一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器。本發(fā)明包括微處理器控制模塊、Zigbee無線收發(fā)模塊、RFID射頻模塊、傳感器模塊、控制模塊和通信模塊。微處理器控制模塊是整個(gè)儀器的控制中心；Zigbee無線收發(fā)模塊用于接收和發(fā)送信息到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；RFID射頻模塊用于記錄糧食的進(jìn)出情況；傳感器模塊用于采集糧倉內(nèi)的溫濕度和光照信息；控制模塊由光耦模塊和繼電器模塊組成；通信模塊在安裝調(diào)試和擴(kuò)展通信時(shí)使用。該儀器能夠有效地實(shí)現(xiàn)糧倉內(nèi)環(huán)境參數(shù)的采集以及糧食進(jìn)出情況的記錄，并可以將得到的所有信息無線傳遞到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，從而極大地提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)糧倉的智能化管理水平。
【專利說明】 一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器
(—)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)糧倉內(nèi)環(huán)境監(jiān)控和糧食進(jìn)出統(tǒng)計(jì)記錄都為分開管理，前者在一些智能化水品相對較高的糧倉內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集，但普遍使用有線采集方式，不僅布線成本較高，而且一旦有一處出現(xiàn)問題，將很可能影響整層的信息采集；而糧食進(jìn)出統(tǒng)計(jì)記錄則大都采用人工方式。本發(fā)明利用物聯(lián)網(wǎng)最新技術(shù)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)糧倉內(nèi)環(huán)境參數(shù)的采集以及糧食進(jìn)出情況的記錄，并可以將得到的所有信息無線傳遞到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，從而極大地提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)糧倉的智能化管理水平。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種方便、快捷、易用的糧倉信息中轉(zhuǎn)器，該儀器能夠有效的實(shí)現(xiàn)糧倉內(nèi)環(huán)境參數(shù)的采集以及糧食進(jìn)出情況的記錄，并可以將得到的所有信息無線傳遞到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，從而極大地提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)糧倉的智能化管理水平。
[0004]本發(fā)明包括六個(gè)模塊:微處理器控制模塊、Zigbee無線收發(fā)模塊、RFID射頻模塊、傳感器模塊、控制模塊和通信模塊。微處理器控制模塊是整個(gè)儀器的控制中心；Zigbee無線收發(fā)模塊用于接收和發(fā)送信息到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；RFID射頻模塊用于記錄糧食的進(jìn)出情況；傳感器模塊用于采集糧倉內(nèi)的溫濕度和光照信息；控制模塊由光耦模塊和繼電器模塊組成；通信模塊在安裝調(diào)試和擴(kuò)展通信時(shí)使用。
[0005]本發(fā)明的微處理器控制模塊采用STC12C5410AD微處理器作為控制中心，該微處理器是一款單時(shí)鐘(IT)的8位單片機(jī)，具有豐富的片上資源，包括4路PWM、8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換等，能夠快速實(shí)現(xiàn)對儀器各個(gè)模塊的控制。
[0006]本發(fā)明中，Zigbee無線收發(fā)模塊采用CC2530低功耗無線收發(fā)芯片，CC2530設(shè)備系列提供了一個(gè)IEEE802.15.4兼容無線收發(fā)器，RF內(nèi)核控制模擬無線模塊，另外，它提供了 MCU和無線設(shè)備之間的一個(gè)接口，這使得可以發(fā)出命令、讀取狀態(tài)、自動(dòng)操作和確定無線設(shè)備事件的順序，結(jié)合Z_Stack協(xié)議?？梢詫?shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的建立。
[0007]本發(fā)明中，RFID射頻模塊的RFID卡采用符合國際標(biāo)準(zhǔn)IS0/IEC14443的Mifarel卡，讀寫芯片采用MF RC500, MF RC500是IS0/IEC14443標(biāo)準(zhǔn)下低成本、高集成、高性能的Mifare非接觸式讀寫芯片,基于13.56MHz的非接觸通訊模式。
[0008]本發(fā)明的Zigbee無線收發(fā)模塊采用RFX2401作為功放芯片，可在低功耗情況下實(shí)現(xiàn)500M以上的通信距離，使用2dBm增益全向天線實(shí)測時(shí)可以達(dá)到IKM以上的通信距離，接收靈敏度達(dá)到-lOOdBm。
[0009]本發(fā)明中，儀器的運(yùn)行是按照嵌入在單片機(jī)內(nèi)的軟件系統(tǒng)來完成的，該軟件系統(tǒng)主要包括:啟動(dòng)儀器、初始化各個(gè)模塊、定時(shí)采集環(huán)境參數(shù)并無線傳輸程序、射頻信息掃描 程序、串口中斷處理機(jī)制等。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)圖
[0011]圖2是本發(fā)明的電路框圖
[0012]圖3是本發(fā)明的微處理器控制模塊電路圖
[0013]圖4是本發(fā)明的液晶顯示和RFID射頻模塊電路圖
[0014]圖5是本發(fā)明的通信模塊和傳感器模塊電路圖
[0015]圖6是本發(fā)明的繼電器模塊電路圖
[0016]圖7是本發(fā)明的光耦模塊電路圖
[0017]圖8是本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換功能電路圖
[0018]圖9是本發(fā)明的電源接口電路圖
(五)【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0020]1.儀器具體運(yùn)行流程
[0021]如附圖1所示，本發(fā)明是一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器。本發(fā)明包括微處理器控制模塊、Zigbee無線收發(fā)模塊、RFID射頻模塊、傳感器模塊、控制模塊和通信模塊。微處理器控制模塊是整個(gè)儀器的控制中心；Zigbee無線收發(fā)模塊用于接收和發(fā)送信息到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；RFID射頻模塊用于記錄糧食的進(jìn)出情況；傳感器模塊用于采集糧倉內(nèi)的溫濕度和光照信息；控制模塊由光耦模塊和繼電器模塊組成；通信模塊在安裝調(diào)試和擴(kuò)展通信時(shí)使用。該儀器能夠有效地實(shí)現(xiàn)糧倉內(nèi)環(huán)境參數(shù)的采集以及糧食進(jìn)出情況的記錄，并可以將得到的所有信息無線傳遞到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，從而極大地提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)糧倉的智能化管理水平。儀器具體的運(yùn)作方式如下:首先是啟動(dòng)儀器，然后儀器將自動(dòng)對微處理器控制模塊、Zigbee無線收發(fā)模塊、RFID射頻模塊、傳感器模塊、控制模塊和通信模塊等模塊進(jìn)行初始化設(shè)置，接著設(shè)定通信參數(shù)，設(shè)置信息處理中心串口通信的波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位的參數(shù)，同時(shí)啟動(dòng)系統(tǒng)的傳感器定時(shí)采集程序、射頻掃描程序和中斷接收程序，當(dāng)一切初始化工作完成時(shí)，信息顯示屏上將顯示“初始化成功”等字樣，用戶此時(shí)便可以使用儀器，整個(gè)初始化過程大約需要3秒左右。初始化成功后，液晶屏上將每隔5秒更新一下環(huán)境參數(shù)并將參數(shù)通過Zigbee無線收發(fā)模塊傳遞到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。當(dāng)儀器檢測到射頻卡時(shí)，會將射頻卡中記錄的進(jìn)出糧食的信息(品種、重量、時(shí)間等)通過Zigbee無線收發(fā)模塊傳遞到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。當(dāng)Zigbee無線收發(fā)模塊收到來自遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的控制指令時(shí)，儀器會啟動(dòng)串口中斷程序，并在串口中斷程序中處理控制指令并控制光耦模塊或繼電器模塊做出相應(yīng)的操作。用戶還可通過通信模塊的擴(kuò)展功能將想要記錄的信息傳遞到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心存儲。儀器一旦正常啟動(dòng)后，將可以連續(xù)完成以上過程。
[0022]2.儀器線路連接說明
[0023]圖2是本發(fā)明的電路框圖，包括微處理器控制模塊(STC12C5410AD)、Zigbee無線收發(fā)模塊(CC2530F256)、電源管理電路、傳感器接口電路、RFID射頻電路、液晶顯示電路、繼電器控制電路、光耦信號電路、開關(guān)電源接口、太陽能供電接口、電池供電接口、SMA接口、JTAG接口、Reset電路、中斷喚醒電路、電平轉(zhuǎn)換電路、系統(tǒng)時(shí)鐘電路、232接口電路、指示燈
1、指示燈2等，各個(gè)電路模塊在微處理器的控制下主要實(shí)現(xiàn)糧倉內(nèi)環(huán)境參數(shù)的采集以及糧食進(jìn)出情況記錄的功能。圖3是本發(fā)明的微處理器控制模塊電路圖，采用STC12C5410AD芯片作為主控芯片，圖中給出了 STC12C5410AD的最小系統(tǒng)。圖4是本發(fā)明的液晶顯示和RFID射頻模塊電路圖，其中，液晶顯示主要是L12864液晶顯示電路，其VCC為5V電源，3腳接IOK滑動(dòng)變阻器用于系統(tǒng)背光的調(diào)節(jié)，引腳L_CS、L_SID、L_SCLK為L12864液晶屏的通信接口，采用三線串口的方式進(jìn)行控制；RFID射頻模塊由3.3V電壓供電，其中R_SS、R_SCK、R_MOS1、R_MISO為MF RC500射頻讀寫芯片的通信接口，通過SPI串口通信的方式對MF RC500進(jìn)行操作，R_RST為模塊的復(fù)位引腳。圖5是本發(fā)明的通信模塊和傳感器模塊電路圖，通信模塊的接口電路采用接口電路采用MAX232芯片作為電平轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)現(xiàn)儀器與PC機(jī)的通信，同樣使用了微處理器的串口引腳P3.0和P3.1 ;傳感器模塊分別與AM2311和BH1750傳感器連接。圖6是本發(fā)明的繼電器模塊電路圖。圖7是本發(fā)明的光耦模塊電路圖。圖8是本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換功能電路圖，由于Zigbee無線收發(fā)模塊為3V系統(tǒng)而儀器的其他模塊均為5V系統(tǒng)，所以模塊之間的通信需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，本發(fā)明中利用電阻分壓和三極管開關(guān)原理來實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的功能。圖9是本發(fā)明的電源接口電路圖，其中JP_DY1為開關(guān)電源接口、JP.DY2為太陽能供電接口、JP_DY3為電池供電接口。
[0024]3.主要電子元件列表
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器，其特征在于:所述一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器專門用于糧倉的智能化管理領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)糧倉內(nèi)環(huán)境參數(shù)的采集以及糧食進(jìn)出情況的統(tǒng)計(jì)記錄，并可以將得到的所有信息無線傳遞到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，該儀器包括微處理器控制模塊、Zigbee無線收發(fā)模塊、RFID射頻模塊、傳感器模塊、控制模塊和通信模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器，其特征在于:所述微處理器控制模塊采用STC12C5410AD微處理器作為控制中心，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌管理儀器的各個(gè)模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器，其特征在于:所述Zigbee無線收發(fā)模塊采用CC2530低功耗無線收發(fā)芯片，該芯片遵循Zigbee協(xié)議,通過對其提供的Z_Stack協(xié)議棧進(jìn)行修改編譯，可以實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的搭建。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器，其特征在于:所述RFID射頻模塊主要由射頻讀寫芯片、內(nèi)置式讀寫天線和外圍電路組成，射頻讀寫芯片采用MFRCSOO，內(nèi)部發(fā)射器直接驅(qū)動(dòng)非接觸式天線，最大距離可達(dá)10cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器，其特征在于:所述傳感器模塊為儀器的環(huán)境參數(shù)采集部分，該部分采用AM2311溫濕度一體化傳感器收集糧倉內(nèi)溫濕度，采用BH1750光照強(qiáng)度傳感器采集糧倉內(nèi)光照強(qiáng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器，其特征在于:所述控制模塊由光耦模塊和繼電器模塊組成，光耦模塊用于對外輸出跳變信號，繼電器模塊用于控制相關(guān)設(shè)備的工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉信息中轉(zhuǎn)器，其特征在于:所述通信模塊主要在安裝調(diào)試和擴(kuò)展通信時(shí)使用，提供了 RS232、RS485等通信接口，方便用戶根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置；在安裝調(diào)試時(shí)，用戶可以根據(jù)糧倉的具體情況將相應(yīng)的地址編號通過通信接口寫入儀器中，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心通過地址編號來定位儀器所在的糧倉；在擴(kuò)展通信時(shí)，用戶可以將要傳送的信息通過此通信接口傳遞給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。
【文檔編號】H04W84/18GK104009786SQ201310060919
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月27日
【發(fā)明者】曹杰, 趙幕階, 毛波, 楊風(fēng)召, 王嵩, 方昌鍵 申請人:南京攀登信息技術(shù)有限公司, 南京財(cái)經(jīng)大學(xué)