基於無線傳感網的環境監測裝置的製作方法
2023-10-17 23:03:39
專利名稱：基於無線傳感網的環境監測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型提供一種農業溫室大棚環境監測感知的無線傳感器，具體涉及集溫溼度採集、光照度採集為一體，同時結合無線傳感網技術的，採用電池供電的環境監測裝置。
背景技術：
目前農業溫室大棚環境的各類環境監測設備基本都是採用有線的方式連接監測器系統，實現數據的傳送，雖然對於傳感器設備和監測器系統來說，這是非常可靠及穩定的通信方式，但有線方式還是有著很多的不足，普通的在線方式傳感器採集的溫溼度數據傳遞到計算機時，必須經過三次模擬量到數字量的信號轉換過程，而每次轉換都肯定產生精度誤差，最終有效數據結果精度低、誤差大，其次採用有線方式需要走橋架、布線、配電等， 拆卸也不方便，工程施工量很大。
實用新型內容本實用新型的目的是針對當前現有技術的諸多不足，提供一款集電池供電、超低功耗、傳感器採集、無線網絡傳輸於一體的基於無線傳感網的環境監測裝置。為了實現上述目的，本實用新型基於無線傳感網的環境監測裝置，包括無線收發模塊、傳感器信號採集模塊、數據處理模塊、電源模塊和人機接口模塊，所述傳感器信號採集模塊與數據處理模塊相連接，將檢測到的信號傳輸給數據處理模塊，上述傳感器信號採集模塊包括溫溼度傳感器和光照度傳感器，所述數據處理模塊還與人機接口模塊相連接， 接收人機接口模塊傳輸的控制信號，並將處理後的信號傳輸給人機接口模塊進行顯示，數據處理模塊還與無線收發模塊相連接，電源模塊為整個裝置提供電源。作為本實用新型的進一步改進，無線收發模塊包括中國頻段780MHZ無線收發晶片和基於STM32超低功耗32位微控制器；作為本實用新型的進一步改進，數據處理控制模塊採用TI公司的16位超低功耗單片機 MSP430F425 ；作為本實用新型的進一步改進，溫溼度傳感器為SHTlO數字溫溼度傳感器，光照度傳感器BPW21數字光照度傳感器；作為本實用新型的進一步改進，人機接口模塊包括按鍵、IXD段式液晶顯示器；作為本實用新型的進一步改進，電源模塊包括3. 6V鋰亞電池和電源處理電路。採用上述結構，克服傳統布線成本高，難度大，不安全等問題，超低功耗處理，無線數據傳輸採用超低功耗的無線傳感網通信協議棧，自動組建網絡，定時、定量工作，有效保證網絡的有效性和低功耗，信號採集採用階段採集方案，採集時間可設定，自由靈活，大大降低了工作量。
結合附圖對本實用新型作進一步說明。[0013]圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為光照傳感器採集電路原理圖。圖3為溫溼度傳感器採集電路原理圖。圖4為無線收發模塊的接口示意圖。圖5為信號處理流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進一步描述。圖1是本實用新型結構示意圖，包括數據處理模塊、人機接口模塊、傳感器信號採集模塊、電源模塊和無線收發模塊，數據處理模塊採用TI公司的16位超低功耗單片機 MSP430F425為核心，430的超低功耗可使得整機靜態功耗小於3uA，內部集成16位ADC，帶 LCD驅動，同時具有一個UART和無線收發模塊進行數據交換；人機接口模塊包括按鍵、LCD 段式液晶顯示器，其中LCD段式液晶顯示器用以在某些場合需要在現場直接觀看當前的採集數據，是人機互動最直接的一個模塊，本設計作為選配部件。按鍵是作為人機互動的操作部件，主要用於在調試或參數設定的場合，也是本傳感器數據採集上送的觸發設備；傳感器信號採集模塊包括溫溼度傳感器和光照度傳感器，其中溫溼度傳感器是SHTlO數字溫溼度傳感器通過數據處理模塊處理當前溫溼度數據，採取4線制結構。光照度傳感器中探頭採用德國進口的原裝矽光電池，穩定性好，光照數據採集精度高等優點，通過數據處理模塊的 16位ADC採集，計算，轉化數字光照數據。圖2是光照度傳感器電路示意圖，採用低功耗運放TLC27L2，光照度採用定時採集的方式來省電，利用數據處理模塊的管腳Pl. 6提供運放的電源，這樣控制運放的供電達到省電，在軟體上採取快速讀取ADC後立刻關掉運放的供電電源，達到以最快的速度讀取光照度數據。模擬量信號通過接數據處理模塊的11+和II-，送單片機採集。R9和C5是阻容濾波，保證信號的穩定性。圖3是溫溼度傳感器的電路示意圖，通過數據處理模塊的P2. 1管腳控制對傳感器的供電，然後通過對SHTSDA (P1.7)和SHTSCK (P2. 0)的腳的編程來讀取當前溫溼度數據。圖4是數據處理模塊和無線收發模塊的接口電路示意圖，無線收發模塊通過置低HancHn腳以握手的方式來喚醒溫溼度傳感器和光照度傳感器，然後通過T)(D和RXD以 UART9600的方式發送數據，發送結束後自動進入休眠狀態，溫溼度傳感器和光照度傳感器接收到數據，解析處理後回送數據，也是採用握手的方式，發送數據放置發送緩衝器後，置低HandOut腳延時5MS，保證無線模塊徹底甦醒過來後，立即以一定的波特率(也是9600)發送數據，發送數據結束後立刻進入休眠。圖5是信號處理流程，平時處在睡眠狀態，從而有效得達到省電效果，只有在外界或內部定時器的作用下才能被喚醒，喚醒後處理各個模塊數據並發送出去。本實用新型不局限於上述實施方式，應當指出，對於本領域普通的技術人員來說， 在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干變形和改進，均屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種基於無線傳感網的環境監測裝置，其特徵在於包括無線收發模塊、傳感器信號採集模塊、數據處理模塊、電源模塊和人機接口模塊，所述傳感器信號採集模塊與數據處理模塊相連接，將檢測到的信號傳輸給數據處理模塊；所述數據處理模塊還與人機接口模塊相連接，接收人機接口模塊傳輸的控制信號，並將處理後的信號傳輸給人機接口模塊進行顯示；所述數據處理模塊還與無線收發模塊相連接，所述電源模塊為整個裝置提供電源。
2.根據權利要求1所述的基於無線傳感網的環境監測裝置，其特徵在於所述無線收發模塊包括中國頻段780MHZ無線收發晶片和基於STM32超低功耗32位微控制器。
3.根據權利要求1所述的的基於無線傳感網的環境監測裝置，其特徵在於所述數據處理模塊採用TI公司的16位超低功耗單片機。
4.根據權利要求1、2或3所述的的基於無線傳感網的環境監測裝置，其特徵在於所述傳感器信號採集模塊包括溫溼度傳感器和光照度傳感器，其中溫溼度傳感器為SHTlO數字溫溼度傳感器，光照度傳感器為BPW21數字光照度傳感器。
5.根據權利要求1、2或3所述的的基於無線傳感網的環境監測裝置，其特徵在於所述人機接口模塊包括按鍵、IXD段式液晶顯示器。
6.根據權利要求1、2或3所述的的基於無線傳感網的環境監測裝置，其特徵在於所述電源模塊包括3. 6V鋰亞電池和電源處理電路。
專利摘要本實用新型公開了一種基於無線傳感網的環境監測裝置，包括無線收發模塊、傳感器信號採集模塊、數據處理模塊、電源模塊和人機接口模塊，所述傳感器信號採集模塊與數據處理模塊相連接，將檢測到的信號傳輸給數據處理模塊，上述傳感器信號採集模塊包括溫溼度傳感器和光照度傳感器，所述數據處理模塊還與人機接口模塊相連接，接收人機接口模塊傳輸的控制信號，並將處理後的信號傳輸給人機接口模塊進行顯示，數據處理模塊還與無線收發模塊相連接，實現了無線通信功能，解決傳統有線形式存在的問題，同時大大降低了工作量。
文檔編號G01J1/00GK202033487SQ201120032388
公開日2011年11月9日 申請日期2011年1月30日 優先權日2011年1月30日
發明者施春濤, 李振 申請人:南京瀚之顯電子科技有限公司