专利名称：一种超远距离无线传感器网络电路接收端的制作方法
技术领域：
本发明属于无线技术领域，具体涉及ー种超远距离无线传感器网络电路接收端。
背景技术：
信息时代，通信技术的发展主要集中在宽带通信技术和无线通信技术两方面。无线传感器网络技术(WSN, wireless sensor networks)是近年来发展起来的一种新型的网络通信技木。它是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究領域。它集成了传感器技术、计算机技术、通信技术等，能够实时感知、采集、传输和处理网络监控区域内各种环境和监测对象信息。无线传感器网络具有成本低、功耗小、易实现等特点，所以具有十分广阔的应用前景，可以应用于军事、环境、医疗健康、自动化生产等诸多领域。
具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。WSN以最少的成本和最大的灵活性，连接任何有通信需求的終端设备，采集数据，发送指令。若把WSN各个传感器或执行单元设备视为“豆子”，将一把“豆子”(可能100粒，甚至上千粒)任意抛撒开，经过有限的“种植时间”，就可从某一粒“豆子”那里得到其他任何“豆子”的信息作为无线自组双向通信网络，传感网络能以最大的灵活性自动完成不规则分布的各种传感器与控制节点的组网，同时具有一定的移动能力和动态调整能力。无线传感器网络是从传感器网络开始的，传感器网络经历了如图I所示的发展历程，第一代传感器网络出现在20世纪70年代，使用具有简单信息信号获取能力的传统传感器，采用点对点传输、连接传感控制器构成传感器网络；第二代传感器网络，具有获取多种信息信号的综合能力，采用串，并接ロ(如R8-232、RS-485)与传感控制器相联，构成有综合多种信息的传感器网络；第三代传感器网络出现在20世纪90年代后期和本世纪初，用具有智能获取多种信息信号的传感器，采用现场总线连接传感控制器，构成局域网络，成为智能化传感器网络；第四代传感器网络正在研究开发，目前成形并大量投入使用的产品还没有出现，用大量的具有多功能多信息信号获取能力的传感器，采用自组织无线接入网络，与传感器网络控制器连接，构成无线传感器网络。本发明所涉及的无线传感器网络就是指第四代传感器网络。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种超远距离无线传感器网络电路接收端。本发明解决其技术问题所采取的具体技术方案是
完整的超远距离无线传感器网络电路包括接收端和若干个发送端，接收端包括接收端微控制器、接收端最小系统外围电路、接收端天线阻抗匹配电路、接收端数据存储电路、接收端调试接ロ电路、接收端电源稳压电路、接收端LED接ロ电路、接收端蜂鸣器接ロ电路、接收端RS232串行接ロ电路。发送端包括发送端微控制器、发送端最小系统外围电路、发送端天线阻抗匹配电路、发送端数据存储电路、发送端调试接ロ电路、温湿度传感器电路、发送端电源稳压电路、发送端LED接ロ电路、发送端蜂鸣器接ロ电路、继电器接ロ电路。当超远距离无线传感器网络发送端电路工作时，发送端微控制器通过不断的读取温湿度传感器的数据进行处理，然后通过阻抗天线发送出模拟数据信号，同时检测温湿度有无超出设定的范围，若有超出，则通过蜂鸣器进行报警。所述的接收端微控制器和发送端微控器均采用Nordic VLSI公司的型号为nRF9E5的芯片。超远距离无线传感器网络接收端包括接收端微控制器、接收端最小系统外围电路、接收端天线阻抗匹配电路、接收端数据存储电路、接收端调试接ロ电路、接收端电源稳压电路、接收端LED接ロ电路、接收端蜂鸣器接ロ电路、接收端RS232串行接ロ电路。
接收端最小系统外围电路包括外部提供的基准电流引脚AREF，微控制器U1，第一晶振匹配电阻R1，第二限流电阻R2，第三限流电阻R3，第一晶振匹配电容Cl，第二晶振匹配电容C2，第四滤波电容C4，第五滤波电容C5，第六滤波电容C6，第七滤波电容C7，第八滤波电容C8，第九滤波电容C9，第十滤波电容C10，16MHZ无源晶振Xl ;所述的微控制器Ul的型号为nRF9E5，外部提供的基准电流引脚AREF的一端与第三限流电阻R3的一端连接，第三限流电阻R3的另一端与第九滤波电容C9的一端、第十滤波电容ClO的一端、微控器Ul的30脚连接，第九滤波电容C9的另一端与第十滤波电容ClO的另一端接地，微控制器Ul的4脚与第八滤波电容C8的一端连接并与电源VCC连接，微控制器Ul的5脚与第八滤波电容CS的另一端连接并接地，微控制器Ul的14脚与16MHZ无源晶振Xl的一端、第一晶振匹配电阻Rl的一端、第一晶振匹配电容Cl的一端连接,微控制器Ul的15脚与16MHZ无源晶振Xl的另一端、第一晶振匹配电阻Rl的另一端、第二晶振匹配电容C2的一端连接，第一晶振匹配电容Cl的另一端接地连接，第二晶振匹配电容C2的另一端接地连接，微控制器Ul的16脚与18脚、22脚、24脚、接地连接，微控制器Ul的17脚与电源VCC连接，微控制器Ul的19脚与第四滤波电容C4的一端连接，第四滤波电容C4的另一端接地连接，微控制器Ul的23脚与第二限流电阻R2的一端连接，第二限流电阻R2的另一端接地连接，微控制器Ul的25脚与电源VCC、第五滤波电容C5的一端、第六滤波电容C6的一端连接,第五滤波电容C5的另一端接地与第六滤波电容C6的另一端接地连接，微控制器Ul的31脚与第七滤波电容C7的一端连接，第七滤波电容C7的另一端接地连接；
接收端天线阻抗匹配电路包括第三阻抗匹配电容C3，第一阻抗匹配电感LI，第二阻抗匹配电感L2，第三阻抗匹配电感L3，第十三阻抗匹配电容C13，第十四阻抗匹配电容C14，第二十五滤波电容C25，第二十六滤波电容C26，第十五滤波电容C15，第十二滤波电容C12，50欧阻抗匹配天线接ロ。微控制器Ul的21脚与第三阻抗匹配电容C3的一端、第二十五滤波电容C25的一端、第一阻抗匹配电感LI的一端和第二阻抗匹配电感L2的一端连接,微控制器Ul的20脚与第三阻抗匹配电容C3的另一端、第二十六滤波电容C26的一端、第一阻抗匹配电感LI的另一端和第三阻抗匹配电感L3的一端连接，第二十五滤波电容C25的另ー端与第二十六滤波电容C26的另一端接地连接，第二阻抗匹配电感L2的另一端与第十三阻抗匹配电容C13的一端连接，第十三阻抗匹配电容C13的另一端与第十二滤波电容C12的一端和50欧阻抗匹配天线接ロ的一端连接，第十二滤波电容C12的另一端接地连接，第三阻抗匹配电感L3的另一端与第十五滤波电容C15的一端和第十四阻抗匹配电容C14的一端连接，第十五滤波电容C15的另一端接地连接，第十四阻抗匹配电容C14的另一端接地连接；
接收端数据存储电路包括存储芯片U2，第五电阻R5，第四电阻R4，第十一滤波电容Cl I。所述的存储芯片U2型号为25LC320 ;存储芯片U2的I脚与微控制器Ul的13脚连接，存储芯片U2的2脚与微控制器Ul的11脚连接，存储芯片U2的6脚与微控制器Ul的12脚连接，存储芯片U2的5脚与微控制器Ul的10脚连接，存储芯片U2的8脚与电源VCC、第四电阻R4 —端和第十一滤波电容Cll的一端连接，第五电阻R5的两端与存储芯片U2的3脚和4脚连接，存储芯片U2的4脚接地连接，第四电阻R4另一端与存储芯片U2的7脚连接，第十一滤波电容Cll的另一端接地连接；
接收端调试接ロ电路包括5X2排针JPl，第一 9X1排针Jl，第二 9X1排针J2。5X2排针JPl的I脚与微控制器Ul的10脚连接，5X2排针JPl的2脚接电源，5X2排针JPl的5脚架空，5X2排针JPl的7脚与微控制器Ul的12脚连接，5X2排针JPl的9脚与微控制器Ul 的11脚连接，5X2排针JPl的4脚、6脚、8脚、10脚均接地连接。第一 9X1排针Jl的I脚接电源，第一 9X1排针Jl的2脚与微控制器Ul的32脚连接，第一 9X1排针Jl的3脚与微控制器Ul的I脚连接，第一 9X1排针Jl的4脚与微控制器Ul的2脚连接，第一 9X1排针Jl的5脚与微控制器Ul的3脚连接，第一 9X1排针Jl的6脚与微控制器Ul的6脚连接，第一 9X1排针Jl的7脚与微控制器Ul的7脚连接，第一 9X1排针Jl的8脚与微控制器Ul的8脚连接，第一 9X1排针Jl的9脚与微控制器Ul的9脚连接，第二 9X1排针J2的I脚接地，第二 9X1排针J2的2脚与微控制器Ul的13脚连接，第二 9X1排针J2的3脚与微控制器Ul的12脚连接，第二 9X1排针J2的4脚与微控制器Ul的11脚连接，第二 9X1排针J2的5脚与微控制器Ul的10脚连接，第二 9X1排针J2的6脚与微控制器Ul的26脚连接，第二 9X1排针J2的7脚与微控制器Ul的27脚连接，第二 9X1排针J2的8脚与微控制器Ul的28脚连接，第二 9X1排针J2的9脚与微控制器Ul的29脚连接。接收端电源稳压电路包括USBJ3，单刀单掷开关S2，单刀双掷开关SI，保险丝F，第二十四滤波电解电容C24，第二十三滤波电容C23，普通ニ极管D3，稳压芯片U3，第二i^一滤波电解电容C21，第二十二滤波电容C22，电池J5。所述的稳压芯片U3的型号为3. 3V稳压芯片AMS1117，普通ニ极管D3的型号为1N4007。USBJ3第一引脚接地连接，USBJ3第二引脚与单刀单掷开关S2的一端连接，单刀单掷开关S2的另一端与保险丝F的一端连接，保险丝F的另一端与稳压芯片U3的I脚、第二十四滤波电解电容C24的正极以及第二十三滤波电容C23的一端连接，第二十四滤波电解电容C24的负极接地连接，第二十三滤波电容C23的另一端接地连接，稳压芯片U3的2脚与普通ニ极管D3的阳极连接，普通ニ极管D3的阴极接地连接，稳压芯片U3的3脚与第二i^一滤波电解电容C21的正极、第二十二滤波电容C22的一端以及单刀双掷开关SI的ー个接头连接，第二i^一滤波电解电容C21负极接地连接，第二十二滤波电容C22的另一端接地连接，单刀双掷开关SI的另外ー个接头与电池J5的正极连接，电池J5的负极接地连接，单刀双掷开关SI的活动端接电源VCC ；
接收端LED接ロ电路包括第一发光二级管Dl，第二发光二级管D2，第四发光二级管D4，第五发光二级管D5，第六发光二级管D6，第七限流电阻R7，第八限流电阻R8，第十一限流电阻R11，第十四限流电阻R14，第十五限流电阻R15。第一发光二级管Dl的阳极与第二发光二级管D2的阳极连接并接电源VCC，第一发光二级管Dl的阴极与第七限流电阻R7的一端连接，第七限流电阻R7的另一端与微控制器Ul的I脚连接，第二发光二级管D2的阴极与第八限流电阻R8的一端连接，第八限流电阻R8的另一端与微控制器Ul的2脚连接，第四发光二级管D4的阳极接电源VCC，第四发光二级管D4的阴极与第十一限流电阻Rll的一端连接，第十一限流电阻Rll的另一端接地连接，第五发光二级管D5的阳极与第六发光二级管D6的阳极连接并接电源VCC，第五发光二级管D5的阴极与第十四限流电阻R14的一端连接，第十四限流电阻R14的另一端与微控制器Ul的7脚连接，第六发光二级管D6的阴极与第十五限流电阻R15的一端连接，第十五限流电阻R15的另一端与微控制器Ul的8脚连接；
接收端蜂鸣器接口电路包括蜂鸣器U4，NPN三极管Q，第十三限流电阻R13。蜂鸣器U4的正极接电源VCC，蜂鸣器U4的负极与NPN三极管Q的集电极连接，NPN三极管Q的发射极接地，NPN三极管Q的基极与第十三限流电阻R13的一端连接，第十三限流电阻R13的另一 端与微控制器Ul的3脚连接；
接收端RS232串行接口电路包括物理层芯片U6，第十六滤波电容C16，第十七倍压电荷泵电容C17，第十八倍压电荷泵电容C18，第十九滤波电容C19，第二十滤波电容C20，RS232接口电路9针接口 DB9 ;所述的物理层芯片U6的型号为MAX3232 ;第十七倍压电荷泵电容C17的正极与物理层芯片U6的I脚连接，第十七倍压电荷泵电容C17的负极与物理层芯片U6的3脚连接，第十六滤波电容C16的正极与物理层芯片U6的2脚连接，第十六滤波电容C16的负极接地，第十八倍压电荷泵电容C18的正极与物理层芯片U6的4脚连接，第十八倍压电荷泵电容C18的负极与物理层芯片U6的5脚连接，第十九滤波电容C19的负极与物理层芯片U6的6脚连接，第十九滤波电容C19的正极接地，物理层芯片U6的9脚与微控制器Ul的I脚连接，物理层芯片U6的10脚与微控制器Ul的2脚连接，物理层芯片U6的8脚与RS232接口电路9针接口 DB9的3脚连接，物理层芯片U6的7脚与RS232接口电路9针接口 DB9的2脚连接，物理层芯片U6的15脚、第二十滤波电容C20的一端接地，物理层芯片U6的16脚、第二十滤波电容C20的另一端接电源VCC，RS232接口电路9针接口 DB9的9脚接地，物理层芯片U6的11脚、12脚、13脚、14脚悬空，RS232接口电路9针接口 DB9的I脚、4脚、5脚、6脚、7脚、8脚悬空。本发明的有益效果
(1)针对性强，专门用于远距离无线传感器通信网络；
(2)采用增强型51内核的嵌入微处理器430/868/915MHZ三段单片无线收发芯片，成本低，性能好；
(3)超低功耗，可电池供电。
图I为无线传感器网络的发展历史；
图2为完整超远距离无线传感器网络的结构示意 图3为本发明的电路模块示意图；图4为接收端最小系统外围电路的电路不意 图5为接收端天线阻抗匹配电路的电路示意 图6为接收端数据存储电路的电路示意 图7为接收端调试接口电路的电路示意 图8为接收端电源稳压电路的电路示意 图9为接收端LED接口电路的电路示意 图10为接收端蜂鸣器接口电路的电路示意 图11为RS232串行接口电路的电路示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步说明。如图2所示，完整的超远距离无线传感器网络电路包括接收端和若干个发送端，接收端包括接收端微控制器1-9、接收端最小系统外围电路1-1、接收端天线阻抗匹配电路1-2、接收端数据存储电路1-3、接收端调试接口电路1-4、接收端电源稳压电路1-5、接收端LED接口电路1-6、接收端蜂鸣器接口电路1-7、接收端RS232串行接口电路1_8。发送端包括发送端微控制器2-10、发送端最小系统外围电路2-1、发送端天线阻抗匹配电路2-2、发送端数据存储电路2-3、发送端调试接口电路2-4、温湿度传感器电路2-5、发送端电源稳压电路2-6、发送端LED接口电路2-7、发送端蜂鸣器接口电路2_8、继电器接口电路2_9。当超远距离无线传感器网络发送端电路工作时，发送端微控制器通过不断的读取温湿度传感器的数据进行处理，然后通过阻抗天线发送出模拟数据信号，同时检测温湿度有无超出设定的范围，若有超出，则通过蜂鸣器进行报警。所述的接收端微控制器和发送端微控器均采用Nordic VLSI公司的型号为nRF9E5的芯片。如图3所示，超远距离无线传感器网络接收端包括接收端微控制器1-9、接收端最小系统外围电路1-1、接收端天线阻抗匹配电路1-2、接收端数据存储电路1-3、接收端调试接口电路1-4、接收端电源稳压电路1-5、接收端LED接口电路1-6、接收端蜂鸣器接口电路1-7、接收端RS232串行接口电路1-8。如图4所示，接收端最小系统外围电路1-1包括外部提供的基准电流引脚AREF，微控制器U1，第一晶振匹配电阻R1，第二限流电阻R2，第三限流电阻R3，第一晶振匹配电容Cl，第二晶振匹配电容C2，第四滤波电容C4，第五滤波电容C5，第六滤波电容C6，第七滤波电容C7，第八滤波电容C8，第九滤波电容C9，第十滤波电容ClO，16MHZ无源晶振Xl ;所述的微控制器Ul的型号为nRF9E5，外部提供的基准电流引脚AREF的一端与第三限流电阻R3的一端连接，第三限流电阻R3的另一端与第九滤波电容C9的一端、第十滤波电容ClO的一端、微控器Ul的30脚连接，第九滤波电容C9的另一端与第十滤波电容ClO的另一端接地，微控制器Ul的4脚与第八滤波电容C8的一端连接并与电源VCC连接，微控制器Ul的5脚与第八滤波电容C8的另一端连接并接地，微控制器Ul的14脚与16MHZ无源晶振Xl的一端、第一晶振匹配电阻Rl的一端、第一晶振匹配电容Cl的一端连接,微控制器Ul的15脚与16MHZ无源晶振Xl的另一端、第一晶振匹配电阻Rl的另一端、第二晶振匹配电容C2的一端连接，第一晶振匹配电容Cl的另一端接地连接，第二晶振匹配电容C2的另一端接地连接，微控制器Ul的16脚与18脚、22脚、24脚、接地连接，微控制器Ul的17脚与电源VCC连接，微控制器Ul的19脚与第四滤波电容C4的一端连接，第四滤波电容C4的另一端接地连接，微控制器Ul的23脚与第二限流电阻R2的一端连接，第二限流电阻R2的另一端接地连接，微控制器Ul的25脚与电源VCC、第五滤波电容C5的一端、第六滤波电容C6的一端连接，第五滤波电容C5的另一端接地与第六滤波电容C6的另一端接地连接，微控制器Ul的31脚与第七滤波电容C7的一端连接，第七滤波电容C7的另一端接地连接；微控制器Ul通过不断从微控制器Ul的6脚通过温湿度传感器读出温湿度数据，然后经过数据处理后从微控制器Ul的模拟天线输出口 20脚、21脚输出模拟数字信号，经过接收端天线阻抗匹配电路1-2经由50欧阻抗天线接口发送出温湿度数据。如图5所示，接收端天线阻抗匹配电路1-2包括第三阻抗匹配电容C3，第一阻抗匹配电感LI，第二阻抗匹配电感L2，第三阻抗匹配电感L3，第十三阻抗匹配电容C13，第十四阻抗匹配电容C14，第二十五滤波电容C25，第二十六滤 波电容C26，第十五滤波电容C15，第十二滤波电容C12，50欧阻抗匹配天线接口。微控制器Ul的21脚与第三阻抗匹配电容C3的一端、第二十五滤波电容C25的一端、第一阻抗匹配电感LI的一端和第二阻抗匹配电感L2的一端连接，微控制器Ul的20脚与第三阻抗匹配电容C3的另一端、第二十六滤波电容C26的一端、第一阻抗匹配电感LI的另一端和第三阻抗匹配电感L3的一端连接,第二十五滤波电容C25的另一端与第二十六滤波电容C26的另一端接地连接，第二阻抗匹配电感L2的另一端与第十三阻抗匹配电容C13的一端连接，第十三阻抗匹配电容C13的另一端与第十二滤波电容C12的一端和50欧阻抗匹配天线接口的一端连接，第十二滤波电容C12的另一端接地连接，第三阻抗匹配电感L3的另一端与第十五滤波电容C15的一端和第十四阻抗匹配电容C14的一端连接，第十五滤波电容C15的另一端接地连接，第十四阻抗匹配电容C14的另一端接地连接；
如图6所示，接收端数据存储电路1-3包括存储芯片U2，第五电阻R5，第四电阻R4，第i^一滤波电容C11。所述的存储芯片U2型号为25LC320 ;存储芯片U2的I脚与微控制器Ul的13脚连接，存储芯片U2的2脚与微控制器Ul的11脚连接，存储芯片U2的6脚与微控制器Ul的12脚连接，存储芯片U2的5脚与微控制器Ul的10脚连接，存储芯片U2的8脚与电源VCC、第四电阻R4 —端和第十一滤波电容Cll的一端连接，第五电阻R5的两端与存储芯片U2的3脚和4脚连接，存储芯片U2的4脚接地连接，第四电阻R4另一端与存储芯片U2的7脚连接，第i^一滤波电容Cll的另一端接地连接；接收端数据存储电路1-3遵循SPI协议，用于存储接收端微控制器的程序。如图7所示，接收端调试接口电路1-4包括5X2排针JPl，第一 9X1排针Jl，第二9X1排针J2。5X2排针JPl的I脚与微控制器Ul的10脚连接，5X2排针JPl的2脚接电源，5X2排针JPl的5脚架空，5X2排针JPl的7脚与微控制器Ul的12脚连接，5X2排针JPl的9脚与微控制器Ul的11脚连接，5X2排针JPl的4脚、6脚、8脚、10脚均接地连接。第一9X1排针Jl的I脚接电源，第一 9X1排针Jl的2脚与微控制器Ul的32脚连接，第一 9X1排针Jl的3脚与微控制器Ul的I脚连接，第一 9X1排针Jl的4脚与微控制器Ul的2脚连接，第一 9X1排针Jl的5脚与微控制器Ul的3脚连接，第一 9X1排针Jl的6脚与微控制器Ul的6脚连接，第一 9X1排针Jl的7脚与微控制器Ul的7脚连接，第一 9X1排针Jl的8脚与微控制器Ul的8脚连接，第一 9Π排针Jl的9脚与微控制器Ul的9脚连接，第二 9X1排针J2的I脚接地，第二 9X1排针J2的2脚与微控制器Ul的13脚连接，第二 9X1排针J2的3脚与微控制器Ul的12脚连接，第二 9X1排针J2的4脚与微控制器Ul的11脚连接，第二 9X1排针J2的5脚与微控制器Ul的10脚连接，第二 9X1排针J2的6脚与微控制器Ul的26脚连接，第二 9X1排针J2的7脚与微控制器Ul的27脚连接，第二 9X1排针J2的8脚与微控制器Ul的28脚连接，第二 9X1排针J2的9脚与微控制器Ul的29脚连接。接收端调试接口电路1-4采用了 JTAG的接口，便于仿真调试，同时把接收端微控制器的所有可用引脚都引出，便于硬件调试。如图8所示，接收端电源稳压电路1-5包括USBJ3，单刀单掷开关S2，单刀双掷开关SI，保险丝F，第二十四滤波电解电容C24，第二十三滤波电容C23，普通二极管D3，稳压芯片U3，第二i^一滤波电解电容C21，第二十二滤波电容C22，电池J5。所述的稳压芯片U3的型号为3. 3V稳压芯片AMS1117，普通二极管D3的型号为1N4007。USBJ3第一引脚接地 连接，USBJ3第二引脚与单刀单掷开关S2的一端连接，单刀单掷开关S2的另一端与保险丝F的一端连接，保险丝F的另一端与稳压芯片U3的I脚、第二十四滤波电解电容C24的正极以及第二十三滤波电容C23的一端连接，第二十四滤波电解电容C24的负极接地连接，第二十三滤波电容C23的另一端接地连接，稳压芯片U3的2脚与普通二极管D3的阳极连接，普通二极管D3的阴极接地连接，稳压芯片U3的3脚与第二i^一滤波电解电容C21的正极、第二十二滤波电容C22的一端以及单刀双掷开关SI的一个接头连接，第二十一滤波电解电容C21负极接地连接，第二十二滤波电容C22的另一端接地连接，单刀双掷开关SI的另外一个接头与电池J5的正极连接，电池J5的负极接地连接，单刀双掷开关SI的活动端接电源VCC ;稳压芯片U3把USBJ3 口的5V电压转化为稳定的3. 3V电压输出给微控制器Ul，同时本电路也提供电池J5供给3. 3V的电压。如图9所示，接收端LED接口电路1_6包括第一发光二级管Dl，第二发光二级管D2，第四发光二级管D4，第五发光二级管D5，第六发光二级管D6，第七限流电阻R7，第八限流电阻R8，第十一限流电阻R11，第十四限流电阻R14，第十五限流电阻R15。第一发光二级管Dl的阳极与第二发光二级管D2的阳极连接并接电源VCC，第一发光二级管Dl的阴极与第七限流电阻R7的一端连接，第七限流电阻R7的另一端与微控制器Ul的I脚连接，第二发光二级管D2的阴极与第八限流电阻R8的一端连接，第八限流电阻R8的另一端与微控制器Ul的2脚连接，第四发光二级管D4的阳极接电源VCC，第四发光二级管D4的阴极与第十一限流电阻Rll的一端连接，第十一限流电阻Rll的另一端接地连接，第五发光二级管D5的阳极与第六发光二级管D6的阳极连接并接电源VCC，第五发光二级管D5的阴极与第十四限流电阻R14的一端连接，第十四限流电阻R14的另一端与微控制器Ul的7脚连接，第六发光二级管D6的阴极与第十五限流电阻R15的一端连接，第十五限流电阻R15的另一端与微控制器Ul的8脚连接；
如图10所示，接收端蜂鸣器接口电路1-7包括蜂鸣器U4，NPN三极管Q，第十三限流电阻R13。蜂鸣器U4的正极接电源VCC，蜂鸣器U4的负极与NPN三极管Q的集电极连接，NPN三极管Q的发射极接地，NPN三极管Q的基极与第十三限流电阻R13的一端连接，第十三限流电阻R13的另一端与微控制器Ul的3脚连接；
如图11所示，接收端RS232串行接口电路1-8包括物理层芯片U6，第十六滤波电容C16，第十七倍压电荷泵电容C17，第十八倍压电荷泵电容C18，第十九滤波电容C19，第二十滤波电容C20，RS232接口电路9针接口 DB9 ;所述的物理层芯片U6的型号为MAX3232 ;第十七倍压电荷泵电容C17的正极与物理层芯片U6的I脚连接，第十七倍压电荷泵电容C17的负极与物理层芯片U6的3脚连接，第十六滤波电容C16的正极与物理层芯片U6的2脚连接，第十六滤波电容C16的负极接地，第十八倍压电荷泵电容C18的正极与物理层芯片U6的4脚连接，第十八倍压电荷泵电容C18的负极与物理层芯片U6的5脚连接，第十九滤波电容C19的负极与物理层芯片U6的6脚连接，第十九滤波电容C19的正极接地，物理层芯片U6的9脚与微控制器Ul的I脚连接，物理层芯片U6的10脚与微控制器Ul的2脚连接，物理层芯片U6的8脚与RS232接口电路9针接口 DB9的3脚连接，物理层芯片U6的7脚与RS232接口电路9针接口 DB9的2脚连接，物理层芯片U6的15脚、第二十滤波电容C20的一端接地，物理层芯片U6的16脚、第二十滤波电容C20的另一端接电源VCC，RS232接口电路9针接口 DB9的9脚接地，物理层芯片U6的11脚、12脚、13脚、14脚悬空，RS232接口电路9针接口 DB9的I脚、4脚、5脚、6脚、7脚、8脚悬空。第十七倍压电荷泵电容C17采用I μ F/50V的X7R电容，第十六滤波电容C16采用O. I μ F/50V的X7R电容，用于对物理层芯片U6电源进行滤波，第十八倍压电荷泵电容C18采用111 /5(^的乂71 电容，第十九滤波电容C19采用O. I μ F/50V的X7R电容，用于对物理层芯片U6电源进行滤波，第二十滤波电容C20采用O. I μ F/50V的X7R电容，用来对RS232接口电源部分进行滤波，接收端RS232 串口行接口电路用于接收端微控制器与上位机进行数据传输。本发明的工作过程为单刀单掷开关S2闭合并且单刀双掷开关掷向稳压芯片U3的一端时，3. 3V电源开始给接收端微控制器、接收端数据存储芯片、接收端发光二极管、接收端蜂鸣器、接收端RS232收发器供电。接收端微控制器Ul上电，同时发光二极管D4发光，指^^上电成功，微控制器Ui中程序开始运彳丁，接收端微控制器内部I旲块初始化完成后，接收端微控制器通过不断的接受从发送端微控制器发送过来的有效数据，然后进行处理，当所转换出的数据满足一定的协议时，通过相应的协议把模拟信号转换为数字信号，然后把处理后的温湿度数据通过接收端RS232收发器从串口发送给PC，同时接收端微控制器Ul通过中断检测是否有从PC端发送过来控制指令，当从PC端发送过来控制指令满足一定的协议时，则把指令转换为相应的数据信息，然后把数据通过接收端微控制器Ul的模拟天线输出引脚经过接收端阻抗匹配电路输出到50欧阻抗天线发送出控制指令数据信息，从而实现PC端通过接收端发送指令给发送端实时控制温湿度的变化。
权利要求
1.一种超远距离无线传感器网络电路接收端，其特征在于包括接收端微控制器、接收端最小系统外围电路、接收端天线阻抗匹配电路、接收端数据存储电路、接收端调试接ロ电路、接收端电源稳压电路、接收端LED接ロ电路、接收端蜂鸣器接ロ电路、接收端RS232串行接ロ电路，所述的接收端微控制器采用Nordic VLSI公司的型号为nRF9E5的芯片， 接收端最小系统外围电路包括外部提供的基准电流引脚AREF，微控制器U1，第一晶振匹配电阻R1，第二限流电阻R2，第三限流电阻R3，第一晶振匹配电容Cl，第二晶振匹配电容C2，第四滤波电容C4，第五滤波电容C5，第六滤波电容C6，第七滤波电容C7，第八滤波电容C8，第九滤波电容C9，第十滤波电容C10，16MHZ无源晶振Xl ;所述的微控制器Ul的型号为nRF9E5，外部提供的基准电流引脚AREF的一端与第三限流电阻R3的一端连接，第三限流电阻R3的另一端与第九滤波电容C9的一端、第十滤波电容ClO的一端、微控器Ul的30脚连接，第九滤波电容C9的另一端与第十滤波电容ClO的另一端接地，微控制器Ul的4脚与第八滤波电容C8的一端连接并与电源VCC连接，微控制器Ul的5脚与第八滤波电容C8的另一端连接并接地，微控制器Ul的14脚与16MHZ无源晶振Xl的一端、第一晶振匹配电阻Rl的一端、第一晶振匹配电容Cl的一端连接,微控制器Ul的15脚与16MHZ无源晶振Xl的另一端、第一晶振匹配电阻Rl的另一端、第二晶振匹配电容C2的一端连接，第一晶振匹配电容Cl的另一端接地连接，第二晶振匹配电容C2的另一端接地连接，微控制器Ul的16脚与18脚、22脚、24脚、接地连接，微控制器Ul的17脚与电源VCC连接，微控制器Ul的19脚与第四滤波电容C4的一端连接，第四滤波电容C4的另一端接地连接，微控制器Ul的23脚与第二限流电阻R2的一端连接，第二限流电阻R2的另一端接地连接，微控制器Ul的25脚与电源VCC、第五滤波电容C5的一端、第六滤波电容C6的一端连接,第五滤波电容C5的另ー端接地与第六滤波电容C6的另一端接地连接，微控制器Ul的31脚与第七滤波电容C7的一端连接，第七滤波电容C7的另一端接地连接； 接收端天线阻抗匹配电路包括第三阻抗匹配电容C3，第一阻抗匹配电感LI，第二阻抗匹配电感L2，第三阻抗匹配电感L3，第十三阻抗匹配电容C13，第十四阻抗匹配电容C14，第二十五滤波电容C25，第二十六滤波电容C26，第十五滤波电容Cl5，第十二滤波电容Cl2，50欧阻抗匹配天线接ロ，微控制器Ul的21脚与第三阻抗匹配电容C3的一端、第二十五滤波电容C25的一端、第一阻抗匹配电感LI的一端和第二阻抗匹配电感L2的一端连接,微控制器Ul的20脚与第三阻抗匹配电容C3的另一端、第二十六滤波电容C26的一端、第一阻抗匹配电感LI的另一端和第三阻抗匹配电感L3的一端连接，第二十五滤波电容C25的另ー端与第二十六滤波电容C26的另一端接地连接，第二阻抗匹配电感L2的另一端与第十三阻抗匹配电容C13的一端连接，第十三阻抗匹配电容C13的另一端与第十二滤波电容C12的一端和50欧阻抗匹配天线接ロ的一端连接，第十二滤波电容C12的另一端接地连接，第三阻抗匹配电感L3的另一端与第十五滤波电容C15的一端和第十四阻抗匹配电容C14的一端连接，第十五滤波电容C15的另一端接地连接，第十四阻抗匹配电容C14的另一端接地连接； 接收端数据存储电路包括存储芯片U2，第五电阻R5，第四电阻R4，第十一滤波电容Cl I，所述的存储芯片U2型号为25LC320 ;存储芯片U2的I脚与微控制器Ul的13脚连接，存储芯片U2的2脚与微控制器Ul的11脚连接，存储芯片U2的6脚与微控制器Ul的12脚连接，存储芯片U2的5脚与微控制器Ul的10脚连接，存储芯片U2的8脚与电源VCC、第四电阻R4 —端和第十一滤波电容Cll的一端连接，第五电阻R5的两端与存储芯片U2的3脚和4脚连接，存储芯片U2的4脚接地连接，第四电阻R4另一端与存储芯片U2的7脚连接，第十一滤波电容Cll的另一端接地连接； 接收端调试接ロ电路包括5X2排针JPl，第一 9X1排针J1，第二 9X1排针J2，5X2排针JPl的I脚与微控制器Ul的10脚连接，5X2排针JPl的2脚接电源，5X2排针JPl的5脚架空，5X2排针JPl的7脚与微控制器Ul的12脚连接，5X2排针JPl的9脚与微控制器Ul的11脚连接，5X2排针JPl的4脚、6脚、8脚、10脚均接地连接，第一 9X1排针Jl的I脚接电源，第一 9X1排针Jl的2脚与微控制器Ul的32脚连接，第一 9X1排针Jl的3脚与微控制器Ul的I脚连接，第一 9X1排针Jl的4脚与微控制器Ul的2脚连接，第一 9X1排针Jl的5脚与微控制器Ul的3脚连接，第一 9X1排针Jl的6脚与微控制器Ul的6脚连接，第一 9X1排针Jl的7脚与微控制器Ul的7脚连接，第一 9X1排针Jl的8脚与微控制器Ul的8脚连接，第一 9X1排针Jl的9脚与微控制器Ul的9脚连接，第二 9X1排针J2的I脚接地，第二 9X1排针J2的2脚与微控制器Ul的13脚连接，第二 9X1排针J2的3脚与微控制器Ul的12脚连接，第二 9X1排针J2的4脚与微控制器Ul的11脚连接，第二 9X1排针J2的5脚与微控制器Ul的10脚连接，第二 9X1排针J2的6脚与微控制器Ul的26脚连接，第二 9X1排针J2的7脚与微控制器Ul的27脚连接，第二 9X1排针J2的8脚与微控制器Ul的28脚连接，第二 9X1排针J2的9脚与微控制器Ul的29脚连接； 接收端电源稳压电路包括USBJ3，单刀单掷开关S2，单刀双掷开关SI，保险丝F，第二十四滤波电解电容C24，第二十三滤波电容C23，普通ニ极管D3，稳压芯片U3，第二i^一滤波电解电容C21，第二十二滤波电容C22，电池J5，所述的稳压芯片U3的型号为3. 3V稳压芯片AMS1117，普通ニ极管D3的型号为1N4007，USBJ3第一引脚接地连接，USBJ3第二引脚与单刀单掷开关S2的一端连接，单刀单掷开关S2的另一端与保险丝F的一端连接，保险丝F的另一端与稳压芯片U3的I脚、第二十四滤波电解电容C24的正极以及第二十三滤波电容C23的一端连接，第二十四滤波电解电容C24的负极接地连接，第二十三滤波电容C23的另一端接地连接，稳压芯片U3的2脚与普通ニ极管D3的阳极连接，普通ニ极管D3的阴极接地连接，稳压芯片U3的3脚与第二i^一滤波电解电容C21的正极、第二十二滤波电容C22的一端以及单刀双掷开关SI的ー个接头连接，第二i^一滤波电解电容C21负极接地连接，第二十二滤波电容C22的另一端接地连接，单刀双掷开关SI的另外ー个接头与电池J5的正极连接，电池J5的负极接地连接，单刀双掷开关SI的活动端接电源VCC ； 接收端LED接ロ电路包括第一发光二级管Dl，第二发光二级管D2，第四发光二级管D4，第五发光二级管D5，第六发光二级管D6，第七限流电阻R7，第八限流电阻R8，第十一限流电阻R11，第十四限流电阻R14，第十五限流电阻R15，第一发光二级管Dl的阳极与第二发光二级管D2的阳极连接并接电源VCC，第一发光二级管Dl的阴极与第七限流电阻R7的一端连 接，第七限流电阻R7的另一端与微控制器Ul的I脚连接，第二发光二级管D2的阴极与第八限流电阻R8的一端连接，第八限流电阻R8的另一端与微控制器Ul的2脚连接，第四发光二级管D4的阳极接电源VCC，第四发光二级管D4的阴极与第十一限流电阻Rll的一端连接，第十一限流电阻Rll的另一端接地连接，第五发光二级管D5的阳极与第六发光二级管D6的阳极连接并接电源VCC，第五发光二级管D5的阴极与第十四限流电阻R14的一端连接，第十四限流电阻R14的另一端与微控制器Ul的7脚连接，第六发光二级管D6的阴极与第十五限流电阻R15的一端连接，第十五限流电阻R15的另一端与微控制器Ul的8脚连接； 接收端蜂鸣器接ロ电路包括蜂鸣器U4, NPN三极管Q，第十三限流电阻R13，蜂鸣器U4的正极接电源VCC，蜂鸣器U4的负极与NPN三极管Q的集电极连接，NPN三极管Q的发射极接地，NPN三极管Q的基极与第十三限流电阻R13的一端连接，第十三限流电阻R13的另ー端与微控制器Ul的3脚连接； 接收端RS232串行接ロ电路包括物理层芯片U6，第十六滤波电容C16，第十七倍压电荷泵电容C17，第十八倍压电荷泵电容C18，第十九滤波电容C19，第二十滤波电容C20，RS232接ロ电路9针接ロ DB9 ;所述的物理层芯片U6的型号为MAX3232 ;第十七倍压电荷泵电容C17的正极与物理层芯片U6的I脚连接，第十七倍压电荷泵电容C17的负极与物理层芯片U6的3脚连接，第十六滤波电容C16的正极与物理层芯片U6的2脚连接，第十六滤波电容C16的负极接地，第十八倍压电荷泵电容C18的正极与物理层芯片U6的4脚连接，第十八倍压电荷泵电容C18的负极与物理层芯片U6的5脚连接，第十九滤波电容C19的负极与物理层芯片U6的6脚连接，第十九滤波电容C19的正极接地，物理层芯片U6的9脚与微控制器Ul的I脚连接，物理层芯片U6的10脚与微控制器Ul的2脚连接，物理层芯片U6的8脚与RS232接ロ电路9针接ロ DB9的3脚连接，物理层芯片U6的7脚与RS232接ロ电路9针接ロ DB9的2脚连接，物理层芯片U6的15脚、第二十滤波电容C20的一端接地，物理层芯片U6的16脚、第二十滤波电容C20的另一端接电源VCC，RS232接ロ电路9针接ロ DB9的9脚接地，物理层芯片U6的11脚、12脚、13脚、14脚悬空，RS232接ロ电路9针接ロ DB9的I脚、4脚、5脚、6脚、7脚、8脚悬空。
全文摘要
本发明公布了一种超远距离无线传感器网络电路。本发明包括接收端微控制器、接收端最小系统外围电路、接收端天线阻抗匹配电路、接收端数据存储电路、接收端调试接口电路、接收端电源稳压电路、接收端LED接口电路、接收端蜂鸣器接口电路、接收端RS232串行接口电路。本发明具有针对性强，专门用于远距离无线传感器通信网络；采用增强型51内核的嵌入微处理器430/868/915MHz三段单片无线收发芯片，成本低，性能好；超低功耗，可电池供电的优点。
文档编号H04W84/18GK102802279SQ201210271708
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者曾虹, 吴卿, 韩腾飞, 夏晓文, 陈浙圣, 费晨曦, 梁佳 申请人:杭州电子科技大学