專利名稱：一種低功耗智能河流海岸模型無(wú)線收發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種將流速、水位、含沙量等模型測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心或中繼點(diǎn)，接收計(jì)算機(jī)控制命令，同時(shí)具有控制功能的一種裝置，具體說(shuō)是一種低功耗智能河流海岸模型無(wú)線收發(fā)器。
背景技術(shù)：
目前，很多河流海岸模型上的測(cè)量設(shè)備都是通過(guò)有線的形式將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的數(shù)據(jù)傳送出去，比如流速、水位、含沙量等數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)有的有線傳輸協(xié)議和技術(shù)，有線傳輸數(shù)據(jù)可能比較簡(jiǎn)單，但是同樣也有很多的缺點(diǎn)1、如果測(cè)量傳感器較多，會(huì)有大量的布線，傳輸?shù)木嚯x也非常有限；2、有線的設(shè)備移動(dòng)性較差，布線制約了設(shè)備的移動(dòng)性能；3、有線傳輸?shù)目偩€協(xié)議各不相同，兼容性差；4、有線傳輸布線成本較高、維護(hù)工作量大。無(wú)線射頻技術(shù)的物理特性決定了數(shù)據(jù)的傳輸可以不依靠各種有線的總線方式傳輸數(shù)據(jù)，無(wú)線射頻信號(hào)的傳輸是無(wú)方向性的，無(wú)線射頻信號(hào)可以很容易地繞過(guò)遮擋物，具有較好的穿透性。無(wú)線射頻信號(hào)的傳輸距離很容易就可以達(dá)到50米以上，如果外加功放或中繼能傳輸更遠(yuǎn)的距離。雖然無(wú)線射頻傳輸相比有線傳輸數(shù)據(jù)有很多優(yōu)勢(shì)，但是無(wú)線射頻收發(fā)裝置尚未在模型測(cè)量與控制等領(lǐng)域得到普及。主要的一個(gè)原因在于模型測(cè)量與控制系統(tǒng)中的絕大多數(shù)設(shè)備僅僅支持有線接口，而且接口類型各不相同。很多設(shè)備和技術(shù)雖然已經(jīng)比較陳舊，但是更換一整套設(shè)備的成本還是比較大的。種種原因?qū)е铝藷o(wú)線射頻技術(shù)在模型測(cè)量與控制領(lǐng)域無(wú)法普及，以至于無(wú)線射頻傳輸不能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，從而會(huì)影響模型測(cè)量與控制的精度和效率。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)線射頻信號(hào)收發(fā)控制器，解決現(xiàn)有模型測(cè)量中有線傳輸布線雜亂，傳輸距離有限，功耗較大和兼容性較差的缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型公開(kāi)了一種低功耗智能河流海岸模型無(wú)線收發(fā)器，它包括天線、射頻模塊、微控制器模塊、傳感器控制模塊和電源模塊；天線負(fù)責(zé)發(fā)射和接收射頻信號(hào)，天線與射頻模塊相連；射頻模塊負(fù)責(zé)射頻信號(hào)的收發(fā)，射頻模塊分別與天線、微控制器模塊相連；微控制器模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，微控制器模塊與射頻模塊、傳感器控制模塊相連；傳感器控制模塊負(fù)責(zé)連接各種測(cè)量傳感器、控制傳感器；電源模塊利用各種電池或各種外部電源為其它各個(gè)模塊供電；電源模塊分別與射頻模塊、微控制器模塊和傳感器控制模塊相連。其中，射頻模塊通過(guò)同步串行總線與微控制器模塊相連。其中，所述的天線為PCB天線、彈簧天線或者陶瓷天線；所述的電源模塊為市電、堿性電池或者紐扣電池。[0009]有益效果本無(wú)線收發(fā)器具有以下優(yōu)點(diǎn)1)無(wú)線傳輸，無(wú)需布線，成本低；2)傳輸距離相對(duì)較遠(yuǎn)；3)極低功耗(μ A級(jí)別)，可以用電池獨(dú)立供電，環(huán)保節(jié)能；徹底擺脫電源布線的困擾；4)兼容性好，容易擴(kuò)展；5)無(wú)線射頻信號(hào)傳輸可以雙向通信，這種特性為控制帶來(lái)方便。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做更進(jìn)一步的解釋。如圖1所示，本實(shí)用新型的一種低功耗智能河流海岸模型無(wú)線收發(fā)器，包括天線1、射頻模塊2、微控制器模塊3、傳感器控制模塊4、電源模塊5。天線I與射頻模塊2相連，射頻模塊2、傳感器連接模塊4均與微控制器模塊3相連。電源模塊5分別與射頻模塊2、微控制器模塊3、傳感器控制模塊4相連，為它們供電。天線1:以電磁波的形式發(fā)射或者接無(wú)線收射頻信號(hào)。天線I與射頻模塊2相連，通?？梢愿鶕?jù)設(shè)備尺寸要求，選擇合適的天線，譬如PCB天線，彈簧天線或者陶瓷天線等，天線的質(zhì)量直接影響無(wú)線射頻信號(hào)傳輸?shù)木嚯x和無(wú)線射頻信號(hào)的質(zhì)量。射頻模塊2 :負(fù)責(zé)無(wú)線射頻信號(hào)的收發(fā)。一方面，微控制器模塊3將傳感器控制模塊4采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化后，通過(guò)射頻模塊2發(fā)送出去；另一方面，射頻模塊2接收控制命令信號(hào)，從而通過(guò)微控制器模塊3控制傳感器控制模塊4的動(dòng)作。除此之外射頻模塊2還會(huì)接收、發(fā)送控制應(yīng)答信號(hào)等。微控制器模塊3是本實(shí)用新型的中央處理模塊，負(fù)責(zé)各個(gè)模塊的控制調(diào)度、數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換等運(yùn)算和控制任務(wù) 。射頻模塊2與微控制器模塊3通過(guò)同步串行總線(SPI)相連，當(dāng)射頻模塊2收到相應(yīng)的控制信號(hào)后，通過(guò)中斷，通知微控制器模塊3 ;微控制器模塊3從射頻模塊2取出控制數(shù)據(jù)，并根據(jù)協(xié)議解析分析收到的數(shù)據(jù)，并根據(jù)相應(yīng)的協(xié)議對(duì)相應(yīng)的控制命令采取控制動(dòng)作。譬如控制傳感器的數(shù)據(jù)采集頻率、控制裝置的功耗等。微控制器模塊3同樣擔(dān)負(fù)了將傳感器控制模塊4采集的數(shù)據(jù)發(fā)送出去的任務(wù)。微控制器模塊3將傳感器控制模塊4采集到的數(shù)據(jù)，根據(jù)協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)化，然后通過(guò)射頻模塊2發(fā)送出去。傳感器控制模塊4是本實(shí)用新型裝置和各種模型控制、模型測(cè)量上各種傳感器連接的接口。這個(gè)模塊比較靈活，需要根據(jù)傳感器而定。傳感器控制模塊4是將傳感器采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為微控制器模塊3能識(shí)別的信號(hào)，從而才能達(dá)到數(shù)據(jù)采集的和傳感器控制的作用。電源模塊5 :利用各種外部電源為其它各個(gè)模塊供電。所述電源模塊5分別與射頻模塊2、微控制器模塊3、傳感器控制模塊4相連，為它們提供所需電平。常見(jiàn)的外部電源包括市電、USB電源、堿性電池和紐扣電池等，電源模塊5支持以上外部電源中的一種或者多種。以市電作為輸入，通過(guò)整形電路、濾波電路、降壓電路，轉(zhuǎn)換成其它模塊所需電平；以DC 5V作為輸入，采用市場(chǎng)上常見(jiàn)5V直流電源，可以直接為本實(shí)用新型裝置供電；以堿性電池作為輸入，利用2節(jié)AAA(7號(hào))電池，轉(zhuǎn)換成其它模塊所需電平；以紐扣電池作為輸入，紐扣電池具有體積小，輕便等優(yōu)點(diǎn)，常用型號(hào)為CR2477等。[0020]微控制器模塊3和射頻模塊2可以采用多種實(shí)施方案，以下舉出兩種優(yōu)選方案I)為了極小的體積、極低的功耗，可以采用單芯片解決方案。單芯片是指一個(gè)芯片中集成了微控制器模塊4和射頻模塊2。這里可以采用德州儀器(TI)的CC430芯片。CC430是TI公司在2008年末發(fā)布的MSP430家族的一個(gè)新的RF Soc系列，CC430集成了MSP430當(dāng)時(shí)最新5系列的核以及低功耗無(wú)線收發(fā)器CCllOl的核，并且集成了 5系列豐富的外設(shè)等。CC430不但延續(xù)了超低功耗、高性能的傳統(tǒng)，而且集成了業(yè)界領(lǐng)先的IGHz以下頻段的CC1101RF收發(fā)器。使用CC430平臺(tái)既可降低系統(tǒng)復(fù)雜性、將封裝與印刷電路板尺寸縮小50%,又可簡(jiǎn)化RF設(shè)計(jì)，從而可以包括RF網(wǎng)絡(luò)、能量采集、工業(yè)監(jiān)控與篡改檢測(cè)、個(gè)人無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及自動(dòng)抄表基礎(chǔ)設(shè)施(AMI)等在內(nèi)的應(yīng)用推向更高的水平。2)為了增強(qiáng)設(shè)備的靈活和擴(kuò)展性能，可以采用微控制器模塊3和射頻模塊2獨(dú)立的解決方案。微處理器模塊3可采用恩智浦(NXP)的LPC11XX系列的微控制器，無(wú)射頻模塊2可以采用德州儀器(TI)的CCllOl無(wú)線射頻收發(fā)芯片。NXP的LPC11XX系列處理器可 以做到系統(tǒng)兼容，同時(shí)價(jià)格便宜，用戶可以根據(jù)需要在LPC11XX選擇不同性能和型號(hào)的微控制器，同時(shí)LPC11XX系列微控制器有著不錯(cuò)的功耗控制。經(jīng)過(guò)功耗控制優(yōu)化也可以非常容易的將功耗控制在μ A級(jí)別。同時(shí)這個(gè)系列的微控制器接口豐富，可以提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性。德州儀器的CCllOl無(wú)線收發(fā)芯片同樣具有出色的功耗表現(xiàn)。本實(shí)用新型的低功耗智能河流海岸模型無(wú)線收發(fā)器一般配合各種模型控制上的控制器和模型測(cè)量傳感器使用，可以廣泛應(yīng)用于模型控制、水利模型現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、防汛報(bào)警等由各種傳感器控制的設(shè)備。收發(fā)器接收傳感器發(fā)送來(lái)的脈沖或數(shù)字信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為符合協(xié)議的無(wú)線射頻信號(hào)，然后通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)將數(shù)據(jù)傳輸出去，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸；或者將收到的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制設(shè)備和傳感器的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線的控制作用。本實(shí)用新型既能發(fā)揮射頻信號(hào)無(wú)方向性、不受障礙物影響以及遙控距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì)，又能雙向傳輸，具有一定的控制作用。利用本實(shí)用新型發(fā)明，可以長(zhǎng)距離的對(duì)控制數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行收發(fā)，同時(shí)又具有極低的功耗，不需要布線，同時(shí)具有比較低的成本。為了將本裝置和各種傳感器配合使用，本裝置體積小，可以使用魔力貼雙面膠貼在各種傳感器裝置上。如果為了縮小體積，也可以將本實(shí)用新型收發(fā)器電路集成在傳感器電路中使用。如果需要增加傳輸距離，也可以在本裝置上增加功放，從而可以大大增加傳輸距離。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種低功耗智能河流海岸模型無(wú)線收發(fā)器，其特征在于它包括天線(I)、射頻模塊(2 )、微控制器模塊(3 )、傳感器控制模塊(4 )和電源模塊(5 ); 天線(I):負(fù)責(zé)發(fā)射和接收射頻信號(hào)，天線(I)與射頻模塊(2 )相連； 射頻模塊(2):負(fù)責(zé)射頻信號(hào)的收發(fā)，射頻模塊(2)分別與天線(I)、微控制器模塊(3)相連； 微控制器模塊(3):實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，微控制器模塊(3)與射頻模塊(2)、傳感器控制模塊(4)相連； 傳感器控制模塊(4):負(fù)責(zé)連接各種測(cè)量傳感器、控制傳感器； 電源模塊(5):利用各種電池或各種外部電源為其它各個(gè)模塊供電；電源模塊分別與射頻模塊(2 )、微控制器模塊(3 )和傳感器控制模塊(4 )相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗智能河流海岸模型無(wú)線收發(fā)器，其特征在于射頻模塊(2 )通過(guò)同步串行總線與微控制器模塊(3 )相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗智能河流海岸模型無(wú)線收發(fā)器，其特征在于所述的天線(I)為PCB天線、彈簧天線或者陶瓷天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種低功耗智能河流海岸模型無(wú)線收發(fā)器，其特征在于所述的電源模塊(5)為市電、堿性電池或者紐扣電池。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種低功耗智能河流海岸模型無(wú)線收發(fā)器，它包括天線、射頻模塊、微控制器模塊、傳感器控制模塊和電源模塊；天線負(fù)責(zé)發(fā)射和接收射頻信號(hào)，天線與射頻模塊相連；射頻模塊負(fù)責(zé)射頻信號(hào)的收發(fā)，射頻模塊分別與天線、微控制器模塊相連；微控制器模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，微控制器模塊與射頻模塊、傳感器控制模塊相連；傳感器控制模塊負(fù)責(zé)連接各種測(cè)量傳感器、控制傳感器；電源模塊利用各種電池或各種外部電源為其它各個(gè)模塊供電；電源模塊分別與射頻模塊、微控制器模塊和傳感器控制模塊相連。本實(shí)用新型無(wú)線傳輸，無(wú)需布線，成本低；極低功耗；兼容性好，容易擴(kuò)展。
文檔編號(hào)H04B1/40GK202841118SQ201220532350
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者梁振良, 耿浩然, 顧燕峰, 陳懂 申請(qǐng)人:無(wú)錫訊泰科技有限公司