[发明专利]基于ZigBee技术的传感器通用接口采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于ZigBee技术的采集系统，特别是一种传感器通用接口，属于无线通信和电子技术领域。

背景技术

微电子技术、计算技术和无线通信等技术的发展，推动了低功耗多功能传感器的发展，使其在微小体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。无线传感器网络就是将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起，实现客观物理世界信息的采集、传输、处理。无线传感器网络的数据采集单元传感器节点主要由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。ZigBee技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术或无线网络技术，是一组基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术。然而目前我国的基于无线传感器网络的数据采集系统尚且存在以下问题：

1.传感器节点结构复杂。在无线传感器网络中传感器节点一般由四个模块组成：传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块，实际应用中需要针对各模块要求选取各种芯片，同时还要考虑芯片间的引脚连接和外围电路，导致电路复杂连线多，一旦连接不易更改。

2.传感器种类繁多，每种传感器都需要一种连接电路。按照被测物理量类型的不同、工作原理的不同、输出信号类型的不同可以划分出多种多样的传感器，每一种传感器都有自己的引脚结构、工作时序、与处理器的连接方法，当数据采集系统需要采集多种数据时，需要针对不用的传感器设计不同的连接电路。

3.传感器设计不统一，缺少通用性。即使是同一种类的传感器也有不同的引脚设计和输出信号类型，有的是三个引脚、有的是四个引脚、有的是数字输出、有的是模拟输出，造成需要采集一种物理数据时还要考虑多种连接方式，缺少通用性。

4.无法实现传感器的即插即用。一旦传感器节点的电路焊接完成，就无法再更改电路除非重新焊接电路，而一般情况下传感器节点需要通过更换传感器来采集不同的物理数据，因此需要不断的更改、焊接电路，缺少一个传感器的即插即用接口。

5.兼容性差，成本高。基于无线传感器网络的数据采集系统需要采集各种类型的数据，不同的数据采集对应不同的传感器、不同的连接电路、不断的更改、焊接电路，系统兼容性差，同时也浪费了不必要的资源。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于ZigBee技术的传感器通用接口采集系统，系统结构简单连接线少，无需更改电路，统一封装的传感器通过传感器通用接口即插即用，可以测量多种数据，成本低、效率高、兼容性好。

本发明的技术方案是：

本发明提供了一种基于ZigBee技术的传感器通用接口采集系统，该系统由ZigBee模块1、电源模块2、传感器通用接口模块3和数字封装传感器模块4四部分组成。

ZigBee模块1负责控制整个传感器节点的操作，包括传输控制命令、存储和处理本身采集的数据；负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据。ZigBee模块1引用ZigBee芯片的电源引脚、接地引脚和两个I/O引脚，作为电源线、接地线、时钟线和数据线，并通过时钟线、电源线、接地线和数据线与传感器通用接口模块3连接。其中电源线和接电线为传感器通用接口模块3提供工作电压；ZigBee模块1通过微控制器将端口1的两个I/O引脚模拟为串行传输总线，分别为时钟线和数据线，用于传输控制命令和采集的监测数据。

电源模块2由两节五号电池构成，由电池的正、负两极分别引出电源线和接地线。电源模块2通过电源线和接地线与ZigBee模块1连接，并为ZigBee模块1提供3V的工作电压。

传感器通用接口模块3包括时钟线、电源线、接电线和数据线，外形采用PIN插孔。传感器通用接口模块3通过时钟线、电源线、接地线和数据线与数字封装传感器模块4连接。其中PIN插孔采用单排四孔插孔形式，1号插孔为时钟线、2号插孔为电源线、3号插孔为接地线、4号插孔为数据线，插孔间距为2.54mm。传感器通用接口模块3为多功能统一数字封装传感器提供一个即插即用的插孔，方便、快捷、效率高。