1.一种远距离多功能的无线传感器节点,包括:主控模块(101)、天线模块(102)、通讯模块(103)、采集信号输入模块(104)和电源模块(105),所述主控模块(101)分别与所述天线模块(102)、所述通讯模块(103)双向连接,所述采集信号输入模块(104)的输出端与所述主控模块(101)的输入端电气连接,所述电源模块(105)为整个无线传感器节点供电;其特征在于:所述无线传感器节点还包括:范围扩展模块(106),所述通讯模块(103)包括:WIFI电路(1031)、USB电路(1032)和RS-232串口电路(1033);所述主控模块(101)通过所述范围扩展模块(106)与所述天线模块(102)双向连接,所述范围扩展模块(106)与所述主控模块(101)之间设置有匹配滤波单元(107)。
2.根据权利要求1所述的一种远距离多功能的无线传感器节点,其特征在于:所述电源模块(105)包括:蓄电池单元(1051)、直流电源单元(1052)和能量管理单元(1053),所述蓄电池单元(1051)的输出端、所述直流电源单元(1052)的输出端分别与所述能量管理单元(1053)的输入端电气连接,所述能量管理单元(1053)的输出端为所述电源模块(105)的输出端。
3.根据权利要求2所述的一种远距离多功能的无线传感器节点,其特征在于:所述主控模块(101)包括:主控芯片CC2538,所述范围扩展模块(106)包括:射频前端芯片CC2592,所述匹配滤波单元(107)包括:电感L1、电阻R1、电阻R2和电阻R3,所述天线模块(102)包括:天线接口M1和天线接口M2;
所述电感L1分别并接在所述主控芯片CC2538的视频信号输入/输出端RF_P和视频信号输入/输出端RF_N之间、所述射频前端芯片CC2592的视频信号输入/输出端RF_P和视频信号输入/输出端RF_N之间,所述射频前端芯片CC2592的数字控制端PA_EN通过电阻R1与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PC3相连,所述射频前端芯片CC2592的数字控制端LNA_EN端通过电阻R2与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PC2相连,所述射频前端芯片CC2592的数字控制端HGM通过电阻R3与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PD2相连;所述射频前端芯片CC2592的电源端VDD_PA、VDD_LNA、VDD_BLAS均与所述电源模块(105)的输出端VCC相连,所述电源模块(105)的输出端VCC分别通过电容C1、电容C2、电容C3接地;所述射频前端芯片CC2592的天线连接端ANT依次通过电感L2、电感L4、电容C8与天线接口M2相连,所述电感L4和所述电容C8之间的连线通过电容C7与天线接口M1相连,所述射频前端芯片CC2592的天线连接端ANT与所述电源模块(105)的输出端VCC之间串接有电感L3,所述射频前端芯片CC2592的天线连接端ANT还通过电容C4接地,所述电感L2和所述电感L4之间的连线通过电容C5接地,所述电感L4和所述电容C8之间的连线通过电容C6接地,所述电容C8和所述天线接口M2之间的连线通过电容C9接地;所述射频前端芯片CC2592的输入偏置端BIAS通过电阻R4接地,所述射频前端芯片CC2592的接地端GND、EGP/GND均接地。
4.根据权利要求3所述的一种远距离多功能的无线传感器节点,其特征在于:所述WIFI电路(1031)包括:WIFI接口P_wifi,所述USB电路(1032)包括:USB接口P_USB,所述RS-232串口电路(1033)包括:RS-232收发器U1和串口接口DB9;
所述WIFI接口P_wifi的电源端VCC与所述电源模块(105)的输出端VCC相连,所述WIFI接口P_wifi的接地端GND接地,所述WIFI接口P_wifi的串口发送端TXD与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PA0相连,所述WIFI接口P_wifi的串口发送端RXD与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PA1相连,所述WIFI接口P_wifi的复位端RST与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PB2相连,所述WIFI接口P_wifi的模式选择端IO_0与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PB3相连;
所述USB接口P_USB的数据传输正端D+通过电阻R13与所述主控芯片CC2538的USB信号传输正端USB_P相连,所述USB接口P_USB的数据传输负端D-通过电阻R14与所述主控芯片CC2538的USB信号传输负端USB_N相连,所述主控芯片CC2538的USB信号传输正端USB_P通过电容C19接地,所述主控芯片CC2538的USB信号传输正负端USB_N通过电容C20接地,所述USB接口P_USB的数据传输正端D+还通过电阻R12与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PC0相连;
所述RS-232收发器U1的电源端VCC与所述电源模块105的输出端VCC相连,所述RS-232收发器U1的电荷泵正电压产生端V+通过电容C23与所述RS-232收发器U1的电源端VCC相连,所述RS-232收发器U1的电荷泵负电压产生端V-通过电容C24接地,所述RS-232收发器U1的接地端GND接地;所述RS-232收发器U1的倍压电荷泵电容正端C1+和倍压电荷泵电容负端C1-之间串接有电容C21,所述RS-232收发器U1的反相电荷泵电容正端C2+和倍压电荷泵电容负端C2-之间串接有电容C22;所述RS-232收发器U1的TTL/CMOS发送器输入端与二极管D4的负极相连,所述RS-232收发器U1的TTL/CMOS接收器输出端与二极管D3的负极相连,所述RS-232收发器U1的RS-232接收器输入端与所述串口接口DB9相连,所述RS-232收发器U1的RS-232发送器输出端与所述串口接口DB9相连,所述串口接口DB9的接地端GND接地;所述二极管D4的正极通过上拉电阻R17与所述电源模块(105)的输出端VCC相连,所述二极管D4的正极还与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PC6相连,所述二极管D3的正极通过上拉电阻R16与所述电源模块(105)的输出端VCC相连,所述二极管D3的正极还与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PC7相连。
5.根据权利要求4所述的一种远距离多功能的无线传感器节点,其特征在于:所述USB电路(1032)还包括:电压转换芯片U2,所述电压转换芯片U2的输入端IN与所述USB接口P_USB的电源端VCC相连,所述电压转换芯片U2的输入端IN还通过电容C17接地,所述电压转换芯片U2的输出端OUT与所述主控芯片CC2538的USB供电端DVDD_USB相连,所述电压转换芯片U2的输出端OUT还通过电容C18接地,所述电压转换芯片U2的接地端GND接地。
6.根据权利要求3所述的一种远距离多功能的无线传感器节点,其特征在于:所述能量管理单元(1053)包括:功率控制器U3和电压转换芯片U4;所述功率控制器U3的主电源输入端Vin与所述直流电源单元(1052)的输出端Power1相连,所述直流电源单元(1052)的输出端Power1通过电容C31接地,所述直流电源单元(1052)的输出端Power1还与PMOS晶体管Q3的漏极相连,所述PMOS晶体管Q3的源极与PMOS晶体管Q4的源极相连,所述PMOS晶体管Q4的漏极与PMOS晶体管Q2的漏极相连,所述PMOS晶体管Q2的源极与PMOS晶体管Q1的源极相连,所述PMOS晶体管Q1的源极与所述蓄电池单元(1051)的输出端Power2相连,所述直流电源单元(1051)的输出端Power2通过电容C30接地;所述PMOS晶体管Q3的栅极、所述PMOS晶体管Q4的栅极均与所述功率控制器U3的门驱动端GATE相连,所述PMOS晶体管Q1的栅极、所述PMOS晶体管Q2的栅极均通过电阻R18与所述功率控制器U3的状态信号输出端STAT相连,所述功率控制器U3的逻辑电平控制信号输入端CTL与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PD5相连;所述PMOS晶体管Q2的漏极还与所述功率控制器U3的辅助电源输入端SENSE相连,所述PMOS晶体管Q2的漏极、所述PMOS晶体管Q4的漏极均通过电容C29接地;
所述PMOS晶体管Q2的漏极、所述PMOS晶体管Q4的漏极均与所述电压转换芯片U4的输入端INPUT相连,所述电压转换芯片U4的输入端INPUT分别通过电容C25、电容C26接地,所述电压转换芯片U4的接地端ADJ/GND接地,所述电压转换芯片U4的输出端OUTPUT、TAB为所述电源模块105的输出端VCC,所述电源模块(105)的输出端VCC分别通过电容C27、电容C28接地。
7.根据权利要求3所述的一种远距离多功能的无线传感器节点,其特征在于:所述采集信号输入模块(104)包括:用于连接外部传感器的五引脚接口J1和三引脚接口J2;所述五引脚接口J1的输入/输出端IO0、IO1、IO2、IO3、IO4分别对应连接所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PD4、PD0、PD1、PD2、PD3;所述三引脚接口J2的输入/输出端IO_T与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PB4相连,所述三引脚接口J2的电源端VCC与所述电源模块(105)的输出端VCC相连,所述三引脚接口J2的接地端GND接地。
8.根据权利要求3所述的一种远距离多功能的无线传感器节点,其特征在于:所述无线传感器节点还包括:JTAG模块(108),所述JTAG模块(108)与所述主控模块(101)双向连接;
所述JTAG模块(108)包括:JTAG接口P_JTAG,所述JTAG接口P_JTAG的1管脚与所述主控芯片CC2538的测试时钟端JTAG_TCK相连,所述JTAG接口P_JTAG的2管脚和20管脚均接地,所述JTAG接口P_JTAG的4管脚与所述主控芯片CC2538的测试模式选择端JTAG_TMS相连,所述JTAG接口P_JTAG的5管脚与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PA6相连,所述JTAG接口P_JTAG的7管脚和9管脚均与所述电源模块(105)的输出端VCC相连,所述JTAG接口P_JTAG的11管脚与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PC0相连,所述JTAG接口P_JTAG的13管脚与所述主控芯片CC2538的数字信号输入/输出端PC1相连,所述JTAG接口P_JTAG的15管脚通过电阻R10与所述主控芯片CC2538的系统复位信号端nReset相连,所述主控芯片CC2538的系统复位信号端nReset还通过电容C16接地,所述JTAG接口P_JTAG的17管脚与所述主控芯片CC2538的测试数据串行输入端JTAG_TDI相连,所述JTAG接口P_JTAG的19管脚与所述主控芯片CC2538的测试数据串行输出端JTAG_TDO相连。
9.一种远距离多功能的无线传感器系统,其特征在于:所述无线传感器系统主要由如权利要求1~8中任一所述的无线传感器节点组成。