[实用新型]无线传感器网络通信模块

说明书

技术领域

本实用新型涉工业自动化通信领域，具体是无线通信领域中的无线传感器网络通信模块。 

背景技术

为了将智能仪表与自动控制系统连接，传统数字式智能仪表通信方式在智能仪表上加装了通信电路，如RS232、RS485、电流环与上位机（PC机）或控制系统连接，形成智能控制系统。采用RS232通信，通信距离比较短，通常是在10米范围内，通信方式是点对点通信；采用RS485通信，通信距离在9600波特率的情况下，通信距离为1.2公里，能组成一个小的主从式通信网络。通信方式是将数据转换为4-20mA，在上位机用250欧精密电阻转换数字，通过两次转换损失了精度，并且只能实现点对点通信。 

本申请人开发的无线传感器网络智能仪表通信技术，将先进成熟的无线传感器网络技术与智能仪表技术结合，解决了一点对多点通信问题，通信距离短、通信终端有限等技术局限性也得到解决。无线传感器网络通信模块是无线传感器网络智能仪表通信技术的关键模块。 

发明内容

为了解决现有智能仪表通信技术只能点对点通信，通信距离短的问题，本实用新型提出了一种无线传感器网络通信模块。 

本实用新型的技术方案如下： 

一种无线传感器网络通信模块，其由电源电路、ZigBee协议处理器电路、串口信号电平转换电路、串口接口、天线组成；ZigBee协议处理器电路的一端连接天线，另一端通过串口信号电平转换电路，连接串口接口；电源电路分别连接ZigBee协议处理器电路、串口信号电平转换电路和串口接口。 

所述电源电路由5V电平转换为3.3V电平的电源转换芯片U4组成，U4的2脚连接5V输入电源VCC5V，U4的1脚接地，U4的3脚连接到3.3V电源VCC_IN。 

所述ZigBee协议处理器电路，包括2.4G频段的无线收发单片机U2，晶体振荡器Y2，电感L1、L2、L3，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17，电阻R1，以及功率放大电路。 

所述功率放大电路，其由2.4G功率放大电路芯片U1、PCB板载天线ANT、电容C19组成；功率放大芯片U1第10脚与PCB板载天线ANT连接，U1的1、2、3、8、9、 11、12、17脚接地，14、16脚接3.3V电源VCC3.3V,U1的4脚接U2中的C11，U1的5、6脚分别与U2的8脚和37脚相连。 

所述串口信号电平转换电路为U5，U5的1脚接5V电源VCC5V，U5的5、8脚接3.3V电源VCC3.3V,U5的6、7脚分别与U2的17、16脚相连，4脚接地。 

所述串口接口为J2＿1，其2脚接3.3V电源VCC3.3V,6、8脚分别与U5的2、3脚相连，7脚接地。 

本实用新型的工作流程是：从由天线从ZigBee网络取得数据包后，分析数据包中的网络地址是否是本模块的通信地址，如果是，则将数据包通过串口接口，传给PC上位机或者智能仪表；如果否，则将数据包从天线再发出，进入另一个ZigBee网络。从而实现：PC上位机通过ZigBee网络将指令数据包发给智能仪表，智能仪表将现场监测取得的数据包传送给PC上位机。 

本实用新型的有益效果是： 

1）通信距离不受限制，在ZigBee网络覆盖的范围内就可以通信； 

2）支持点数不受限制，每一个ZigBee网络原则上可以容纳65000多个通信节点，如果采取ZigBee网关技术，该范围还可以扩大。 

附图说明 

图1为本实用新型电源电路U4示意图。 

图2为本实用新型功率放大电路U1示意图。 

图3为本实用新型串口接口电路J2＿1示意图。 

图4为本实用新型ZigBee协议处理器电路U2示意图。 

图5为本实用新型串口信号电平转换电路U5示意图。 

图6为本实用新型在ZigBee网络中与PC上位机、智能仪表通信原理示意图。 

图7为为本实用新型内部结构方框图。 

具体实施方式 

本实用新型包括电源电路U4、ZigBee协议处理器电路U2、串口信号电平转换电路U5、串口接口J2＿1、天线。 

电源电路U4由5V电平转换为3.3V电平的电源转换芯片U4组成，见图1。ZigBee协议处理器电路U2，包括2.4G频段的无线收发单片机U2，晶体振荡器Y2，电感L1、L2、L3，见图4。功率放大电路U1由2.4G功率放大电路芯片U1、PCB板载天线ANT、电容C19组成见图2。