基于單片機的多數(shù)據采集無線射頻節(jié)點的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種結合單片機技術、射頻識別技術（RFID）、溫濕度傳感器、氣體傳感器等設備，制作一款新型射頻節(jié)點，包括發(fā)送端節(jié)點和接收端節(jié)點。硬件電路主要由6部分組成：單片機及其最小系統(tǒng)、RFID射頻模塊、溫濕度傳感器、氣體傳感器、低電壓報警電路、串口通信電路。本實用新型采用低功耗芯片STC12LE5604AD，RFID射頻模塊采用NRF24L01作為射頻芯片并采用無線射頻技術發(fā)送數(shù)據，與包含閱讀器的接收節(jié)點進行實時通信；利用DHT11溫濕度傳感器監(jiān)測環(huán)境溫度與濕度，并發(fā)送至上位機顯示；利用MQ-2氣體傳感器檢測環(huán)境氣體濃度，并發(fā)送至上位機顯示；根據程序設定，當發(fā)送端節(jié)點未被檢測到時，接收端節(jié)點可進行報警提示，并在上位機上顯示。
【專利說明】
基于單片機的多數(shù)據采集無線射頻節(jié)點
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種數(shù)據采集系統(tǒng)，特別涉及一種基于單片機的多數(shù)據采集無線射頻節(jié)點系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]RFID射頻節(jié)點由耦合元件及芯片組成，利用自動識別技術，通過射頻信號辨識目標并獲得數(shù)據。并且，可集成其他傳感器作為輔助工具，提供更多可利用的信息。綜上所述，射頻節(jié)點是以射頻識別作為基本功能，并包含其他傳感器提供輔助功能的設備。依據節(jié)點供電方式的不同，射頻節(jié)點可以分為有源射頻節(jié)點、射頻節(jié)點和半無源射頻節(jié)點。有源射頻節(jié)點內裝有電池，無源射頻節(jié)點沒有內裝電池，半無源射頻節(jié)點部分依靠電池工作。短距離射頻識別產品不怕油潰、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可在這樣的環(huán)境中持續(xù)工作，性能良好。長距射頻識別產品多用于交通上，識別距離可達幾十米，如自動收費或識別車輛身份等。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供一種結合單片機技術、射頻識別技術(RFID)、溫濕度傳感器、氣體傳感器等設備，制作一款新型射頻節(jié)點，包括發(fā)送端節(jié)點和接收端節(jié)點。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0005]一種基于單片機的多數(shù)據采集無線射頻節(jié)點，包括硬件電路，發(fā)送端，接收端，其特征在于:硬件電路主要由6部分組成:單片機及其最小系統(tǒng)、RFID射頻模塊、溫濕度傳感器、氣體傳感器、低電壓報警電路、串口通信電路；發(fā)送端分為五個部分:單片機、RFID射頻模塊、DHTll溫濕度傳感器、MQ-2氣體傳感器、低壓報警電路；接收端分為四個部分:單片機、RFID射頻模塊、串口通信模塊、低壓報警電路。
[0006]所述單片機采用低功耗芯片STC12LE5604AD，RFID射頻模塊采用NRF24L01作為射頻芯片并采用無線射頻技術發(fā)送數(shù)據，與包含閱讀器的接收節(jié)點進行實時通信。
[0007]所述發(fā)送端中單片機作為控制核心；RFID射頻I旲塊可以完成發(fā)送端和接收端的射頻識別；DHT11溫濕度傳感器主要完成對環(huán)境溫度濕度的監(jiān)測，MQ-2氣體傳感器主要完成對環(huán)境氣體濃度的監(jiān)測；低壓報警電路可以提醒使用者在使用電池供電時及時更換電池，以免使節(jié)點無法正常工作。
[0008]所述接收端中單片機作為控制核心；RFID射頻I旲塊可以完成發(fā)送端和接收端的射頻識別；串口通信可以把數(shù)據發(fā)送至上位機顯示；低壓報警電路可以提醒使用者在使用電池供電時及時更換電池，以免使節(jié)點無法正常工作。
[0009]所述低電壓報警電路的主要核心器件是一個TL431電壓基準芯片，芯片共有3個管腳，跟普通的三極管類似。低電壓報警電路的作用是在電池電壓較低、節(jié)點電路無法正常工作時，給使用者提示，及時更換電池。
[0010]所述整個系統(tǒng)工作時，分為發(fā)送端節(jié)點和接收端節(jié)點；發(fā)送端置于環(huán)境中，通過DHTlU MQ-2分別監(jiān)測環(huán)境溫濕度和氣體濃度，在接收到正確的驗證數(shù)據后，發(fā)送數(shù)據包到接收端；其工作過程為:單片機初始化一〉NRF24L01初始化一〉檢測溫濕度傳感器、氣體傳感器數(shù)據并處理一〉轉為接收模式，等待驗證數(shù)據一〉驗證數(shù)據正確后，轉為發(fā)送模式一>發(fā)送數(shù)據一〉完成；接收端系統(tǒng)啟動后，發(fā)送驗證數(shù)據，正確后轉為接收模式,接收來自發(fā)送端的數(shù)據，并將數(shù)據發(fā)送至上位機；工作過程如下:單片機初始化一〉串口初始化一>NRF24L01初始化一〉發(fā)送模式，發(fā)送驗證信息一〉轉為接收模式，等待數(shù)據一〉數(shù)據接收完成一〉讀取緩存區(qū)數(shù)據，通過串口發(fā)送至上位機一〉顯示一〉結束。
[0011]本實用新型基于單片機的射頻節(jié)點硬件電路主要由6部分組成:單片機及其最小系統(tǒng)、RFID射頻模塊、溫濕度傳感器、氣體傳感器、低電壓報警電路、串口通信電路。本實用新型采用低功耗芯片STC12LE5604AD，RFID射頻模塊采用NRF24L01作為射頻芯片并采用無線射頻技術發(fā)送數(shù)據，與包含閱讀器的接收節(jié)點進行實時通信；利用DHTll溫濕度傳感器監(jiān)測環(huán)境溫度與濕度，并發(fā)送至上位機顯示；利用MQ-2氣體傳感器檢測環(huán)境氣體濃度，并發(fā)送至上位機顯示；根據程序設定，當發(fā)送端節(jié)點未被檢測到時，接收端節(jié)點可進行報警提示，并在上位機上顯示。
[0012]本實用新型的優(yōu)點和效果:
[0013]本實用新型基于單片機的多數(shù)據采集無線射頻節(jié)點可以實現(xiàn)采集環(huán)境溫度、濕度、氣體濃度等重要信息，并進行無線傳輸，最終達到數(shù)據分析的功能。該射頻節(jié)點模塊可廣泛應用于物流倉儲、醫(yī)療環(huán)境監(jiān)控及藥物安全存放等領域，有著十分廣闊的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為RFID射頻發(fā)送端節(jié)點總體設計框圖；
[0015]圖2為RFID射頻接收端節(jié)點總體設計框圖；
[0016]圖3為報警電路原理圖；
[0017]圖4為主程序流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述:
[0019]結合圖1，圖1為RFID射頻發(fā)送端節(jié)點總體設計框圖。發(fā)送端分為五個部分，其中，單片機作為控制核心；RFID射頻模塊可以完成發(fā)送端和接收端的射頻識別；DHT11溫濕度傳感器主要完成對環(huán)境溫度濕度的監(jiān)測，MQ-2氣體傳感器主要完成對環(huán)境氣體濃度的監(jiān)測；低壓報警電路可以提醒使用者在使用電池供電時及時更換電池，以免使節(jié)點無法正常工作。
[0020]結合圖2，圖2為RFID射頻接收端節(jié)點總體設計框圖。接收端分為四個部分，其中，單片機作為控制核心；RFID射頻模塊可以完成發(fā)送端和接收端的射頻識別；串口通信可以把數(shù)據發(fā)送至上位機顯示；低壓報警電路可以提醒使用者在使用電池供電時及時更換電池，以免使節(jié)點無法正常工作。
[0021]結合圖3，圖3為報警電路原理圖。低電壓報警電路的作用是在電池電壓較低、節(jié)點電路無法正常工作時，給使用者提示，及時更換電池。報警電路的主要核心器件是一個TL431電壓基準芯片，芯片共有3個管腳，跟普通的三極管類似，當高于規(guī)定電壓時，TL431的第3管腳有下拉電流，LED發(fā)光，表示電池正常；當電壓低于規(guī)定電壓時，TL431的第三腳沒有下拉電流，三極管Ql不導通，此時三極管Q2會導通，蜂鳴器報警。
[0022]結合圖4，圖4為主程序流程圖。整個系統(tǒng)工作時，分為發(fā)送端節(jié)點和接收端節(jié)點。發(fā)送端置于環(huán)境中，通過DHT11、MQ-2分別監(jiān)測環(huán)境溫濕度和氣體濃度，在接收到正確的驗證數(shù)據后，發(fā)送數(shù)據包到接收端。其工作過程為:單片機初始化一〉NRF24L01初始化一〉檢測溫濕度傳感器、氣體傳感器數(shù)據并處理一〉轉為接收模式，等待驗證數(shù)據一〉驗證數(shù)據正確后，轉為發(fā)送模式一〉發(fā)送數(shù)據一〉完成；接收端系統(tǒng)啟動后，發(fā)送驗證數(shù)據，正確后轉為接收模式，接收來自發(fā)送端的數(shù)據，并將數(shù)據發(fā)送至上位機。工作過程如下:單片機初始化一〉串口初始化一〉NRF24L01初始化一〉發(fā)送模式，發(fā)送驗證信息一〉轉為接收模式，等待數(shù)據一〉數(shù)據接收完成一〉讀取緩存區(qū)數(shù)據，通過串口發(fā)送至上位機一〉顯示一〉結束。
【權利要求】
1.一種基于單片機的多數(shù)據采集無線射頻節(jié)點，包括硬件電路，發(fā)送端，接收端，其特征在于:硬件電路主要由6部分組成:單片機及其最小系統(tǒng)、RFID射頻模塊、溫濕度傳感器、氣體傳感器、低電壓報警電路、串口通信電路；發(fā)送端分為五個部分:單片機、RFID射頻模塊、DHTll溫濕度傳感器、MQ-2氣體傳感器、低壓報警電路；接收端分為四個部分:單片機、RFID射頻模塊、串口通信模塊、低壓報警電路。
2.根據權利要求1所述的一種基于單片機的多數(shù)據采集無線射頻節(jié)點，其特征在于:所述單片機采用低功耗芯片STC12LE5604AD，RFID射頻模塊采用NRF24L01作為射頻芯片并采用無線射頻技術發(fā)送數(shù)據，與包含閱讀器的接收節(jié)點進行實時通信。
3.根據權利要求1所述的一種基于單片機的多數(shù)據采集無線射頻節(jié)點，其特征在于:發(fā)送端中單片機作為控制核心；RFID射頻模塊可以完成發(fā)送端和接收端的射頻識別；DHTll溫濕度傳感器主要完成對環(huán)境溫度濕度的監(jiān)測，MQ-2氣體傳感器主要完成對環(huán)境氣體濃度的監(jiān)測；低壓報警電路可以提醒使用者在使用電池供電時及時更換電池，以免使節(jié)點無法正常工作。
4.根據權利要求1所述的一種基于單片機的多數(shù)據采集無線射頻節(jié)點，其特征在于:接收端中單片機作為控制核心；RFID射頻I旲塊可以完成發(fā)送端和接收端的射頻識別；串口通信可以把數(shù)據發(fā)送至上位機顯示；低壓報警電路可以提醒使用者在使用電池供電時及時更換電池，以免使節(jié)點無法正常工作。
5.根據權利要求1所述的一種基于單片機的多數(shù)據采集無線射頻節(jié)點，其特征在于:低電壓報警電路的核心器件是一個TL431電壓基準芯片，芯片共有3個管腳。
【文檔編號】H04B1/38GK204068962SQ201420532280
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權日:2014年9月17日
【發(fā)明者】李相武, 王瑛, 李忠喜 申請人:哈爾濱恒譽名翔科技有限公司