低功耗433M无线应用数据采集电路的制作方法

本实用新型涉及电子技术，尤其涉及一种无线应用数据采集电路。

背景技术：

工业现场常需将采集的大量现场数据传输到上位机进行处理和分析，数据采集及传输作为监控系统中必不可少的部分，其性能将会直接影响到整个系统的功效。在有线数据采集及传输过程中，存在着系统布线麻烦、代价高等问题，特别是对旧设备的改造比较困难。

而采用传统的无线数据采集及传输方式也存在着通信协议复杂、系统代价高及功耗大等缺点。而433M无线传感器网络技术作为一种全新的短距离无线通信技术，在智能控制、无线监控及环境监测等领域得到了广泛应用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能较好的控制成本和功耗的低功耗433M无线应用数据采集电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种低功耗433M无线应用数据采集电路，包括供电模块、低功耗处理器、SI4463无线模块、模拟量输入模块以及运放供电控制电路；

所述供电模块、SI4463无线模块、模拟量输入模块及运放供电控制电路分别与低耗能处理器连接；

所述SI4463无线模块和运放供电控制电路分别与供电模块连接，所述模拟量输入模块通过运放供电控制电路与供电模块连接；

所述低功耗处理器为芯片U2(STM8L152KX芯片)；芯片U2的SW_PIN与运放供电控制电路连接，电源输入端连接供电模块，接地端接地GND，VOUT与模拟量输入模块连接，nIRQ、MISO、MOSI、SCK、SEL与SI4463无线模块连接；

所述运放供电控制电路包括电阻R21、R22、NPN型三极管Q2和P沟道增强型场效应管Q1；所述NPN型三极管Q2的基极通过电阻R22与低功耗处理器的SW_PIN相连，发射极接地GND，集电极与P沟道增强型场效应管Q1栅极相连；所述P沟道增强型场效应管Q1源极与供电模块相连，且源极通过R21与栅极相连，漏极与模拟量输入模块相连。

作为本实用新型的低功耗433M无线应用数据采集电路的改进：

所述模拟量输入模块包括电阻R41、R42、R43、R44、去耦电容C41、运算放大器U1，所述运算放大器U1为INA122芯片，运算放大器U1的负电源输入端与参考输入端相连并接地GND，两个RG引脚通过R41相连，正电源输入端与运放供电控制电路的场效应管Q1漏极相连；信号输入端VIN-和VIN+分别通过R42、R43与运算放大器U1的IN-、IN+引脚相连；所述运算放大器U1的输出端通过电阻R44和低功耗处理器的VOUT连接且与去耦电容C41并联。

作为本实用新型的低功耗433M无线应用数据采集电路的进一步改进：

所述供电模块包括整流电容C1、稳压电容C2和供电芯片Q3，所述供电芯片Q3为HT7533芯片；所述供电芯片Q3接地端接地GND，电源输入端与电源正极BAT相连，且并连整流电容C1，供电芯片Q3的电源输出端分别与低功耗处理器的芯片U2的电源输入端、运放供电控制电路中的P沟道增强型场效应管Q1的源极以及SI4463无线模块的电源输入端连接；所述稳压电容C2一端与供电芯片Q3电源输出端相连，另一端与地GND相连。

本实用新型结构简单，能够方便快捷的采集并传输数据信息；能降低数据传输的成本和功耗。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本实用新型的一种低功耗433M无线应用数据采集模块电路的模块间连接关系示意图(运放供电控制电路在图1中作了省略处理)；

图2为图1所示的低功耗处理器2的STM8L芯片U2引脚图；

图3为运放供电控制电路的电路图；

图4为图1中的模拟量输入模块4电路图；

图5为图1中的供电模块1电路图；

图6为图1中的SI4463无线模块3和低功耗处理器2连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此。

实施例1、

一种低功耗433M无线应用数据采集电路，如图1所示，包括供电模块1以及分别与供电模块1电连接的低功耗处理器2、SI4463无线模块3以及模拟量输入模块4，低功耗处理器2与运放供电控制电路相连，控制供电模块1通过运放供电控制电路与模拟量输入模块4电连接的通断，且SI4463无线模块3、模拟量输入模块4分别与低耗能处理器2电连接；

如图2所示，低功耗处理器2采用STM8L(STM8L152KX)芯片U2，其基于8位STM8内核，采用专有超低漏电流工艺，最低功耗模式可实现0.30uA超低功耗。该低功耗处理器2的SW_PIN为输出引脚，输出高电平或低电平，该引脚电连接到运放供电控制电路；低功耗处理器2的STM8L芯片U2电源输入端电连接供电模块1，为低功耗处理器2提供稳定的工作电压+3.3V，接地端接地GND，VOUT为ADC(数模转换)输入引脚，与模拟量输入模块4电连接，采集模拟量输入，并将模拟信号转化成数字信号。nIRQ为外部中断引脚与SI4463无线模块3相连，MISO、MOSI、SCK、SEL通过SPI(串行外设接口)总线与SI4463无线模块3相连。

如图3所示，所述运放供电控制电路由R21、R22、NPN型三极管Q2、P沟道增强型场效应管Q1(简称：场效应管Q1)组成；在本实施例中选用NPN型三极管Q2的型号为8050，P沟道增强型场效应管Q1的型号为SI2303，所述三极管Q2的基极通过R22与低功耗处理器2的STM8L芯片U2的SW_PIN相连，发射极接地，集电极与P沟道增强型场效应管Q1栅极相连；所述P沟道增强型场效应管Q1源极与供电模块1输出端相连，且源极通过R21与栅极相连，漏极输出电压V_AMP至模拟量输入模块4；当低功耗处理器2的SW_PIN输出低电平到NPN型三极管Q2的基极时，NPN型三极管Q2未导通，从而场效应管Q1栅极与源极电压相同，此时场效应管Q1关断，无电压输出；当低功耗处理器2的SW_PIN输出高电平到NPN型三极管Q2的基极时，NPN型三极管Q2导通，此时场效应管Q1栅极相当于接地，场效应管Q1导通，漏极输出电压V_AMP，供电模块1通过运放供电控制电路给模拟量控制模块4供电。实现了低功耗处理器2通过控制运放供电控制电路的通断控制供电模块1与模拟量输入模块4电连接的通断，从而控制模拟量输入模块4的工作状态。

如图4所示，模拟量输入模块4由R41、R42、R43、R44、C41、运算放大器U1构成，所述运算放大器U1采用INA122芯片，实现对微弱的传感器信号进行放大，到达ADC较为合适的电压范围。运算放大器U1的负电源输入端与参考输入端相连并接地GND，两个RG引脚通过R41相连，正电源输入端与运放供电控制电路场效应管Q1漏极相连，当场效应管Q1导通时，运算放大器U1正电源输入端输入稳定电压V_AMP，运算放大器U1工作；信号输入端VIN-和VIN+分别通过R42、R43与运算放大器U1的IN-、IN+引脚相连；所述运算放大器U1的输出端通过R44和低功耗处理器2的VOUT脚电连接且与去耦电容C41并联。采集的模拟信号通过信号输入端VIN-和VIN+输入模拟量输入模块4，构成差分信号，运算放大器U1将该信号进行放大，到达ADC较为合适的电压范围；由运算放大器U1的输出端将放大后的模拟信号传输至低功耗处理器2的VOUT，VOUT读取采集到的模拟信号并将其转换成数字信号进行传输。

如图5所示，供电模块1包括整流电容C1、稳压电容C2、供电芯片Q3，所述供电芯片Q3采用HT7533-1芯片；所述供电芯片Q3接地端接地GND，电源输入端与电源正极BAT相连，且并连整流电容C1；所述稳压电容C2一端与供电芯片Q3电源输出端相连，一端与供电芯片Q3接地端相连，供电芯片Q3电源输出端输出稳定电压+3.3V。所述供电芯片Q3电源输出端输出电压+3.3V分别至低功耗处理器2的电源输入端、运放供电控制电路中场效应管Q1源极以及SI4463无线模块3。

如图6所示，SI4463无线模块3同低功耗处理器2通过SPI总线进行相连，SPI总线包含图中MOSI、MISO、SCK、SEL四路信号线，两者按照SPI协议完成通讯；SI4463无线模块3的IRQ引脚为中断输出引脚与低功耗处理器2的外部中断引脚nIRQ相连，在SI4463无线模块3数据更新时候以中断的方式告知低功耗处理器2，提高了响应速度。

该低功耗433M无线应用数据采集模块电路的工作过程(内容)如下：

1、将供电模块1接入电源，在本实施例中例如可选用单节电池。供电模块1工作，输出稳定的+3.3V电压。上电后低功耗处理器2对自身和SI4463无线模块3进行初始化。

2、根据实际要求的数据采集时间间隔，将低功耗处理器2内定时器定时相应时间。

3、低功耗处理器2通过SW_PIN输出低电平，令NPN型三极管Q2关断，场效应管Q1关断，场效应管Q1漏极无电压输出，模拟量输入模块4的运算放大器U1正电源输入端无电压输入，模拟量输入模块4不工作。低功耗处理器2通过关断运放控制电路来关闭模拟量输入模块4的供电，并通过SPI发送指令配置SI4463无线模块3进入休眠状态；并配置低功耗处理器2自身进入休眠状态。

4、当定时时间到时，定时器产生中断唤醒低功耗处理器2。

5、低功耗处理器2通过SW_PIN输出高电平，令NPN型三极管Q2导通，场效应管Q1栅极相当于接地，此时场效应管Q1导通，场效应管Q1漏压输出电压V_AMP至模拟量输入模块4运算放大器U1正电源输入端，模拟量输入模块4开始工作。采集的模拟信号通过运算放大器U1的输出端将其传输至低功耗处理器2的ADC输入引脚VOUT，低功耗处理器2成功读取该信号后立即通过SW_PIN输出低电平，关断模拟量输入模块4的供电。低功耗处理器2的ADC输入引脚VOUT读取数据的同时将模拟信号转换成数字信号。

6、低功耗处理器2通过SPI发送指令配置SI4463无线模块3进入发送状态。将所采集到的数据发送出去后，低功耗处理器2马上通过SPI发送指令配置SI4463无线模块3进入休眠状态。

7、根据下一次数据采集低功耗处理器2的定时器定时相应时间，并配置低功耗处理器2自身进入休眠状态。重复步骤4-7。

本实用新型结构简单，且选用的模块芯片均为低功耗，降低了成本且减少了消耗；模拟量输入模块4虽然已经使用低功耗的INA122芯U1，但在工作过程中仍耗能较大，本实用新型为此设计了运放供电控制电路，通过低功耗处理器2对整个模块电路进行控制，使各模块工作完毕后不再耗电，极大的减少了不必要的能源浪费；且本实用新型在减少消耗的同时，仍能实现快捷准确的采集数据，并能够稳定的将采集的信息上传至上位机。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一个具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。