[发明专利]一种用于温度监测的无线传感器网络节点及温度监测方法

权利要求书

1.一种用于温度监测的无线传感器网络节点，包括节点(1)、信号采集板(2)、高温传感探头(9)、通过信号线(11)与高温传感探头(9)相连的高温传感器插座(10)，其特征在于：节点(1)上设置SPI口通信接口，核心芯片(12)的引脚和排插(3)相配合，信号采集板(2)上集成有温度信号调理电路(4)、电源转换电路(5)、电池接口(6)太阳能接口(7)和高温传感器排母(8);电源转换电路(5)分别和电池接口(6)及节点(1)相连，高温传感探头(9)通过高温传感器插座(10)与温度信号调理电路(4)相连，温度信号调理电路(4)通过信号线(11)与高温传感器探头(9)相连，信号线(11)外空套一个中空钢丝管；节点(1)具有JN5139芯片，温度信号调理电路(4)具有MAX31855芯片，温度信号调理电路(4)通过引脚和信号采集板(2)上的高温传感器排母(8)相配合；高温传感器排母(8)和排插(3)引脚接口对应，能够检测从-40 ^oC~ 1000 ^oC范围的温度信息。

2.一种利用如权利要求1所述的用于温度监测的无线传感器网络节点的温度监测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，数据采集准备：将高温传感探头(9)测量的模拟信号通过信号线(11)以电压的形式传递给温度信号调理电路(4)，经过放大、整形和AD转换后形成数字信号，通过高温传感器排母(8)和排插(3)接口传输到节点(1)上的核心芯片(12)；接通电源，对节点JN5139的SPI接口进行初始化，选择使用的SPI的设备数量为1、数据发送的首位为高位或低位、发送和接收数据均使用SCLK时钟的上升沿、时钟速率设置为0.25MHz、在SPI接口传输工作结束前设置终端中断为禁止状态；节点JN5139在DIO0引脚产生一个高电平到低电平的跳变，自动片选进行数据传递，并打开；

步骤二，获得温度数据：K型热电偶测得的信息数据以电压的形式传递给芯片MAX31855进行放大、整形、A/D转换和调理；节点JN5139通过SPI接口向MAX31855发送指令、按照图5的时序激活SPI时钟，经MISO只读引脚将数据从芯片MAX31855读入到节点5139，一个读周期接收32bit如表2所示；读入的32bit数据进入节点JN5139的循环移位寄存器后首先进行判断，判断依据如下：

如果错误标志位D16=1，则进一步判定检查热电偶是否开路、是否与GND短接、是否与Vcc短接，然后进行处理；

①如果D0=1，则热电偶开路；②如果D1=1，则热电偶对地短路；③如果D2=1，则热电偶对VCC短路；

如果错误标志位D16=0，则右移18位去掉D0~D17位，获得14位的热电偶温度数据，得到二进制温度值后对D31位进行判断，①如果D31=0，则得到的温度数据为正数，将14位数据右移两位处理，选择十进制输出即获得十进制的可读温度数据；②如果D31=0，则说明采集到的温度为负值，将除去了符号位的13位数据取反加一获得补码后，得到相应的二进制并右移两位处理，选择十进制输出即获得十进制的零下可读温度数据；

数据读取完毕时，关闭SPI口；如需再传递数据再次打开SPI口，以防SPI时钟错位；

步骤三，烧写步骤：将上述1-2的过程编写成程序，在Jennic开发平台上编译成bin文件；经RS232串口连接PC机和节点JN5139，给节点JN5139供电启动，使用程序烧写软件Jennic flash programmer，将该bin文件下载并烧写到节点核心芯片JN5139的存储器Flash里面。