一种用于气压监测的可唤醒无线传感器网络节点模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于气压监测的可唤醒无线传感器网络节点模块，包含电源电路、气压采集电路、微控制器单元、射频单元和唤醒单元，电源电路分别为气压采集电路、微控制器单元、射频单元和唤醒单元供电，所述微控制器单元分别连接射频单元和唤醒单元，所述气压采集电路包含气压传感器和外部时钟模块，气压传感器分别连接微控制器单元和外部时钟模块。本实用新型利用唤醒单元协调相邻气压传感器节点或气压传感器节点与汇聚节点之间的数据通讯，简化了通信协议，降低了节点的通讯能耗，延长了气压监测系统的生命周期。
【专利说明】一种用于气压监测的可唤醒无线传感器网络节点模块
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电子测控领域，特别涉及了一种用于气压监测的可唤醒无线传感器网络节点模块。
【背景技术】
[0002]在大气自动测报系统、地震监控系统中，需要实时地测量并向信息中心上报气压数据，以供信息中心收集和处理，为预防地震、防灾减灾提供准确的、科学的数据。风速风向测量是气象监测的重要组成部分，测量风速风向，以供信息中心收集和处理，对人类更好地研究及利用风能和改善生活生产有积极的影响。
[0003]目前，气压数据的采集由测站设备一起完成，普遍使用液体(如水银)气压表和固体(如金属空盒)气压表的方式，气压记录是由安装在温度少变、光线充足的气压室内的气压表或气压计测量的，有定时气压记录和气压连续记录。人工目测的定时气压记录是采用动槽式或定槽式水银气压表测量的。气压连续记录和遥测自动观测的定时气压记录采用的是金属弹性膜盒作为感应器而记录的，可获得任意时刻的气压记录，采用有线方式将测站和气压传感器进行连接，一旦气压监测电路出现故障，就会影响气压的测报。因此，无线传感器网络技术被运用于气象预报等领域中。
[0004]然而，大部分无线传感器网络气压节点采用复杂的MAC协议和精准、高成本的时间同步协议进行数据路由，实现2个相邻传感器节点或传感器节点与汇聚节点之间的数据通讯，这种方法使得节点在通讯上的能耗较大，降低了数据传输的效率和可靠性，影响了整个网络的寿命。
实用新型内容
[0005]为了解决上述【背景技术】存在的技术问题，降低通信能耗、提高通信效率，本实用新型旨在提供一种用于气压监测的可唤醒无线传感器网络节点模块。
[0006]为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案为:
[0007]—种用于气压监测的可唤醒无线传感器网络节点模块，包含电源电路、气压采集电路、微控制器单元、射频单元和唤醒单元，电源电路分别为气压采集电路、微控制器单元、射频单元和唤醒单元供电，所述微控制器单元分别连接射频单元和唤醒单元，所述气压采集电路包含气压传感器和外部时钟模块，气压传感器分别连接微控制器单元和外部时钟模块。
[0008]其中，上述气压传感器采用MS5540C气压传感器。
[0009]其中，上述微控制器单元采用MSP430F149单片机，射频单元包含依次连接的CC2420射频芯片、滤波电路和天线，CC2420射频芯片连接微控制器单元，唤醒单元采用AS3930 芯片。
[0010]其中，上述MSP430F149 单片机的 P4.2 端、Pl.2 端、P4.4 端、P4.3 端、P5.0 端、P5.3端、P5.2端、P4.0端和P4.1端分别与CC2420射频芯片的FIFO端、FIFOP端、CCA端、SFD端、CSn端、SCLK端、SI端、SO端、RESETn端和VREG_EN端连接。
[0011]其中，上述MSP430F149 单片机的 Pl.3 端、P2.3 端、P2.4 端、P3.6 端、P3.7 端、P4.5端和P4.6端分别与AS3930芯片的WAKE端、CS端、SCL端、CL_DAT端、DAT端、SDI端和SDO
端连接。
[0012]采用上述技术方案带来的有益效果是:
[0013]本实用新型利用唤醒单元协调相邻气压传感器节点或气压传感器节点与汇聚节点之间的数据通讯，克服了传统无线传感器网络用复杂的MAC协议和精准、高成本的时间同步协议进行数据路由的问题，提高了气压监测系统通信的可靠性，而且安装简便，节约了成本。简化了通信协议，降低了节点的通讯能耗，延长了气压监测系统的生命周期。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的系统结构框图。
[0015]图2是本实用新型的具体电路原理图。
[0016]附图中主要符号说明:R1?RlO:电阻；C1?C6、C20?C36:电容；L1?L4:电感；Dl:二极管。
【具体实施方式】
[0017]以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
[0018]如图1所示本实用新型的系统结构框图，一种用于气压监测的可唤醒无线传感器网络节点模块，包含电源电路、气压采集电路、微控制器单元、射频单元和唤醒单元，电源电路分别为气压采集电路、微控制器单元、射频单元和唤醒单元供电，微控制器单元分别连接射频单元和唤醒单元，气压采集电路包含气压传感器和外部时钟模块，气压传感器分别连接微控制器单元和外部时钟模块。
[0019]在本实施例中，采用如图2所示本实用新型的具体电路原理图，气压传感器采用MS5540C气压传感器，微控制器单元采用MSP430F149单片机，射频单元包含依次连接的CC2420射频芯片、滤波电路和天线，CC2420射频芯片连接微控制器单元，唤醒单元采用AS3930芯片。所述电源电路的直流电源负极接地，它的正极经二极管Dl与电压转换器LMl117的输入端连接，LMl117的输出端作为系统的模拟信号输入端VCC_SYS2，LM1117的输出端经电阻RO后作为系统的数字信号输入端VCC_SYS1。本实施例通过电压转换器LM1117将直流电源转换成3.3V电源。MSP430F149单片机的AVcc端接VCC_SYS2，MSP430F149单片机的DVcc端接VCC_SYS1，MSP430F149单片机的P2.0、P2.1和P2.2端分别连接MS5540C气压传感器的SCLK、D0UT和DIN端，MS5540C气压传感器的MCLK端接外部时钟模块的OUT端，外部时钟模块的频率为32.768KHZ。MSP430F149单片机的Pl.3端、P2.3端、P2.4端、P3.6端、P3.7端、P4.5端和P4.6端分别分别经电阻与AS3930芯片的WAKE端、CS端、SCL端、CL_DAT 端、DAT 端、SDI 端和 SDO 端连接，AS3930 的 VCC 和 XIN 端均连接 VCC_SYS1，AS3930的VSS和LFP端均接地，AS3930的LFN端分别经电阻、电容和电感后接地。MSP430F149单片机的 P4.2 端、Pl.2 端、P4.4 端、P4.3 端、P5.0 端、P5.3 端、P5.2 端、P4.0 端和 P4.1 端分别与CC2420射频芯片的FIFO端、FIFOP端、CCA端、SFD端、CSn端、SCLK端、SI端、SO端、RESETn 端和 VREG_EN 端连接。CC2420 的 X0SC16_01 和 X0SC16_02 端接频率为 16MHZ 的晶振。电感L2、L3以及电容C21、C25、C31、C26组成滤波电路，CC2420的TXRX_SWITCH端经电感L2与RF_P端连接，CC2420的TXRX_SWITCH端依次经电感L2和L3与RF_N端连接，TXRX_SWITCH端经电容C21接地，RF_P端依次经电容C25、C26与天线连接，RF_N端经电容C31接地，RF_N端经电感L4与C25、C26的公共端连接。
[0020]本实用新型的工作原理是:唤醒芯片AS3930因功耗微小而一直处于工作状态，而MSP430F149微控制器平时一直处于睡眠状态，当射频单元接收到相邻节点发来的无线唤醒信号时，AS3930将微控制器MSP430F149唤醒，MSP430F149控制MS5540C气压传感器监测、采集气压信号，并将处理后的信号输出给射频芯片CC2420，CC2420通过天线将气压数据以无线数据的形式发送给相邻的传感器节点或者汇聚节点。
[0021]以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于气压监测的可唤醒无线传感器网络节点模块，其特征在于:包含电源电路、气压采集电路、微控制器单元、射频单元和唤醒单元，电源电路分别为气压采集电路、微控制器单元、射频单元和唤醒单元供电，所述微控制器单元分别连接射频单元和唤醒单元，所述气压采集电路包含气压传感器和外部时钟模块，气压传感器分别连接微控制器单元和外部时钟模块。
2.根据权利要求1所述一种用于气压监测的可唤醒无线传感器网络节点模块，其特征在于:所述气压传感器米用MS5540C气压传感器。
3.根据权利要求1所述一种用于气压监测的可唤醒无线传感器网络节点模块，其特征在于:所述微控制器单元采用MSP430F149单片机，所述射频单元包含依次连接的CC2420射频芯片、滤波电路和天线，CC2420射频芯片连接微控制器单元，所述唤醒单元采用AS3930-H-* I I心/T O
4.根据权利要求3所述一种用于气压监测的可唤醒无线传感器网络节点模块，其特征在于:MSP430F149 单片机的 P4.2 端、PL 2 端、P4.4 端、P4.3 端、P5.0 端、P5.3 端、P5.2 端、P4.0端和P4.1端分别与CC2420射频芯片的FIFO端、FIFOP端、CCA端、SFD端、CSn端、SCLK端、SI端、SO端、RESETn端和VREG_EN端连接。
5.根据权利要求3或4所述一种用于气压监测的可唤醒无线传感器网络节点模块，其特征在于:MSP430F149单片机的Pl.3端、P2.3端、P2.4端、P3.6端、P3.7端、P4.5端和P4.6端分别与AS3930芯片的WAKE端、CS端、SCL端、CL_DAT端、DAT端、SDI端和SDO端连接。
【文档编号】G01L9/06GK203824687SQ201420136189
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】严锡君, 赵光辰, 严妍, 王艺瑶, 卜旸, 郁麟玉, 孙桐, 王玲玲, 孟祥薇 申请人:河海大学