主权项 |
一种基于Arduino的无线传感器网络节点,其特征在于:节点由微控制器、太阳能板、太阳能充电模块、可充电锂电池、稳压模块、实时时钟模块、射频模块、GPS定位模块、若干传感器探头、能量管理模块、射频模块LED指示灯、微控制器LED指示灯、防水盒和天线构成; 所述稳压模块、实时时钟模块、射频模块、GPS定位模块、能量管理模块、微控制器LED指示灯与微控制器相连;天线、射频模块LED指示灯与射频模块相连;稳压模块、太阳能板、可充电锂电池与太阳能充电模块相连;每个传感器探头连接一种传感器,所述传感器选自温湿度传感器、大气压力传感器、风速风向雨量传感器、危险气体传感器或PM10传感器;微控制器、太阳能充电模块、可充电锂电池、稳压模块、实时时钟模块、射频模块、GPS定位模块、能量管理模块、射频模块LED指示灯和微控制器LED指示灯置于防水盒内,天线、太阳能板和传感器探头置于防水盒外;微控制器基于Arduino Uno,芯片型号为Atmega328p,使用14.7456MHz晶振,工作电压3.3V;微控制器上电后,先完成初始化工作,然后进入休眠操作,微控制器进入低功耗模式,直到实时时钟模块发送中断信号,进入唤醒操作,微控制器进入正常模式,控制能量管理模块打开GPS定位模块和传感器的电源,进入传感器数据采样操作,微控制器读取GPS和传感器的数据后,生成数据包,再控制能量管理模块切断GPS定位模块和传感器的电源,进入发送数据操作,射频模块发送数据,发送结束后微控制器进入休眠操作,完成微控制器一次数据发送流程;射频模块选自XBee S2或XBee PRO S2B,其串口通信速率为115200波特率;太阳能充电模块给可充电锂电池充电的同时给稳压模块供电,稳压模块给实时时钟模块、射频模块、GPS定位模块、能量管理模块、射频模块LED指示灯、微控制器LED指示灯、微控制器和传感器供电;实时时钟模块内含有纽扣电池,用来记录传感器测量数据的时刻和发送中断信号唤醒微控制器;射频模块负责传感器数据包的发送和接收;GPS定位模块给出节点的工作位置;能量管理模块控制射频模块、GPS定位模块、传感器电源的开断,同时配有升压电路给工作在5V的传感器供电,能量管理模块控制升压电路的开断;射频模块LED指示灯显示射频模块的工作状态;微控制器LED指示灯显示微控制器的工作状态;所述防水盒的面板上配有7个接口,分别是天线接口,电池开关,程序下载接口,两个传感器接口,太阳能板和USB复用充电口,通气阀;天线接口用于将天线与射频模块相连;程序下载接口与微控制器的串口相连;电池开关控制太阳能充电模块和稳压模块的开断;程序下载接口仅在电池开关断开的时候实现程序下载功能;传感器接口用于将传感器探头与微控制器相连,传感器探头插到传感器接口上;太阳能板和USB复用充电口将太阳能板或USB充电器和太阳能充电模块相连,支持输出5.5V~6V电压的太阳能板和USB充电器充电;通气阀保证防水盒内外气压平衡,同时水汽不会进入盒内。 |