CN204740721U - 一种用于检测土壤含水量的无线传感器网络节点模块 - Google Patents

一种用于检测土壤含水量的无线传感器网络节点模块 Download PDF

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魏晓东
江玲
宋世俊
高锦标
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    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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Abstract

本实用新型公开了一种用于监测土壤含水量的无线传感器网络节点模块，包括电源电路、传感器接口电路、微控制器电路、射频电路，传感器接口电路与微控制器的模拟信号输入端相连接，射频电路与微控制器的串行口相连接，电源电路与传感器接口电路、微控制器电路、射频电路相连接，本实用新型采用无线传输代替有线传输，方便快捷，采用干电池供电代替电缆供电，便于维护。此外，采用C8051F912微控制器构成微控制器电路，它具有超低功耗模式，降低了节点的能耗，延长了网络的生命周期；同时也安装简便，节约了成本，延长电池使用时间。

Description

一种用于检测土壤含水量的无线传感器网络节点模块
技术领域
本实用新型涉及属于电子测控领域，尤其涉及一种用于检测土壤含水量的无线传感器网络节点模块。
背景技术
随着计算机与信息技术在农业上的广泛应用，精准农业控制可以极大地节约各种原料的投入，大大降低生产成本，提高土地的收益率，同时十分有利于环境保护。精准农业前提就是农业环境信息的精确获取，如光照、温度、土壤含水量等信息的采集。一种用于监测土壤含水量的无线传感器网络节点模块通过实时测量环境中的土壤含水量信息，传送给信息中心收集和处理，为农作物提供最佳的生长环境，促进农作物的产量提供准确的、科学的依据。
目前含水量信息监测在农业大棚、粮仓、食品仓库等方面应用越来越广泛，随之而来对成本、精确度、操作简便性等要求也越来越高。一方面要求含水量传感器采集精度要高、速度要快，另一方面要求操作简便、信息传输快。由于传感器节点的分布广泛，传统的有线传输成不过高并且不易维护，采用无线收发器来传输信息则简便、快捷。此外，微控制器采用C8051F912，它具有5种电源方式：正常、空闲、停机、挂起和休眠，微控制器可以通过电源管理单元(PMU0)允许器件进入可用的电源方式和从某种方式中唤醒。在节点模块完成一次数 据的采集和发送后，可通过设置使它进入睡眠模式，在下一个工作周期到来之时在回到工作模式，这样可以很大程度上降低节点的功耗，延长网络的生命周期。
因此采用无线传感器网络设计一种低成本、低功耗的数字土壤含水量节点模块是最佳选择。
实用新型内容
为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于监测土壤含水量的无线传感器网络节点模块，包括电源电路、土壤含水量传感器接口电路、微控制器电路和射频电路，土壤含水量传感器接口电路和射频电路分别与微控制器电路连接，微控制器电路包含一个微控制器U2，土壤含水量传感器接口电路包含一个土壤含水量传感器U1，射频电路包含一个射频芯片U3。
本实用新型用无线传感器网络技术设计，用无线传输方式取代了有线连接方式，无需铺设线路，安装方便，具有良的扩展性；使用干电池供电，取代了传统的电缆供电方式，节约了维护成本；同时采用提供低功耗模式的C8051F912为处理器，降低了节点功耗。
附图说明
图1为本实用新型的原理结构示意图；
图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型进行说明：
如图1所示，本实用新型的一种用于监测土壤含水量的无线传感器网络节点模块，包括电源电路1、土壤含水量传感器接口电路2、微控制器电路3、射频电路4，土壤含水量传感器接口电路2、射频电路4分别与微控制器电路3连接，微控制器电路3包含一个微控制器U2，土壤含水量传感器接口电路2包含一个土壤含水量传感器U1，射频电路4包含一个射频芯片U3。
如图2所示，所述的微控制器U2为C8051F912芯片，所述的射频芯片U3为AT86RF212芯片，电源电路采用3节干电池为电源，电源的正极经过二极管D1并连接电容C1一端接到微控制器U2、射频芯片U3模拟电源输入端，电源一端通过电阻R1输出连接微控制器U2、土壤含水量传感器U1、射频芯片U3，土壤含水量传感器U1的输出信号端DATA通过电阻R2与微控制器U2的P0.7端连接，射频芯片U3的SCLK、MISO、MOSI、SEL、/RST、SLP_TR和IRQ端口分别和微控制器U2的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5和P0.1端口连接，接收微控制器U2处理后的土壤含水量数据，射频芯片U3经过发射和接收路径LC滤波电路后与天线连接，与汇聚节点进行无线通信传输数据。
本实用新型一种用于监测土壤含水量的无线传感器网络节点模块采用干电池供电，使用高性能低功耗的微控制器技术、射频技术和无线传感器网络技术，采用3节5号可充电电池产生工作电源，通过土壤含水量传感器构成土壤含水量检测电路，通过嵌入式微控制器C8051F912监测、采集和土壤含水量信息，并将处理后的土壤含水量 数据输出给射频芯片AT86RF212；射频芯片通过天线，将土壤含水量数据以无线方式发送给汇聚节点。在进行一次数据采集和发送后，可通过配置微控制器C8051F912中的电源管理模块(PMU0)进入睡眠模式，在下一个工作周期到来时再切换回正常模式。

Claims (3)

1.一种用于监测土壤含水量的无线传感器网络节点模块，其特征在于：包括电源电路、土壤含水量传感器接口电路、微控制器电路和射频电路，土壤含水量传感器接口电路和射频电路分别与微控制器电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于监测土壤含水量的无线传感器网络节点模块，其特征在于：微控制器电路包含一个微控制器U2，土壤含水量传感器接口电路包含一个土壤含水量传感器U1，射频电路包含一个射频芯片U3。
3.根据权利要求2所述的种用于监测土壤含水量的无线传感器网络节点模块，其特征在于：所述的微控制器U2为C8051F912芯片，所述的射频芯片U3为AT86RF212芯片，电源电路采用3节干电池为电源，电源的正极经过二极管D1并连接电容C1一端接到微控制器U2、射频芯片U3模拟电源输入端，电源一端通过电阻R1输出连接微控制器U2、土壤含水量传感器U1、射频芯片U3，土壤含水量传感器U1的输出信号端DATA通过电阻R2与微控制器U2的P0.7端连接，射频芯片U3的SCLK、MISO、MOSI、SEL、/RST、SLP_TR和IRQ端口分别和微控制器U2的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5和P0.1端口连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107272498A (zh) * 2017-07-21 2017-10-20 华北理工大学 一种基于rfid的智能脱扣器

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