arduino无线组网_arduino nrf24l01组网_arduino zigbee组网(3)

2.4 电源模块

节点正常工作所需要的电压有5 V和3.3 V。Arduino Uno R3电路中有3种供电方式，并且能够自动选择供电方式，这3种供电方式分别是：为7～12 V。本节点在Arduino Uno R3供电原理基础上选择锂电池供电和USB接口供电两种模式共同提供5 V工作电压，节点电路的另一路工作电压3.3 V则由稳压管LP2985—33DBVR通过对5 V电压进行转换获得。电源模块电路中5 V电压供电方式的自动选择通过场效应管FDN340P实现，FDN340P是一种P沟道增强型绝缘栅场效应晶体管，具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、无二次击穿现象、安全工作区域宽等特点。节点电源供电电路中，一路锂电池输入VIN连接到稳压管NCP1117ST50T3G的输入端，另一路经二分之一分压电路分压后连接到电压比较器的正输入端V+，电压比较器的负输入端V-连接的参考电压为3.3 V。电压比较器的输出Vo与场效应管FDN340P的栅极连接，USB电源线与场效应管FDN340P的漏极相连接，场效应管的源极作为电压输出端并与5 V电源线连接。当电源模块仅有锂电池供电时，5 V电源直接由稳压管NCP1117ST50T3G输出;当电源模块仅有USB供电时，V+V-，Vo输出高电位，FDN340P的栅极和源极之间的电位差为0，场效应管关断，USB供电截止，仅锂电池供电。另外，USB电源线信号并不与FDN340P场效应管的漏极直接连接，而是在二者之间连接了一个自恢复保险丝MF—MSMF050—2（500mA），MF—MSMF050—2是一种可重置的保险丝，它能够为电路提供过电保护，当通过保险丝的电流超过500 mA时，保险丝断开连接，从而保护了USB电路。电源模块供电电路框图如图4所示。

实际应用中，节点的供电电源多是锂电池，节点的正常工作依赖于锂电池，因此电池余量的对实时监测就显得格外重要。本节点使用DS2438智能锂电池监测芯片作为监测锂电池电池剩余容量的硬件装置。DS2438为电池组提供了一系列有用的功能，包括有唯一的标识电池组的序列号，有内置的数字温度传感器因此电池组不再需要接热敏电阻，有测量电池电压和电流的内置A/D转换器，有记录电池电流流入流出总量的集成电流累加器，有运行时间记录器，还有40字节的非易失EEPROM，主要用于储存电池的一些重要参数如

电池化学类型、电池容量、电池充电方式以及电池组装日期。DS2438芯片能够自动采集当前电池的充放电状态、温度、电流、电压以及剩余电量等数据，并存放到片上存储器中。本节点中，DS2438芯片的DQ引脚与单片机的一路数字接口相连接，当芯片满足工作条件时，开始进行电池信息采样，等到DS2438 芯片采样完成后，单片机再读取DS2438的片上电流累加寄存器（ICA）中的数值并进行相应的数据处理，即可得到无线传感节点供电锂电池的当前剩余电量值。

3 结束语

节点设计实现了以Arduino开源平台为基础以ZigBee技术进行数据传输的无线传感节点硬件系统。并分别给出了硬件系统处理器模块、传感器模块、无线通信模块以及电源模块各部分的设计方法，从硬件选型到具体设计思路都一一作了阐述。该硬件系统具备低能耗、可连接通用传感器、有电源电压检测功能等特点。此设计方案成本低廉、性能较高、经济适用，符合设计初衷，且具有良好的应用前景，可应用于物联网中，为监测物联网环境参数提供了高性能低成本的无线传感节点设计方案。

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