一种多功能无线传感网基础节点装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种多功能无线传感网基础节点装置，可以根据节点模块提供的说明书，接入任意的传感器，并配置节点工作模式获取相应的物理数据，通过AD转换器将信号传送给处理器模块，再将处理后信息输送到无线模块，由无线模块将信息传递给使用者，使使用者可以实时掌握所需信息。本发明结构简单，安装方便，功能增强，主要解决多传感器任意组合，通过简单配置即可在室外复杂环境中使用，便于市场推广。
【专利说明】一种多功能无线传感网基础节点装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线传感网基础节点装置。尤其是多功能无线传感网基础节点装置。
【背景技术】
[0002]随着社会发展的需求和通信技术、嵌入式系统和传感器技术的进展，具有感知、计算和无线通信能力的无线传感器网络(WSN)引起了人们的极大关注。无线传感器网络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。无线传感器网络可以使人们在任何时间、任何地点和任何环境条件下获取大量详实而可靠的信息，因此可以被广泛地应用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、农业、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等，而且未来还将在许多新兴领域体现其优越性，如家用、保健、物流等领域。
[0003]目前的无线传感网节点装置大多功能单一，配置成本高且复杂，很难满足物联网多样性的需求。本发明可以通过配置处理器模式，接入相应的传感器，以完成复杂环境下的各种任务。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有多功能性的传感器节点，通过根据节点模块提供的说明书，接入任意的传感器，并配置节点工作模式获取相应的物理数据，通过无线传感网传送给中心服务器，已达到传感器的监测功能。
[0005]按照本发明提供的技术方案，所述传感器节点基本组成模块有:传感模块，由AD转换器提供模拟量输入，可以外接传感器，由软件指定传感器类型；处理器模块，所述处理器模块是传感器节点的核心，负责整个节点的设备控制、任务分配与调度、数据整合与传输，在节点设计中，我们将编程实现处理器模块对传感模块采集控制、A/D转换的实现以及控制无线通信模块的收发；无线收发模块负责与其他传感节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据；至于电源模块，则以低功耗、高精度为要求，最好可以从自然环境中获得充电途径。
[0006]整个节点的工作模式是先AD转换器提供模拟量输入，由软件指定传感器类型，接入传感器传递的数据，处理器模块对采集的数字量进行处理，获得检测的物理参数值，通过无线模块传送给中央服务器。
[0007]本发明的优点是:可以利用同一个节点针对不同的传感器工作；无需改动节点，只需由软件指定传感器类型，接入传感器即可进行工作。以采用无线传感网建设的农业环境自动监测系统为类，我们只需一套节点，当连接不同的传感器时，我们即可完成风、光、水、电、热和农药等的数据采集和环境控制，可有效提高农业集约化生产程度，简化系统复杂性，降低设备成本。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明的电路结构框图。
[0009]图2为本发明的传感器数据采集模块的工作流程图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明包括处理器模块、AD转换器、无线模块、电源模块、传感器模块。
[0011]传感器模块为各种传递电信号的传感器，包括光、温度、湿度、加速度、光电、液位、电磁感应、压力等传感器，用于感知、获取检测区域内的信息，并将其转换为电信号。
[0012]传感器模块和AD转换器连接，实时将传感器传递的电信号传到AD转换器，AD转换器把模拟信号转换为数字信号。
[0013]AD转换器与微处理器模块连接，处理器模块负责控制和协调节点的各部分工作，存储和处理自身采集的数据以及其他节点发来的数据，核心任务包括:从数据采集单元中获取各种数据，对数据进行标定，对数据收发单元进行初始化及其参数设置，以及收发数据流程的控制等，处理器模块通过对AD转换器传递的数字信号进行识别和处理后把信息发送到无线模块。
[0014]微处理器模块与无线模块连接。无线模块负责与其他传感节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据，将信息发送给中心服务器。
[0015]电源部分为电池，为无线传感器节点提供正常工作所必需的能量，与各个耗能模块连接。
[0016]如图2所示为传感器数据采集模块的工作流程图，首先用一组启动传输时序进行数据传输的初始化，然后发送一组测量命令(例如‘4096’表示温度，‘4097’表示湿度)启动定时器开始进入主循环，在主程序中通过对传递的数据的判断来确定是否接受数据，当程序判定接受数据之后，开始接受数据。
[0017]整个节点的工作模式是先AD转换器提供模拟量输入，由软件指定传感器类型，接入传感器传递的数据，处理器模块对采集的数字量进行处理，获得检测的物理参数值，通过无线模块传送给中央服务器。以下给出一个具体实施例
[0018]本无线传感网节点装置的中心处理器采用Atmel公司的MEGA328处理器，一端连接A/D转换芯片AD7731，另一端连接无锡英臻科技有限公司的M301A-3.3无线模块。AD7731提供6路模拟量输入，可以外接6个传感器，由软件指定传感器类型，MEGA328对采集的数字量进行换算，获得检测的物理参数值，通过无线模块传送给计算机。
[0019]Atmel公司的MEGA328处理器具有8位高性能的基于AVR RISC微控制器集成了32KB ISP快闪记忆体而写读能力，IKB EEPROM，2KBSRAM，23个通用I/O 口线，32个通用工作寄存器，三个灵活的定时器/计数器，具有比较模式，内部和外部中断，可编程串行USART，面向字节的两线串行接口，SPI串行端口，6通道10位A/D转换器(TQFP和QFN/MLF封装的8声道)内部振荡器，和五个软件可选的省电模式，可编程看门狗定时器。该器件工作在
1.8-5.5伏之间。通过在一个单时钟周期指令执行，该设备达到每MHz接近IMIPS的吞吐量，平衡功耗和处理速度。
[0020]而无线模块M301A-3.3具有以下特性:[0021]a)远距离传输
[0022]输出功率最大可达IOOmW(20dBm) (+IdBm?+20dBm功率可调)，在中国范围使用应按照无线电管理委员会文件要求控制在50mW以内。
[0023]室外通信距离最高可达2km以上(01200kbps,杆状天线,无遮挡,模块放置高度I米)，更远的通信距离可以通过使用高增益天线达到。
[0024]b)低功耗
[0025]整机功耗休眠最低可达16uA，接收状态< 25mA，发射状态< 100mA@+20dBm。可通过引脚设置为休眠模式。
[0026]c)通信稳定可靠
[0027]支持256个逻辑信道，灵活设置，能够在恶劣的电磁环境中进行工作。
[0028]支持CSMA/CA冲突检测。
[0029]双256Byte 缓冲区。
[0030]串口速率/无线传输速率可调，最高可达115200bps。
[0031]默认透传模式，可选点对点、点对多点等多种通信模式。
[0032]自动频率校准。
[0033]d)即插即用、使用方便
[0034]无需编写通/[目程序。
[0035]支持AT指令修改模块参数。
[0036]3.0?3.6V电压输入。
[0037]提供TTL电平接口，可转接RS-232/RS-485信号。
【权利要求】
1.一种多功能无线传感网基础节点装置。包括传感器模块(1)、AD转换器(2)、处理器模块(3)、无线收发模块(4)、电源模块(5)。传感器模块(I)和AD转换器(2)连接，AD转换器(2)和处理器模块(3)连接，处理器模块(3)与无线模块(4)连接，电源模块(5)与其他耗能模块相连接。其特征是将多功能的传感器节点连接到AD转换器与处理器模块，再利用无线模块，以达到传感器的监测功能。
2.如权利要求书I所述的多功能无线传感网节点装置，其特征是通过节点接入任意的传感器，并通过简单配置节点工作模式获取相应的物理数据，通过AD转换器将信号传送给处理器模块，再将处理后信息输送到无线模块，使使用者可以实时掌握所需信息。
3.如权力要求书I所述多功能无线传感网节点装置，其特征是通过编写相应程序，使得节点可以接入多种传感器，根据使用者需求而随意组合。
【文档编号】H04L29/08GK103582176SQ201310601608
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】臧培荃, 吴滨 申请人:江南大学