基于单片机的多数据采集无线射频节点的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数据采集系统，特别涉及一种基于单片机的多数据采集无线射频节点系统。
【背景技术】
[0002]射频节点由耦合元件及芯片组成，利用自动识别技术，通过射频信号辨识目标并获得数据。并且，可集成其他传感器作为辅助工具，提供更多可利用的信息。综上所述，射频节点是以射频识别作为基本功能，并包含其他传感器提供辅助功能的设备。依据节点供电方式的不同，射频节点可以分为有源射频节点、射频节点和半无源射频节点。有源射频节点内装有电池，无源射频节点没有内装电池，半无源射频节点部分依靠电池工作。短距离射频识别产品不怕油溃、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中持续工作，性能良好。长距射频识别产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种结合单片机技术、射频识别技术(RFID)、温湿度传感器、气体传感器等设备，制作一款新型射频节点，包括发送端节点和接收端节点。
[0004]本发明的目的是这样实现的:
一种基于单片机的多数据采集无线射频节点，包括硬件电路，发送端，接收端，其特征在于:硬件电路主要由6部分组成:单片机及其最小系统、RFID射频模块、温湿度传感器、气体传感器、低电压报警电路、串口通信电路；发送端分为五个部分:单片机、RFID射频模块、DHT11温湿度传感器、MQ-2气体传感器、低压报警电路；接收端分为四个部分:单片机、RFID射频模块、串口通信模块、低压报警电路。
[0005]所述单片机采用低功耗芯片STC12LE5604AD，RFID射频模块采用NRF24L01作为射频芯片并采用无线射频技术发送数据，与包含阅读器的接收节点进行实时通信。
[0006]所述发送端中单片机作为控制核心；RFID射频模块可以完成发送端和接收端的射频识别；DHT11温湿度传感器主要完成对环境温度湿度的监测，MQ-2气体传感器主要完成对环境气体浓度的监测；低压报警电路可以提醒使用者在使用电池供电时及时更换电池，以免使节点无法正常工作。
[0007]所述接收端中单片机作为控制核心；RFID射频I旲块可以完成发送端和接收端的射频识别；串口通信可以把数据发送至上位机显示；低压报警电路可以提醒使用者在使用电池供电时及时更换电池，以免使节点无法正常工作。
[0008]所述低电压报警电路的主要核心器件是一个TL431电压基准芯片，芯片共有3个管脚，跟普通的三极管类似。低电压报警电路的作用是在电池电压较低、节点电路无法正常工作时，给使用者提示，及时更换电池。
[0009]所述整个系统工作时，分为发送端节点和接收端节点；发送端置于环境中，通过DHT11、MQ-2分别监测环境温湿度和气体浓度，在接收到正确的验证数据后，发送数据包到接收端；其工作过程为:单片机初始化一〉NRF24L01初始化一〉检测温湿度传感器、气体传感器数据并处理一〉转为接收模式，等待验证数据一〉验证数据正确后，转为发送模式一>发送数据一〉完成；接收端系统启动后，发送验证数据，正确后转为接收模式，接收来自发送端的数据，并将数据发送至上位机；工作过程如下:单片机初始化一〉串口初始化一>NRF24L01初始化一〉发送模式，发送验证信息一〉转为接收模式，等待数据一〉数据接收完成一〉读取缓存区数据，通过串口发送至上位机一〉显示一〉结束。
[0010]本发明基于单片机的射频节点硬件电路主要由6部分组成:单片机及其最小系统、RFID射频模块、温湿度传感器、气体传感器、低电压报警电路、串口通信电路。本发明采用低功耗芯片STC12LE5604AD，RFID射频模块采用NRF24L01作为射频芯片并采用无线射频技术发送数据，与包含阅读器的接收节点进行实时通信；利用DHT11温湿度传感器监测环境温度与湿度，并发送至上位机显示；利用MQ-2气体传感器检测环境气体浓度，并发送至上位机显示；根据程序设定，当发送端节点未被检测到时，接收端节点可进行报警提示，并在上位机上显示。
[0011 ] 本发明的优点和效果:
本发明基于单片机的多数据采集无线射频节点可以实现采集环境温度、湿度、气体浓度等重要信息，并进行无线传输，最终达到数据分析的功能。该射频节点模块可广泛应用于物流仓储、医疗环境监控及药物安全存放等领域，有着十分广阔的应用前景。
【附图说明】
[0012]图1为RFID射频发送端节点总体设计框图；
图2为RFID射频接收端节点总体设计框图；
图3为报警电路原理图；
图4为主程序流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
结合图1，图1为RFID射频发送端节点总体设计框图。发送端分为五个部分，其中，单片机作为控制核心；RFID射频模块可以完成发送端和接收端的射频识别；DHT11温湿度传感器主要完成对环境温度湿度的监测，MQ-2气体传感器主要完成对环境气体浓度的监测；低压报警电路可以提醒使用者在使用电池供电时及时更换电池，以免使节点无法正常工作。
[0014]结合图2，图2为RFID射频接收端节点总体设计框图。接收端分为四个部分，其中，单片机作为控制核心；RFID射频模块可以完成发送端和接收端的射频识别；串口通信可以把数据发送至上位机显示；低压报警电路可以提醒使用者在使用电池供电时及时更换电池，以免使节点无法正常工作。
[0015]结合图3，图3为报警电路原理图。低电压报警电路的作用是在电池电压较低、节点电路无法正常工作时，给使用者提示，及时更换电池。报警电路的主要核心器件是一个TL431电压基准芯片，芯片共有3个管脚，跟普通的三极管类似，当高于规定电压时，TL431的第3管脚有下拉电流，LED发光，表示电池正常；当电压低于规定电压时，TL431的第三脚没有下拉电流，三极管Q1不导通，此时三极管Q2会导通，蜂鸣器报警。
[0016]结合图4，图4为主程序流程图。整个系统工作时，分为发送端节点和接收端节点。发送端置于环境中，通过DHT11、MQ-2分别监测环境温湿度和气体浓度，在接收到正确的验证数据后，发送数据包到接收端。其工作过程为:单片机初始化一〉NRF24L01初始化一〉检测温湿度传感器、气体传感器数据并处理一〉转为接收模式，等待验证数据一〉验证数据正确后，转为发送模式一〉发送数据一〉完成；接收端系统启动后，发送验证数据，正确后转为接收模式，接收来自发送端的数据，并将数据发送至上位机。工作过程如下:单片机初始化一〉串口初始化一〉NRF24L01初始化一〉发送模式，发送验证信息一〉转为接收模式，等待数据一〉数据接收完成一〉读取缓存区数据，通过串口发送至上位机一〉显示一〉结束。
【主权项】
1.一种基于单片机的多数据采集无线射频节点，包括硬件电路，发送端，接收端，其特征在于:硬件电路主要由6部分组成:单片机及其最小系统、RFID射频模块、温湿度传感器、气体传感器、低电压报警电路、串口通信电路；发送端分为五个部分:单片机、RFID射频模块、DHT11温湿度传感器、MQ-2气体传感器、低压报警电路；接收端分为四个部分:单片机、RFID射频模块、串口通信模块、低压报警电路。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多数据采集无线射频节点，其特征在于:所述单片机采用低功耗芯片STC12LE5604AD，RFID射频模块采用NRF24L01作为射频芯片并采用无线射频技术发送数据，与包含阅读器的接收节点进行实时通信。3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多数据采集无线射频节点，其特征在于:发送端中单片机作为控制核心；RFID射频模块可以完成发送端和接收端的射频识别；DHT11温湿度传感器主要完成对环境温度湿度的监测，MQ-2气体传感器主要完成对环境气体浓度的监测；低压报警电路可以提醒使用者在使用电池供电时及时更换电池，以免使节点无法正常工作。4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多数据采集无线射频节点，其特征在于:接收端中单片机作为控制核心；RFID射频模块可以完成发送端和接收端的射频识别；串口通信可以把数据发送至上位机显示；低压报警电路可以提醒使用者在使用电池供电时及时更换电池，以免使节点无法正常工作。5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多数据采集无线射频节点，其特征在于:低电压报警电路的核心器件是一个TL431电压基准芯片，芯片共有3个管脚。6.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多数据采集无线射频节点，其特征在于:整个系统工作时，分为发送端节点和接收端节点；发送端置于环境中，通过DHT11、MQ-2分别监测环境温湿度和气体浓度，在接收到正确的验证数据后，发送数据包到接收端；其工作过程为:单片机初始化一〉NRF24L01初始化一〉检测温湿度传感器、气体传感器数据并处理一〉转为接收模式，等待验证数据一〉验证数据正确后，转为发送模式一〉发送数据一〉完成；接收端系统启动后，发送验证数据，正确后转为接收模式，接收来自发送端的数据，并将数据发送至上位机；工作过程如下:单片机初始化一〉串口初始化一〉NRF24L01初始化一>发送模式，发送验证信息一〉转为接收模式，等待数据一〉数据接收完成一〉读取缓存区数据，通过串口发送至上位机一〉显示一〉结束。
【专利摘要】<b>本发明公开了一种结合单片机技术、射频识别技术（RFID）、温湿度传感器、气体传感器等设备，制作一款新型射频节点，包括发送端节点和接收端节点。硬件电路主要由6部分组成：单片机及其最小系统、RFID射频模块、温湿度传感器、气体传感器、低电压报警电路、串口通信电路。本发明采用低功耗芯片STC12LE5604AD，RFID射频模块采用NRF24L01作为射频芯片并采用无线射频技术发送数据，与包含阅读器的接收节点进行实时通信；利用DHT11温湿度传感器监测环境温度与湿度，并发送至上位机显示；利用MQ-2气体传感器检测环境气体浓度，并发送至上位机显示；根据程序设定，当发送端节点未被检测到时，接收端节点可进行报警提示，并在上位机上显示。</b>
【IPC分类】G08C17/02
【公开号】CN105488970
【申请号】CN201410472354
【发明人】李相武, 王瑛, 李忠喜
【申请人】哈尔滨恒誉名翔科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月17日