一种用于建筑能耗监测的zigbee节点模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于建筑能耗监测的zigbee节点模块，包括传感单元，主控单元和无线zigbee单元，所述主控单元分别与所述传感单元、无线zigbee单元相互通讯连接；所述传感单元包括电能采集模块、红外探测模块和温度采集模块。所述主控单元主要包括主控芯片、晶振电路、电源电路、存储电路和复位电路，所述无线zigbee单元采用CC2430作为主控芯片。本实用新型专利技术利用zigbee节点技术，可组建zigbee建筑能耗监测网络，能够实现建筑能耗数据的采集和无线传输，具备低功耗、数据实时性强等特点，具有较好的市场前景和应用价值。

ZigBee node module for building energy consumption monitoring

The utility model discloses a ZigBee node module is used for building energy consumption monitoring, including sensing unit, main control unit and wireless ZigBee unit, the main control unit is respectively connected with the sensing unit, ZigBee wireless communication unit is connected; the sensing unit comprises a power collecting module, temperature acquisition module and infrared detection module. The main control unit mainly comprises a main control chip, a crystal oscillator circuit, a power supply circuit, a storage circuit and a reset circuit, wherein the wireless ZigBee unit uses CC2430 as the master control chip. The utility model uses the ZigBee technology node, can set up ZigBee building energy consumption monitoring network, to achieve building energy data acquisition and wireless transmission, has the characteristics of low power consumption, real-time data, and has good market prospect and application value.

【技术实现步骤摘要】
一种用于建筑能耗监测的zigbee节点模块
本技术涉及一种zigbee节点，具体涉及一种用于建筑能耗监测的zigbee节点模块。
技术介绍
当前，我国建筑能耗逐年增加，对我国能源供应和环境保护造成了巨大压力。按照目前的规划，到2020年，我国城镇建筑面积还将新增300亿平方米，这将导致建筑用能的不断增长。对建筑进行节能是缓解社会经济发展与能源供应不足这对矛盾最有效的措施之一。建筑能耗统计，特别是能耗分项计量，对国家相关按能源政策的制定及建筑耗能系统的优化运行具有重要的意义。目前，无线传感器网络（WSN）广泛应用于数据传输量小，传输延时低的实时监测、感知和采集各种环境或监测对象信息中。因此采用无线传感器网络技术进行建筑能耗监测的方法受到广泛关注。ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗的无线传感器网络（WSN）应用技术，在数据无线通信领域得到了广泛的应用。
技术实现思路
技术目的：本技术的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种用于建筑能耗监测的zigbee节点模块，利用该节点模块，可自组织组建zigbee建筑能耗监测网络，能够实现建筑能耗数据的采集和无线传输，为降低建筑能耗和提高建筑能效，提供决策和参考。技术方案：本技术所述的一种用于建筑能耗监测的zigbee节点模块，包括传感单元，主控单元和无线zigbee单元，所述主控单元分别与所述传感单元、无线zigbee单元相互通讯连接；所述传感单元包括电能采集模块、红外探测模块和温度采集模块，所述电能采集模块的一端与智能电表连接，电能采集模块的另一端与主控单元连接，所述红外探测模块通过模数转换单元与主控单元连接，所述温度采集模块通过单总线驱动单元与主控单元连接；所述主控单元主要包括主控芯片、晶振电路、电源电路、存储电路和复位电路，所述主控芯片分别与所述晶振电路、电源电路、存储电路和复位电路电连接；所述无线zigbee单元采用CC2430作为主控芯片，CC2430芯片的RF-N脚并联连接有电感L1和电感L3的一端，所述CC2430芯片的TXRX-SWITCH脚连接有电感L2的一端，所述电感L2的另一端并联连接有电阻R3和电阻R4的一端，所述电阻R3的另一端分别连接有电感L1的另一端和CC2430芯片的RF-P脚，所述电阻R4的另一端连接有电感L3的一端，所述电感L3的另一端连接有电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接有PCB天线。进一步的，所述电能采集模块采用RS232接口芯片，通过232通信方式接收智能电表发送的用电量数据。进一步的，所述红外探测模块采用HN911红外传感器，模数转换单元采用12位带并行微机接口的逐次逼近型模/数转换芯片AD1674。进一步的，所述温度采集模块采用小型化温度传感器DS18B20，单总线驱动单元采用一片74HC245构成，74HC245D的A0和A1口并接后接主控单元的I/O口，DIR口单独接主控单元的I/O口，使能端应接地。进一步的，所述主控芯片采用51系列单片机。进一步的，所述晶振电路由两个30P的电容，一个12M的晶振所组成；电源电路采用自流线性稳压器LM7805构成；存储单元电路采用AT24C256作为数据存储器；复位电路由MAX813芯片完成。进一步的，所述CC2430芯片的AVDD-DREG脚还连接有电阻R1，RBIAS2脚连接有电阻R2。进一步的，所述CC2430芯片还连接有滤波电容C6和C7。进一步的，所述CC2430芯片还连接有由晶振XTAL1、电容C2、电容C3构成的第一晶振电路和晶振XTAL2、电容C4、电容C5构成的第二晶振电路。进一步的，所述主控单元与CC2430模块通过SPI总线相连交互数据。有益效果：本技术利用zigbee节点技术，可组建zigbee建筑能耗监测网络，能够实现建筑能耗数据的采集和无线传输，具备低功耗、数据实时性强等特点，具有较好的市场前景和应用价值，且无线通讯电路使用一个非平衡天线，连接非平衡变压器可使天线性能更好。附图说明图1为本技术zigbee节点模块结构示意图；图2为本技术主控单元结构示意图；图3为本技术无线zigbee单元结构示意图。具体实施方式如图1所示为该zigbee节点模块结构示意图，节点主要由传感单元、主控单元和无线zigbee单元等三个单元构成。其中，所述主控单元分别与所述传感单元、无线zigbee单元相互通讯连接；所述传感单元包括电能采集模块、红外探测模块和温度采集模块，所述电能采集模块的一端与智能电表连接，电能采集模块的另一端与主控单元连接，所述红外探测模块通过模数转换单元与主控单元连接，所述温度采集模块通过单总线驱动单元与主控单元连接。电能采集模块采用RS232接口芯片，通过232通信方式接收智能电表发送的用电量数据；红外探测模块采用HN911红外传感器，模数转换单元采用12位带并行微机接口的逐次逼近型模/数转换芯片AD1674。温度采集模块采用小型化温度传感器采用DS18B20，其特点是体积小、抗干扰能力强、精度高、功耗超低。测温范围可达-55~+125℃，完全满足建筑内温度采集的需求。单总线驱动单元采用一片74HC245构成，以提高带负载能力，74HC245D的A0和A1口并接后接单片机I/O口，DIR口单独接单片机I/O口，使能端应接地。主控单元采用51系列单片机，无线zigbee单元采用CC2430片上系统。如图2所示，主控单元主要包括晶振电路、电源电路、存储电路和复位电路（看门狗电路）。晶振电路由两个30P的电容，一个12M的晶振所组成。因为单总线控制单元无需要计算波特率，故采用12MHz晶振。根据晶振的频率，起振电容采用30PF。电源电路采用自流线性稳压器LM7805构成，因模块正常工作电源电压为5V左右，输入电源的电压宽度为12V，所以使用一片5V的自流线性稳压器LM7805，然后辅助1个47uF电解电容和1个0.1uF的磁片电容滤去杂波即可。存储单元电路采用AT24C256作为数据存储器。其在系统中的作用是存储MCU控制器搜索到的单总线上的ROM序列号。AT24C256是串行EEPROM存储器，支持IIC总线数据传输协议，存储器容量为32KB，用2根线与CPU构成串行接口。其中SDA和SCL都必须通过上拉电阻接到VCC。在本单元电路中，因为在IIC总线上只挂接一个24C256，故应将24C256D的A0、A1接地，采用地址00。复位电路由MAX813芯片来完成。控制程序在运行过程中由于干扰等各种因素会出现死机或程序跑飞等现象。为克服这一缺点，采用MAX813构建复位电路。在该单元电路中中，应将MAX813的第1脚与第8脚相连，第7脚接单片机的复位脚，第6脚与单片机的第8脚P17相连。在程序运行过程中，P17不断输出脉冲信号。如果因某种原因CPU进入死循环，则P17无脉冲输出。于是1.6s后在MAX813的第8脚输出低电平，该低电平加到第1脚，使MAX813产生复位输出，使CPU有效复位，摆脱死循环的困扰。如图3所示的无线zigbee单元电路结构，无线zigbee单元采用CC2430作为主控芯片。所述CC2430芯片的RF-N脚并联连接有电感L1和电感L3的一端，所述CC2430芯片的T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于建筑能耗监测的zigbee节点模块，其特征在于：包括传感单元，主控单元和无线zigbee单元，所述主控单元分别与所述传感单元、无线zigbee单元相互通讯连接；所述传感单元包括电能采集模块、红外探测模块和温度采集模块，所述电能采集模块的一端与智能电表连接，电能采集模块的另一端与主控单元连接，所述红外探测模块通过模数转换单元与主控单元连接，所述温度采集模块通过单总线驱动单元与主控单元连接；所述主控单元主要包括主控芯片、晶振电路、电源电路、存储电路和复位电路，所述主控芯片分别与所述晶振电路、电源电路、存储电路和复位电路电连接；所述无线zigbee单元采用CC2430作为主控芯片，CC2430芯片的RF‑N脚并联连接有电感L1和电感L3的一端，所述CC2430芯片的TXRX‑SWITCH脚连接有电感L2的一端，所述电感L2的另一端并联连接有电阻R3和电阻R4的一端，所述电阻R3的另一端分别连接有电感L1的另一端和CC2430芯片的RF‑P脚，所述电阻R4的另一端连接有电感L3的一端，所述电感L3的另一端连接有电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接有PCB天线。

【技术特征摘要】
1.一种用于建筑能耗监测的zigbee节点模块，其特征在于：包括传感单元，主控单元和无线zigbee单元，所述主控单元分别与所述传感单元、无线zigbee单元相互通讯连接；所述传感单元包括电能采集模块、红外探测模块和温度采集模块，所述电能采集模块的一端与智能电表连接，电能采集模块的另一端与主控单元连接，所述红外探测模块通过模数转换单元与主控单元连接，所述温度采集模块通过单总线驱动单元与主控单元连接；所述主控单元主要包括主控芯片、晶振电路、电源电路、存储电路和复位电路，所述主控芯片分别与所述晶振电路、电源电路、存储电路和复位电路电连接；所述无线zigbee单元采用CC2430作为主控芯片，CC2430芯片的RF-N脚并联连接有电感L1和电感L3的一端，所述CC2430芯片的TXRX-SWITCH脚连接有电感L2的一端，所述电感L2的另一端并联连接有电阻R3和电阻R4的一端，所述电阻R3的另一端分别连接有电感L1的另一端和CC2430芯片的RF-P脚，所述电阻R4的另一端连接有电感L3的一端，所述电感L3的另一端连接有电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接有PCB天线。2.根据权利要求1所述的一种用于建筑能耗监测的zigbee节点模块，其特征在于：所述电能采集模块采用RS232接口芯片，通过232通信方式接收智能电表发送的用电量数据。3.根据权利要求1所述的一种用于建筑能耗监测的zigbee节点模块，其特征在于：所述红外探测模块采用HN911红外传感器，模数转换单元采用12位带并行微机接口的逐次逼近型模/数转...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡彬彬，季莉，曹留峰，杜江，范君，周悦，
申请(专利权)人：江苏工程职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32