CN202257906U - 多功能低功耗无线传感网智能节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能低功耗无线传感网智能节点，包括母板、第一子板和第二子板，第一子板包括集成在一块电路板上的MC1322X处理器、与MC1322X处理器相连的天线和用于与母板连接的第一接口，第二子板包括集成在一块电路板上的显示屏和用于与母板连接的第二接口，母板包括电源管理电路、子板外围电路、第一子板接口、第二子板接口以及外部接口。其优点是：本实用新型集网关节点、采集节点和定位节点功能于一体。节点可通过USB、外接电源和电池三种方式供电，当节点用作采集节点使用时，采用电池供电，节点上与定位功能无关的模块均可关断，降低功耗，延长电池寿命。

Description

多功能低功耗无线传感网智能节点

技术领域

本实用新型涉及一种无线传感节点，尤其是一种集网关、采集、定位等多功能于一体的低功耗无线传感网智能节点。

背景技术

目前市面上出售的无线传感网智能节点，一般分为传感器节点、路由节点和网关节点。其中传感器节点安装在使用现场，周期性采集相关参数，采用多跳的方式通过路由节点汇聚到网关节点，然后送到管理终端。网关节点完成网络的组织、协调、管理和维护。对于一般智能节点，功能单一，重复利用率低，设计开发和用户使用成本均较高。而对于市面上可用作多种功能的智能节点，往往功耗较大。当用作路由节点或网关节点时，可固定于一个地点采用电池供电；但用作传感器节点时，采集环境不定，无法采用电源供电，只能通过电池供电。一旦采用电池供电，节点功耗就成为制约其性能的最关键因素。一般多功能节点由于受各类功能芯片的限制，功耗较高，一般电池供电将无法满足其正常工作。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种多功能、低功耗无线传感网智能节点，实现了多功能、低功耗、性能稳定、开发及使用方便的无线传感网智能节点。

按照本实用新型提供的技术方案，所述多功能低功耗无线传感网智能节点，包括母板、第一子板和第二子板，所述第一子板包括集成在一块电路板上的MC1322X处理器、与MC1322X处理器相连的天线和用于与母板连接的第一接口，所述第二子板包括集成在一块电路板上的显示屏和用于与母板连接的第二接口，所述母板包括电源管理电路、子板外围电路、第一子板接口、第二子板接口以及外部接口，通过所述第一接口和第一子板接口的连接、第二接口与第二子板接口的连接将所述第一子板、第二子板与母板上的电路连接起来。

所述电源管理电路中包括：USB接口、外接电源接口分别通过拨动开关中的一路开关与稳压电路相连；电池通过拨动开关中的一路开关直接供电于母板。

所述USB接口还通过拨动开关中的一路开关与USB-UART接口转换芯片相连。

所述外部接口包括JTAG仿真接口，还包括传感器接口。传感器接口包括AD、SPI、I²C、UART接口中的一种或多种。

所述显示屏采用TFT显示屏，通过贴片接插件和连接线与母板相接。

本实用新型的优点是：

基于ZigBee无线网络传输采集的数据，采用处理器和发射电路集成的芯片，性能稳定，功耗低，成本低。

多种节点功能之间方便切换，并且实现各芯片模块的可配置，只在需要的时候开启，实现功耗可调。

节点带有显示屏可实时观察采集信息以及网络情况，便于及时掌控信息。显示屏采用子板设计，在需要显示屏显示信息时，显示屏子板通过1.0×10贴片接插件与母板相连接；在不需要察看信息时可以断开显示屏子板的连接，以降低功耗。

附图说明

图1是本实用新型所述的母板硬件结构图；

图2是本实用新型所述的射频子板硬件结构图；

图3是本实用新型所述的显示屏子板硬件结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做详细的描述。本实用新型具体涉及嵌入式技术、短距离无线通信ZigBee技术、低功耗技术等。以下是一个实用的集网关、采集、定位等多功能于一体的低功耗无线传感网智能节点设计。

本实用新型采用子母板设计，总体包括具有电源管理电路、子板外围电路以及各种接口的母板；采用内部集成ARM内核的ZigBee无线单片机MC1322X的射频子板；以及可实时检测采集信息和网络情况的显示屏子板。母板供电方式可以有USB、外接电源和电池三种供电方式，采用一个4P2T开关连接各供电电源接入。当同时使用三种供电方式时，USB和外接电源供电具有优先权。

具体为：本实用新型包括母板、第一子板和第二子板，所述第一子板包括集成在一块电路板上的MC1322X处理器、与MC1322X处理器相连的天线和用于与母板连接的第一接口，所述第二子板包括集成在一块电路板上的显示屏和用于与母板连接的第二接口，所述母板包括电源管理电路、子板外围电路、第一子板接口、第二子板接口以及外部接口，通过所述第一接口和第一子板接口的连接、第二接口与第二子板接口的连接将所述第一子板、第二子板与母板上的电路连接起来。

如图1所示为本实用新型的母板结构，其中电源管理电路中：USB接口、外接5V电源接口分别通过4P2T拨动开关中的一路开关与稳压电路相连；电池通过4P2T开关中的一路开关直接供电于母板上的各芯片；USB接口通过4P2T开关中的一路开关与USB-UART接口转换芯片相连。稳压电路采用TI公司的TPS79533稳压芯片，其输入电压范围为2.7V-5.5V，输出电压为3.3V，具有较高PSRR(在10kHz时为50dB)。当母板作为网关节点或采集节点使用时，4P2T开关开启，电源通过USB接口、外接5V电源接口和电池均可给母板供电，其中USB接口和外接5V电源接口供电具有优先权。当母板作为定位节点使用时，母板使用电池供电，USB接口和外接5V电源接口悬空，稳压电路和USB-UART接口转换芯片将被停止供电，母板功耗较用作网关节点或采集节点使用时低，延长电池的使用寿命。显示屏子板接口采用1.0×10贴片接插件，射频子板接口采用2.0-20P双排接插件，JTAG仿真接口采用2.54-20P双排针JTAG仿真接口，SPI/AD/I²C/UART接口采用3.96×10单排接插件。母板预留多种传感器接口。当母板作为采集节点使用时，各种传感器通过SPI/AD/I²C/UART接口与母板相连并采集数据，可以使用多种接口的传感器，包括SPI、AD、I²C和UART等接口，并且母板可以连接多个传感器，并不局限于3个。

如图2所示，所述第一子板为射频子板，包括：天线、MC1322X处理器和与母板连接的第一接口。MC1322X处理器集成了标准的ARM7内核、2.4GHz射频收发器、IEEE 802.15.4 MAC硬件加速器和AES硬件加速器，内置了FLASH，SRAM和ROM，A/D转换等模块，并在开发环境中提供了最新ZigBee 2007/PRO协议栈，可实现无线通信。天线采用2.4GHz，增益为3dBm规格的天线。射频子板通过采用2.0-40P双排针接插件与母板相接。

如图3所示，所述第二子板为显示屏子板，包括显示屏和与母板连接的第二接口。显示屏采用规格为128×160、260K色的TFT显示屏。当本实用新型用作网关节点或采集节点使用时，显示屏子板通过采用1.0×10的贴片接插件与母板相接，实时显示采集信息及网络情况；当本实用新型用作定位节点功能使用时，显示屏子板脱离母板，从而降低定位节点的功耗。

本实用新型集网关节点、采集节点和定位节点功能于一体。当用作定位节点使用时，采用电池供电，节点关断与定位功能无关的模块，降低功耗，延长电池寿命。

Claims (7)

1. 一种多功能低功耗无线传感网智能节点，包括母板、第一子板和第二子板，其特征是：所述第一子板包括集成在一块电路板上的MC1322X处理器、与MC1322X处理器相连的天线和用于与母板连接的第一接口，所述第二子板包括集成在一块电路板上的显示屏和用于与母板连接的第二接口，所述母板包括电源管理电路、子板外围电路、第一子板接口、第二子板接口以及外部接口，通过所述第一接口和第一子板接口的连接、第二接口与第二子板接口的连接将所述第一子板、第二子板与母板上的电路连接起来。

2.如权利要求1所述多功能低功耗无线传感网智能节点，其特征是所述电源管理电路中包括：USB接口、外接电源接口分别通过拨动开关中的一路开关与稳压电路相连；电池通过拨动开关中的一路开关直接供电于母板。

3.如权利要求1所述多功能低功耗无线传感网智能节点，其特征是所述USB接口还通过拨动开关中的一路开关与USB-UART接口转换芯片相连。

4.如权利要求1所述多功能低功耗无线传感网智能节点，其特征是所述外部接口包括JTAG仿真接口。

5.如权利要求1所述多功能低功耗无线传感网智能节点，其特征是所述外部接口包括传感器接口。

6.如权利要求5所述多功能低功耗无线传感网智能节点，其特征是所述传感器接口包括AD、SPI、I²C、UART接口中的一种或多种。

7.如权利要求1所述多功能低功耗无线传感网智能节点，其特征是所述显示屏采用TFT显示屏，通过贴片接插件和连接线与母板相接。

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