專利名稱：以增量推數據傳送的低功耗無線傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線傳感器領域，特別涉及一種采用増量推數據傳送方式的低功耗ZigBee無線傳感器。
背景技術：
采用ZigBee技術的無線傳感器，利用ZigBee的低功耗性，能使電池具有較長的使用壽命，成為具有實用價值的無線傳感器。當ZigBee無線傳感器應用在實時監控系統吋， 為保證告警響應的及時性，需要進行高占空比的密集的數據感知采集(如每分鐘一次)。傳統的方法是每次采集的數據都傳送，這將花費大量的電池電カ，嚴重縮短電池使用壽命，需頻繁更換電池，甚至使ZigBee無線傳感器喪失使用價值。當被感知量屬于緩慢變化的慣性量(如室溫)吋，沿時間軸有大量的重復數據或近似數據被發送，針對此種應用，在保證感知精度和告警響應及時性的前提下，大量減少重復數據和近似數據的發送次數，有效地節省電池電力，延長電池的使用壽命，尋求ー種采用増量推數據傳送方式的低功耗ZigBee無線傳感器成為該領域技術人員的追求目標。
發明內容本實用新型的任務是提供一種以增量推數據傳送的低功耗ZigBee無線傳感器，通過線路配置，在保證感知精度和告警響應及時性的前提下，大量減少重復數據和近似數據的發送次數，有效地節省電池電力，延長電池的使用壽命。本實用新型的技術解決方案如下ー種以增量推數據傳送的低功耗無線傳感器，為ZigBee無線傳感器，所述ZigBee無線傳感器的線路配置包括主處理器芯片(U1)、溫濕度傳感器芯片(U2)、電源管理芯片(U3)、電源濾波電路(Zl)以及ZigBee通信模塊(Tl)；所述主處理器芯片(Ul)通過IIC接ロ引腳Pl. O、Pl. I與溫濕度傳感器芯片(U2)的Iic接ロ引腳SCL/DATA連接，獲取溫濕度數據；所述溫濕度傳感器芯片(U2)的引腳VDD由5V電源供電，實時感知采集溫濕度數據；所述溫濕度傳感器芯片(U2)的引腳GND接地；所述主處理器芯片(Ul)通過TTL串ロ引腳P3. 4、P3. 5分別與ZigBee通信模塊(Tl)的TTL串ロ引腳D0UT/DIN連接；所述主處理器芯片(Ul)的引腳Pl. 3與電源管理芯片(U3)的引腳HSON連接；所述主處理器芯片(Ul)的引腳AVcc、DVcc、VeREF+連接濾波電路(Z1)，濾波電路(Zl)連接電源管理芯片(U3)的引腳SW2 ;所述主處理器芯片(Ul)的引腳AVss, DVss, VREF-接地；所述電源管理芯片(U3)的引腳Vmax接入5V電源，電源管理芯片(U3)的引腳HSO連接ZigBee通信模塊(Tl)的引腳VCC，電源管理芯片(U3)的引腳GND接地，電源管理芯片(U3)通過引腳SW2給主處理器芯片(Ul)供電，電源管理芯片(U3)通過引腳HSO給ZigBee通信模塊(Tl)供電，引腳HSO的3. 3V輸出受引腳HSON輸入信號的控制；[0010]所述ZigBee通信模塊(Tl)通過芯片上的天線端子與天線連接。所述主處理器芯片為MPU芯片。本實用新型的一種以增量推數據傳送的低功耗ZigBee無線傳感器用于監測慣性感知量吋，采用增量推模式數據傳送方式，由于傳統的ZigBee無線傳感器被感知量變化緩慢，需要較長時間才能發生一次達到閾值的變化，而本實用新型的ZigBee無線傳感器在這段時間內的數據都將不傳送，可以節省大量的數據傳送耗電，采樣數據越穩定，節電并延長電池壽命效果越顯著。
圖I是本實用新型的一種以增量推數據傳送的低功耗ZigBee無線傳感器的線路 圖。附圖標記Ul為主處理器MPU芯片，U2為溫濕度傳感器芯片，U3為電源管理芯片，Zl為電源濾波電路，Tl為ZigBee通信模塊。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作詳細說明。參看圖1，本實用新型的一種以增量推數據傳送的低功耗無線傳感器為ZigBee無線傳感器，其線路配置主要由主處理器芯片Ul、溫濕度傳感器芯片U2、電源管理芯片U3、電源濾波電路Zl以及ZigBee通信模塊Tl組成。主處理器芯片為MPU芯片。主處理器芯片Ul通過IIC接ロ引腳Pl. O,Pl. I與溫濕度傳感器芯片U2的IIC接ロ引腳SCL/DATA連接，獲取溫濕度數據。溫濕度傳感器芯片U2的引腳VDD由5V電源供電，實時感知采集溫濕度數據。溫濕度傳感器芯片U2的引腳GND接地。主處理器芯片Ul通過TTL串ロ引腳P3. 4、P3. 5分別與ZigBee通信模塊Tl的TTL串ロ引腳D0UT/DIN連接，完成兩者之間的雙向通信。主處理器芯片Ul的引腳Pl. 3與電源管理芯片U3的引腳HSON連接。主處理器芯片Ul的引腳AVcc、DVcc、VeREF+連接濾波電路Z1，濾波電路Zl連接電源管理芯片U3的引腳SW2。主處理器芯片Ul的引腳AVss、DVss、VREF-接地。電源管理芯片U3的引腳Vmax接入5V電源，電源管理芯片U3的引腳HSO連接ZigBee通信模塊Tl的引腳VCC，電源管理芯片U3的引腳GND接地，電源管理芯片U3通過引腳SW2給主處理器芯片Ul供電，電源管理芯片U3通過引腳HSO給ZigBee通信模塊Tl供電，引腳HSO的3. 3V輸出受引腳HSON輸入信號的控制。ZigBee通信模塊Tl通過芯片上的天線端子與天線連接，完成無線信號的收發。如圖I中所示，U2是溫濕度傳感器芯片，由5V電源供電，實時感知采集溫濕度數據。Ul是主處理器MPU芯片，通過IIC接ロ引腳Pl. 0、P1. I與U2的IIC接ロ引腳SCL/DATA連接，獲取溫濕度數據。Ul通過TTL串ロ引腳P3. 4、P3. 5與Tl的TTL串ロ引腳DOUT/DIN連接，實現MPU和ZigBee通信模塊的雙向數據通信，上傳溫濕度數據，接收父節點發來的信息。Ul的引腳Pl. 3與U3的引腳HSON連接，用于向電源管理芯片U3發出對Tl的供電控制信號。Ul采用U3輸出并經過濾波電路處理的3. 3V電源供電。U3是電源管理芯片，5V電源通過弓I腳Vmax接入，通過引腳SW2給Ul供電；通過引腳HSO給Tl供電，引腳HSO的3. 3V輸出受引腳HSON輸入信號的控制。Tl是ZigBee通信模塊，Tl的引腳VCC與U3的引腳HSO連接，獲得電源，HSO引腳的3. 3V電源輸出受Ul 控制，當VCC獲得電源時Tl工作，當VCC無電吋，Tl不工作；T1的TTL串ロ引腳DOUT、DIN與Ul的TTL串ロ引腳P3. 4、Ρ3· 5連接，完成兩者之間的雙向通信；Tl通過芯片上的天線端子與天線連接，完成無線信號的收發。本實用新型的無線傳感器是ZigBee網絡中的ー個終端節點，它的父節點是ZigBee網絡中的ー個路由/協調者節點(處于長加電工作狀態)。ZigBee無線傳感器中的U2處于工作狀態，實時感知被監測量并轉換為數據；U1處于休眠狀態。Tl模塊處于斷電狀態；U3芯片處于工作狀態，電池通過U3給各個芯片供電；U1中預設的“傳送數據寄存器”中記錄上次通過ZigBee傳送出的感知數據DATASent (含時間戳)，“當前數據寄存器”中記錄前次采集的感知數據DATANowO (含時間戳)，“增量閾值寄存器”記錄被感知量増量閾值ADATAO, “休眠時間寄存器”記錄休眠時間T0。以使用普通5號電池，容量為IOOOmAH為例，每分鐘ZigBee無線傳感器喚醒一次，進行數據采集和傳送。在傳統的未采用增量推模式數據傳送方式吋，每次采集的數據都發送，每個工作周期為60. 06S，按照每個工作周期為60秒計算，每天發送1440次，每次耗電量為Q2。電池的更換周期為IOOOmAH / (O. 005729mAHX 1440) ^ 121 天。在采用增量推模式數據傳送方式時，由于被感知量是緩慢變化或很少變化的，每天需要發送數據的工作周期數量很少，可以顯著減少耗電量，延長電池更換周期。采用增量推模式數據傳送方式在保證數據精度和告警及時性情況下，電池更換周期是無增量推模式數據傳送時的I. 49倍，節電效果明顯。ZigBee無線傳感器中的傳感器件芯片處于工作狀態，實時感知被監測量并轉換為數據；MPU芯片處于休眠狀態。ZigBee通信模塊處于斷電狀態；電源管理芯片處于工作狀態，電池通過電源管理芯片給各個芯片供電。其中ZigBee通信模塊處于斷電狀態，由MPU控制為其加電、斷電，可以保證只有需要傳送數據時ZigBee通信模塊才進入工作狀態，保證每次ZigBee建立數據鏈路的耗電都是有效的耗電，避免沒有數據發送的無效的建立數據鏈路耗電。綜上所述，本實用新型的一種以增量推數據傳送的低功耗ZigBee無線傳感器用于監測慣性感知量吋，采用增量推模式數據傳送方式，由于傳統的ZigBee無線傳感器被感知量變化緩慢，需要較長時間才能發生一次達到閾值的變化，而本實用新型的ZigBee無線傳感器在這段時間內的數據都將不傳送，可以節省大量的數據傳送耗電，采樣數據越穩定，節電并延長電池壽命效果越顯著。當然，本技術領域內的一般技術人員應當認識到，上述實施例僅是用來說明本實用新型，而并非用作對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神范圍內，對上述實施例的變化、變型等都將落在本實用新型權利要求的范圍內。
權利要求1.ー種以增量推數據傳送的低功耗無線傳感器，為ZigBee無線傳感器，其特征在于所述ZigBee無線傳感器的線路配置包括主處理器芯片(U1)、溫濕度傳感器芯片(U2)、電源管理芯片(U3)、電源濾波電路(Zl)以及ZigBee通信模塊(Tl)； 所述主處理器芯片(Ul)通過IIC接ロ引腳PL 0、P1. I與溫濕度傳感器芯片(U2)的IIC接ロ引腳SCL/DATA連接，獲取溫濕度數據； 所述溫濕度傳感器芯片(U2)的引腳VDD由5V電源供電，實時感知采集溫濕度數據；所述溫濕度傳感器芯片(U2)的引腳GND接地； 所述主處理器芯片(Ul)通過！TL串ロ引腳P3. 4、P3. 5分別與ZigBee通信模塊(Tl)的TTL串ロ引腳DOUT/DIN連接；所述主處理器芯片(Ul)的引腳Pl. 3與電源管理芯片(U3)的引腳HSON連接；所述主處理器芯片(Ul)的引腳AVcc、DVcc、VeREF+連接濾波電路(Z1)，濾波電路(Zl)連接電源管理芯片(U3)的引腳SW2 ;所述主處理器芯片(Ul)的引腳AVss、DVs s、VREF-接地； 所述電源管理芯片(U3)的引腳Vmax接入5V電源，電源管理芯片(U3)的引腳HSO連接ZigBee通信模塊(Tl)的引腳VCC，電源管理芯片(U3)的引腳GND接地，電源管理芯片(U3)通過引腳SW2給主處理器芯片(Ul)供電，電源管理芯片(U3)通過引腳HSO給ZigBee通信模塊(Tl)供電，引腳HSO的3. 3V輸出受引腳HSON輸入信號的控制； 所述ZigBee通信模塊(Tl)通過芯片上的天線端子與天線連接。
2.根據權利要求I所述的以増量推數據傳送的低功耗無線傳感器，其特征在于所述主處理器芯片為MPU芯片。
專利摘要本實用新型涉及一種以增量推數據傳送的低功耗無線傳感器，其中主處理器芯片通過IIC接口引腳P1.0、P1.1與溫濕度傳感器芯片的IIC接口引腳SCL/DATA連接，獲取溫濕度數據；主處理器芯片通過TTL串口引腳P3.4、P3.5分別與通信模塊的TTL串口引腳DOUT/DIN連接；主處理器芯片的引腳P1.3與電源管理芯片的引腳HSON連接；主處理器芯片的引腳AVcc、DVcc、VeREF+連接濾波電路，濾波電路連接電源管理芯片的引腳SW2；電源管理芯片的引腳Vmax接入5V電源，同時通過引腳SW2給主處理器芯片供電，通過引腳HSO給通信模塊供電。本實用新型用于監測慣性感知量時，可以節省大量的數據傳送耗電，采樣數據越穩定，節電并延長電池壽命效果越顯著。
文檔編號H04W88/02GK202395995SQ20122002329
公開日2012年8月22日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者付根利, 保建勛, 周偉鋒, 周宙, 姚強, 張康明, 江一帆 申請人:上海集成通信設備有限公司