[发明专利]一种可实现多输入多输出的无线传感器节点

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器节点，尤其是涉及一种可实现多输入多输出的无线传感器节点。

背景技术

Zigbee是IEEE802.15.4协议规定的一种短距离、低功耗的无线通信技术，其特点是可近距离传输，实现复杂度低，能够搭建自组织网络，且具有低功耗、低数据速率、低成本等特点，可嵌入各种设备，用于监控、自控和远程控制。Zigbee可搭建类似于CDMA和GSM的具有高可靠性的无线传输网络，其通信模块可实现移动网络基站的功能，传输距离从几十米到几百米甚至几公里，并且支持无限扩展。Zigbee最大支持65000个无线通信模块组成的网络平台，在整个网络范围内，每一个模块之间可以相互通信。实际使用过程中，Zigbee网络节点不仅可以作为监控对象，即利用其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以作为中继节点，自动转发其他网络节点传过来的数据资料。但现有Zigbee无线通信模块只有一个Zigbee芯片，作为网络节点使用时，由于受到自身传输速率低的影响，既不能采集太多的数据，也不能转发过多其他节点的数据，并且所采用Zigbee芯片的数据传输距离确定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种可实现多输入多输出的无线传感器节点，其电路设计合理、接线方便、操作简便且数据传输率高、数据传输量大，具有近距离简单射频收发和收发距离可调式的射频收发两种射频收发模式，并且收发距离调节方便，能用于不同场合的大数据量信息的采集和发送以及大规模无线传感网络的数据汇聚和转发。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可实现多输入多输出的无线传感器节点，其特征在于：包括数据处理模块、多个分别与数据处理模块相接的数据采集模块、多个分别与数据处理模块相接的射频收发模块以及为数据处理模块和多个所述射频收发模块进行供电的电源模块，所述数据处理模块和多个所述射频收发模块均与电源模块相接；所述数据处理模块包括DSP控制器和与DSP控制器相接的现场可编程逻辑器件FPGA，多个数据采集模块均与DSP控制器相接；每个所述射频收发模块均包括一个短距离无线通信模块和一个距离可调式无线通信模块，所述短距离无线通信模块和距离可调式无线通信模块均为Zigbee无线通信模块且二者均与现场可编程逻辑器件FPGA相接；所述短距离无线通信模块包括第一无线射频芯片以及分别与第一无线射频芯片相接的第一收发天线和第一串行通信接口，所述第一无线射频芯片通过第一串行通信接口与现场可编程逻辑器件FPGA相接；所述距离可调式无线通信模块包括第二无线射频芯片、分别与第二无线射频芯片相接的无线收发距离调整电路和第二串行通信接口以及与无线收发距离调整电路相接的第二收发天线，所述第二无线射频芯片通过第二串行通信接口与现场可编程逻辑器件FPGA相接；所述无线收发距离调整电路包括对第二无线射频芯片所收发信号的功率进行放大的功率放大电路和对功率放大电路的功率放大倍数进行调整的功率调整电路，所述功率调整电路与功率放大电路相接，所述功率放大电路连接于第二无线射频芯片与第二收发天线之间，所述功率调整电路与现场可编程逻辑器件FPGA相接；所述第一无线射频芯片和第二无线射频芯片均为芯片CC2430或芯片CC2420；所述电源模块包括供电电源、与所述供电电源相接的电源控制芯片以及分别与供电电源相接的第一电压转换电路、第二电压转换电路和第三电压转换电路，所述第一电压转换电路的电压输出端与DSP控制器相接，所述第二电压转换电路的电压输出端与现场可编程逻辑器件FPGA相接，所述第一无线射频芯片和第二无线射频芯片均与所述第三电压转换电路的电压输出端相接。

上述一种可实现多输入多输出的无线传感器节点，其特征是：所述数据处理模块还包括与DSP控制器相接的第三串行通信接口，所述DSP控制器通过第三串行通信接口与上位机进行双向通信。

上述一种可实现多输入多输出的无线传感器节点，其特征是：所述数据采集模块包括供电模块、信号传感器、与信号传感器相接的采样保持电路和与采样保持电路相接的A/D转换模块，所述A/D转换模块与DSP控制器相接；所述信号传感器、采样保持电路和A/D转换模块均与供电模块相接；所述信号传感器为对温度、湿度、压力、拉力或可燃气体浓度进行实时检测的模拟信号传感器。

上述一种可实现多输入多输出的无线传感器节点，其特征是：所述数据处理模块还包括与DSP控制器相接的数据存储单元和时钟芯片。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、电路设计合理、接线方便且使用操作简便。