物理層晶片U6的16腳、第二十濾波電容C20的另一端接電源VCC，RS232接口電路9針接口 DB9的9腳接地，物理層晶片U6的11腳、12腳、13腳、14腳懸空，RS232接口電路9針接口 DB9的I腳、4腳、5腳、6腳、7腳、8腳懸空。第十七倍壓電荷泵電容C17採用I μ F/50V的X7R電容，第十六濾波電容C16採用O. I μ F/50V的X7R電容，用於對物理層晶片U6電源進行濾波，第十八倍壓電荷泵電容C18採用111 /5(^的乂71 電容，第十九濾波電容C19採用O. I μ F/50V的X7R電容，用於對物理層晶片U6電源進行濾波，第二十濾波電容C20採用O. I μ F/50V的X7R電容，用來對RS232接口電源部分進行濾波，接收端RS232 串口行接口電路用於接收端微控制器與上位機進行數據傳輸。本發明的工作過程為單刀單擲開關S2閉合併且單刀雙擲開關擲向穩壓晶片U3的一端時，3. 3V電源開始給接收端微控制器、接收端數據存儲晶片、接收端發光二極體、接收端蜂鳴器、接收端RS232收發器供電。接收端微控制器Ul上電，同時發光二極體D4發光，指^^上電成功，微控制器Ui中程序開始運彳丁，接收端微控制器內部I旲塊初始化完成後，接收端微控制器通過不斷的接受從發送端微控制器發送過來的有效數據，然後進行處理，當所轉換出的數據滿足一定的協議時，通過相應的協議把模擬信號轉換為數位訊號，然後把處理後的溫溼度數據通過接收端RS232收發器從串口發送給PC，同時接收端微控制器Ul通過中斷檢測是否有從PC端發送過來控制指令，當從PC端發送過來控制指令滿足一定的協議時，則把指令轉換為相應的數據信息，然後把數據通過接收端微控制器Ul的模擬天線輸出引腳經過接收端阻抗匹配電路輸出到50歐阻抗天線發送出控制指令數據信息，從而實現PC端通過接收端發送指令給發送端實時控制溫溼度的變化。
權利要求
1.一種超遠距離無線傳感器網絡電路接收端，其特徵在於包括接收端微控制器、接收端最小系統外圍電路、接收端天線阻抗匹配電路、接收端數據存儲電路、接收端調試接ロ電路、接收端電源穩壓電路、接收端LED接ロ電路、接收端蜂鳴器接ロ電路、接收端RS232串行接ロ電路，所述的接收端微控制器採用Nordic VLSI公司的型號為nRF9E5的晶片， 接收端最小系統外圍電路包括外部提供的基準電流引腳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的一端連接並與電源VCC連接，微控制器Ul的5腳與第八濾波電容C8的另一端連接並接地，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的另ー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； 接收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Cl5，第十二濾波電容Cl2，50歐阻抗匹配天線接ロ，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的另ー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歐阻抗匹配天線接ロ的一端連接，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； 接收端數據存儲電路包括存儲晶片U2，第五電阻R5，第四電阻R4，第十一濾波電容Cl I，所述的存儲晶片U2型號為25LC320 ;存儲晶片U2的I腳與微控制器Ul的13腳連接，存儲晶片U2的2腳與微控制器Ul的11腳連接，存儲晶片U2的6腳與微控制器Ul的12腳連接，存儲晶片U2的5腳與微控制器Ul的10腳連接，存儲晶片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的兩端與存儲晶片U2的3腳和4腳連接，存儲晶片U2的4腳接地連接，第四電阻R4另一端與存儲晶片U2的7腳連接，第十一濾波電容Cll的另一端接地連接； 接收端調試接ロ電路包括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； 接收端電源穩壓電路包括USBJ3，單刀單擲開關S2，單刀雙擲開關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，普通ニ極管D3，穩壓晶片U3，第二i^一濾波電解電容C21，第二十二濾波電容C22，電池J5，所述的穩壓晶片U3的型號為3. 3V穩壓晶片AMS1117，普通ニ極管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S2的一端連接，單刀單擲開關S2的另一端與保險絲F的一端連接，保險絲F的另一端與穩壓晶片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，穩壓晶片U3的2腳與普通ニ極管D3的陽極連接，普通ニ極管D3的陰極接地連接，穩壓晶片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SI的ー個接頭連接，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SI的另外ー個接頭與電池J5的正極連接，電池J5的負極接地連接，單刀雙擲開關SI的活動端接電源VCC ； 接收端LED接ロ電路包括第一發光二級管Dl，第二發光二級管D2，第四發光二級管D4，第五發光二級管D5，第六發光二級管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，第一發光二級管Dl的陽極與第二發光二級管D2的陽極連接並接電源VCC，第一發光二級管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，第四發光二級管D4的陽極接電源VCC，第四發光二級管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，第五發光二級管D5的陽極與第六發光二級管D6的陽極連接並接電源VCC，第五發光二級管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； 接收端蜂鳴器接ロ電路包括蜂鳴器U4, NPN三極體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三極體Q的集電極連接，NPN三極體Q的發射極接地，NPN三極體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的另ー端與微控制器Ul的3腳連接； 接收端RS232串行接ロ電路包括物理層晶片U6，第十六濾波電容C16，第十七倍壓電荷泵電容C17，第十八倍壓電荷泵電容C18，第十九濾波電容C19，第二十濾波電容C20，RS232接ロ電路9針接ロ DB9 ;所述的物理層晶片U6的型號為MAX3232 ;第十七倍壓電荷泵電容C17的正極與物理層晶片U6的I腳連接，第十七倍壓電荷泵電容C17的負極與物理層晶片U6的3腳連接，第十六濾波電容C16的正極與物理層晶片U6的2腳連接，第十六濾波電容C16的負極接地，第十八倍壓電荷泵電容C18的正極與物理層晶片U6的4腳連接，第十八倍壓電荷泵電容C18的負極與物理層晶片U6的5腳連接，第十九濾波電容C19的負極與物理層晶片U6的6腳連接，第十九濾波電容C19的正極接地，物理層晶片U6的9腳與微控制器Ul的I腳連接，物理層晶片U6的10腳與微控制器Ul的2腳連接，物理層晶片U6的8腳與RS232接ロ電路9針接ロ DB9的3腳連接，物理層晶片U6的7腳與RS232接ロ電路9針接ロ DB9的2腳連接，物理層晶片U6的15腳、第二十濾波電容C20的一端接地，物理層晶片U6的16腳、第二十濾波電容C20的另一端接電源VCC，RS232接ロ電路9針接ロ DB9的9腳接地，物理層晶片U6的11腳、12腳、13腳、14腳懸空，RS232接ロ電路9針接ロ DB9的I腳、4腳、5腳、6腳、7腳、8腳懸空。
全文摘要
本發明公布了一種超遠距離無線傳感器網絡電路。本發明包括接收端微控制器、接收端最小系統外圍電路、接收端天線阻抗匹配電路、接收端數據存儲電路、接收端調試接口電路、接收端電源穩壓電路、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。本發明具有針對性強，專門用於遠距離無線傳感器通信網絡；採用增強型51內核的嵌入微處理器430/868/915MHz三段單片無線收發晶片，成本低，性能好；超低功耗，可電池供電的優點。
文檔編號H04W84/18GK102802279SQ201210271708
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者曾虹, 吳卿, 韓騰飛, 夏曉文, 陳浙聖, 費晨曦, 梁佳 申請人:杭州電子科技大學