基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能灌溉設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能灌溉設(shè)備，包括控制器模塊、電源管理模塊、存儲(chǔ)器模塊、信號(hào)采集模塊、通訊模塊以及執(zhí)行模塊?？刂破髂K以STC12C5A16S2為核心；電源管理模塊由5V電壓轉(zhuǎn)換電路和3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路組成；存儲(chǔ)器模塊以AT45DB161D為核心；信號(hào)采集模塊由空氣溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器和雙刀單擲繼電器為核心的信號(hào)采集電路組成；通訊模塊包括電平轉(zhuǎn)換電路和ZigBee接口電路；執(zhí)行模塊主要由電磁閥和單刀單擲繼電器電路組成。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、能夠有效減小水資源浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生。
【專利說明】基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能灌溉設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，并結(jié)合嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，具體涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能灌溉設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，我國是一個(gè)水資源短缺的國家，而且水資源的分布非常不均勻。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國水資源污染相當(dāng)嚴(yán)重，工業(yè)污水、生活廢水排放不斷增加，水資源的短缺已是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)重的問題。在此種情況下，節(jié)約用水已經(jīng)是一個(gè)刻不容緩的問題。但我國的農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)現(xiàn)象仍舊相當(dāng)?shù)膰?yán)重，其中灌溉工作中的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象較為突出，要減小農(nóng)業(yè)用水的浪費(fèi)就必須解決節(jié)水灌溉工作中的浪費(fèi)問題。目前，我國普遍采用的是定時(shí)人工開啟水閥實(shí)現(xiàn)灌溉方法。這種方法操作簡(jiǎn)單，但是水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，而且需要專人負(fù)責(zé)開啟或關(guān)閉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能灌溉設(shè)備。
[0004]本發(fā)明包括控制器模塊、電源管理模塊、存儲(chǔ)器模塊、信號(hào)采集模塊、通訊模塊以及執(zhí)行模塊。其中，控制器模塊以STC12C5A16S2為主控芯片；電源管理模塊包括以7805為核心的5V電壓轉(zhuǎn)換電路以及以SPX1117M3-3.3為核心的3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路；存儲(chǔ)器模塊以AT45DB161D為核心的存儲(chǔ)電路；信號(hào)采集模塊主要包括以空氣溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器以及雙刀單擲繼電器為核心的信號(hào)采集電路；通訊模塊包括以MAX232為核心的電平轉(zhuǎn)換電路和ZigBee接口電路；執(zhí)行模塊主要包括以電磁閥和單刀單擲繼電器為核心的電路。本發(fā)明的技術(shù)方案:1.智能灌溉設(shè)備作為獨(dú)立設(shè)備使用時(shí)，設(shè)備由控制器模塊獨(dú)立控制，不受監(jiān)測(cè)中心控制，設(shè)備根據(jù)控制器內(nèi)部程序，通過雙刀單擲繼電器適時(shí)開啟外部傳感器模塊，當(dāng)外部傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)到達(dá)程序設(shè)定值時(shí)，控制器模塊通過單刀單擲繼電器開啟電池閥，開始智能灌溉；灌溉一段時(shí)間后，當(dāng)外部傳感器檢測(cè)到土壤濕度達(dá)到一定值時(shí)，控制器通過繼電器關(guān)閉電池閥，同時(shí)關(guān)閉外部傳感器模塊，從而達(dá)到減低功耗的需求；同時(shí)，控制器將灌溉的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間以及灌溉過程中外部空氣溫濕度和土壤濕度變化的數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)器模塊中，以便需要時(shí)調(diào)用或?qū)?shù)據(jù)通過ZigBee發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。
2.智能灌溉設(shè)備作為傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備時(shí)，設(shè)備通過ZigBee模塊接受來自監(jiān)測(cè)中心的命令，監(jiān)測(cè)中心可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制該灌溉設(shè)備。灌溉設(shè)備接收監(jiān)測(cè)中心的命令，通過雙刀單擲繼電器開啟外部傳感器模塊，傳感器模塊采集的溫濕度數(shù)據(jù)不斷傳送到監(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)中心根據(jù)這些數(shù)據(jù)給控制器發(fā)送命令，灌溉設(shè)備接收命令后通過單刀單擲繼電器開啟或關(guān)閉外部電池閥，從而實(shí)現(xiàn)在線、實(shí)時(shí)的控制智能灌溉設(shè)備進(jìn)行灌溉。
[0005]所述的控制器模塊包括處理器U1STC12C5A16S2、第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第七濾波電容C7、第一電阻Rl、晶振Yl。處理器U1STC12C5A16S2的38引腳、第二濾波電容C2的一端、第三濾波電容C3的一端與VDD5.0相連；第二濾波電容C2的另一端與第三濾波電容C3的另一端相連并接地；處理器U1STC12C5A16S2的4引腳、第一電阻Rl的一端和第七濾波電容C7的一端相連；第一電阻Rl的另一端接地；第七濾波電容C7的另一端與VDD5.0相連；處理器U1STC12C5A16S2的15引腳、第一濾波電容Cl的一端與晶振Yl的一端相連；處理器U1STC12C5A16S2的14引腳、第四濾波電容C4和晶振Yl的另一端相連；處理器U1STC12C5A16S2的16引腳、第一濾波電容Cl的另一端與第四濾波電容C4的另一端相連并接地。[0006]所述的5V電壓轉(zhuǎn)換電路包括U27805、第六濾波電容C6、第七濾波電容C7。U27805的I引腳、第六濾波電容C6的一端與VDD12相連；U27805的2引腳、第六濾波電容C6另一端與第七濾波電容C7的一端相連并接地；U27805的3引腳、第七濾波電容C7的另一端與VDD5.0 相連。
[0007]所述的3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路包括U3SPX1117M3-3.3、第一極性電容C10、第八濾波電容C8、第九濾波電容C9。U3SPX1117M3-3.3的I引腳、第一極性電容ClO的陽極、第八濾波電容C8的一端與VDD5.0相連；U3SPX1117M3-3.3的2引腳、第一極性電容ClO的陰極、第八濾波電容C8的另一端與第九濾波電容C9的一端相連并接地；U3SPX1117M3-3.3的3引腳、第九濾波電容C9的另一端與VDD3.3相連。
[0008]所述的存儲(chǔ)器模塊包括存儲(chǔ)器U4AT4OTB16ID、第二電阻R2、第三電阻R3、第十一濾波電容C11。存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的I引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.1相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的2引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.3相連；存儲(chǔ)器U4AT45DB161D的3引腳與第二電阻R2的一端相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的4引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.0相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的5引腳、第三電阻R3的一端與處理器U1STC12C5A16S2的P0.3相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的6引腳、第二電阻R2的另一端、第三電阻R3的另一端、第十一濾波電容Cll的一端與VDD3.3相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的7引腳接地；存儲(chǔ)器U4AT45DB161D的8引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.2相連；第十一濾波電容Cll的另一端接地。
[0009]所述的信號(hào)采集模塊包括空氣溫濕度傳感器插口 JP2、土壤濕度傳感器插口 JP3、第一二極管D1、第一三極管Q1、雙刀單擲繼電器K1、第二極性電容C12、第四電阻R4、第五電阻R5。第二極性電容C12的陰極接地；第二極性電容C12的陽極、第一二極管Dl的陰極、雙刀單擲繼電器Kl的I引腳與VDD12相連；第一二極管Dl的陽極、雙刀單擲繼電器Kl的2引腳與第一三極管Ql的I引腳相連；雙刀單擲繼電器Kl的3引腳與VDD5.0相連；雙刀單擲繼電器Kl的5引腳與VDD3.3相連；雙刀單擲繼電器Kl的4引腳與JP2的I引腳相連；雙刀單擲繼電器Kl的6引腳與JP3的I引腳相連JP2的2引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P0.2相連JP2的3引腳、JP3的4引腳與第一三極管Ql的3引腳相連并接地JP3的2引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P0.0相連JP3的3引腳與處理器U1STC12C5A16S2的ADCO相連；第一三極管Ql的2引腳與第四電阻R4的一端相連；第四電阻R4的另一端、第五電阻R5的一端與處理器U1STC12C5A16S2的P0.3相連；第五電阻R5的另一端接地。
[0010]所述的通訊模塊包括ZigBee插口 C0N1、電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232、第十三濾波電容C13、第十四濾波電容C14、第十五濾波電容C15、第十六濾波電容C16、插口 JP1。ZigBee插口 CONl的13引腳、15引腳、17引腳與VDD3.3相連；ZigBee插口 CONl的21引腳、23引腳、25引腳與27引腳相連并接地；ZigBee插口 CONl的18引腳與處理器U1STC12C5A16S2的 UOTX 相連；ZigBee 插口 CONl 的 20 引腳與處理器 U1STC12C5A16S2 的 UORX 相連；ZigBee插口 CONl其余引腳架空；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的I引腳與第十五濾波電容C15的一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的2引腳與第十六濾波電容C16的一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的3引腳與第十五濾波電容C15的另一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的4引腳與第十三濾波電容C13的一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的5引腳與第十三濾波電容C13的另一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的6引腳與第十四濾波電容C14的一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的11引腳與處理器U1STC12C5A16S2的UlTX相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的12引腳與處理器U1STC12C5A16S2的UlRX相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的13引腳與JPl的2引腳相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的14引腳與JPl的I引腳相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的15引腳與第十四濾波電容C14的另一端相連并接地；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的16引腳、第十六濾波電容C16的另一端與VDD5.0相連。
[0011]所述的執(zhí)行模塊包括電磁閥JP4、第二二極管D2、第二三極管Q2、單刀單擲繼電器K2、第三極性電容C17、第六電阻R6、第七電阻R7。第三極性電容C17的陰極接地；第三極性電容C17的陽極、第二二極管D2的陰極、單刀單擲繼電器K2的I引腳、3引腳與VDD12相連；第二二極管D2的陽極、單刀單擲繼電器K2的2引腳與第二三極管Q2的I引腳相連；單刀單擲繼電器K2的4引腳與JP4的I引腳相連JP4的2引腳與第二三極管Q2的3引腳相連并接地；第二三極管Q2的2引腳與第六電阻R6的一端相連；處理器U1STC12C5A16S2的P0.1引腳、第六電阻R6的另一端與第七電阻R7的一端相連；第七電阻R7的另一端接地。
[0012]本發(fā)明的有益效果:本智能灌溉設(shè)備具有獨(dú)立灌溉和聯(lián)網(wǎng)灌溉兩種工作方式。獨(dú)立工作時(shí)能根據(jù)土壤濕度以外界空氣溫濕度自主智能灌溉；聯(lián)網(wǎng)工作時(shí)能根據(jù)監(jiān)測(cè)中心的需求實(shí)時(shí)在線控制灌溉。通過這兩種工作方式，該智能灌溉設(shè)備適用于絕大多數(shù)需要灌溉的領(lǐng)域，同時(shí)，該智能灌溉設(shè)備的運(yùn)用能明顯的減小水資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)智能化管理，而且，該設(shè)備成本低，能滿足大規(guī)模部署的要求。本發(fā)明的智能設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、能夠有效阻止水資源浪費(fèi)的發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)總圖；
[0014]圖2為本發(fā)明的控制器模塊電路原理圖；
[0015]圖3為本發(fā)明的5V電壓轉(zhuǎn)換電路原理圖；
[0016]圖4為本發(fā)明的3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路原理圖；
[0017]圖5為本發(fā)明的存儲(chǔ)器模塊電路原理圖；
[0018]圖6為本發(fā)明的信號(hào)采集模塊電路原理圖；
[0019]圖7為本發(fā)明的通訊模塊電路原理圖；
[0020]圖8為本發(fā)明的執(zhí)行模塊電路原理圖；
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，本發(fā)明包括控制器模塊、電源管理模塊、存儲(chǔ)器模塊、信號(hào)采集模塊、通訊模塊以及執(zhí)行模塊。其中，控制器模塊以STC12C5A16S2為主控芯片；電源管理模塊包括以7805為核心的5V電壓轉(zhuǎn)換電路以及以SPX1117M3-3.3為核心的3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路；存儲(chǔ)器模塊以AT45DB161D為核心的存儲(chǔ)電路；信號(hào)采集模塊主要包括以空氣溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器以及雙刀單擲繼電器為核心的信號(hào)采集電路；通訊模塊包括以MAX232為核心的電平轉(zhuǎn)換電路和ZigBee接口電路；執(zhí)行模塊主要包括以電磁閥和單刀單擲繼電器為核心的電路。本發(fā)明的技術(shù)方案:1.智能灌溉設(shè)備作為獨(dú)立設(shè)備使用時(shí)，設(shè)備由控制器模塊獨(dú)立控制，不受監(jiān)測(cè)中心控制，設(shè)備根據(jù)控制器內(nèi)部程序，通過雙刀單擲繼電器適時(shí)開啟外部傳感器模塊，當(dāng)外部傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)到達(dá)程序設(shè)定值時(shí)，控制器模塊通過單刀單擲繼電器開啟電池閥，開始智能灌溉；灌溉一段時(shí)間后，當(dāng)外部傳感器檢測(cè)到土壤濕度達(dá)到一定值時(shí)，控制器通過繼電器關(guān)閉電池閥，同時(shí)關(guān)閉外部傳感器模塊，從而達(dá)到減低功耗的需求；同時(shí)，控制器將灌溉的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間以及灌溉過程中外部空氣溫濕度和土壤濕度變化的數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)器模塊中，以便需要時(shí)調(diào)用或?qū)?shù)據(jù)通過ZigBee發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。2.智能灌溉設(shè)備作為傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備時(shí)，設(shè)備通過ZigBee模塊接受來自監(jiān)測(cè)中心的命令，監(jiān)測(cè)中心可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制該灌溉設(shè)備。灌溉設(shè)備接收監(jiān)測(cè)中心的命令，通過雙刀單擲繼電器開啟外部傳感器模塊，傳感器模塊采集的溫濕度數(shù)據(jù)不斷傳送到監(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)中心根據(jù)這些數(shù)據(jù)給控制器發(fā)送命令，灌溉設(shè)備接收命令后通過單刀單擲繼電器開啟或關(guān)閉外部電池閥，從而實(shí)現(xiàn)在線、實(shí)時(shí)的控制智能灌溉設(shè)備進(jìn)行灌溉。
[0022]如圖2所示，所述的控制器模塊包括處理器U1STC12C5A16S2、第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第七濾波電容C7、第一電阻R1、晶振Yl0處理器U1STC12C5A16S2的38引腳、第二濾波電容C2的一端、第三濾波電容C3的一端與VDD5.0相連；第二濾波電容C2的另一端與第三濾波電容C3的另一端相連并接地；處理器U1STC12C5A16S2的4引腳、第一電阻Rl的一端和第七濾波電容C7的一端相連；第一電阻Rl的另一端接地；第七濾波電容C7的另一端與VDD5.0相連；處理器U1STC12C5A16S2的15引腳、第一濾波電容Cl的一端與晶振Yl的一端相連；處理器U1STC12C5A16S2的14引腳、第四濾波電容C4和晶振Yl的另一端相連；處理器U1STC12C5A16S2的16引腳、第一濾波電容Cl的另一端與第四濾波電容C4的另一端相連并接地。
[0023]如圖3所示，所述的5V電壓轉(zhuǎn)換電路包括U27805、第六濾波電容C6、第七濾波電容C7。U27805的I引腳、第六濾波電容C6的一端與VDD12相連；U27805的2引腳、第六濾波電容C6另一端與第七濾波電容C7的一端相連并接地；U27805的3引腳、第七濾波電容C7的另一端與VDD5.0相連。
[0024]如圖4所示，所述的3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路包括U3SPX1117M3-3.3、第一極性電容C10、第八濾波電容C8、第九濾波電容C9。U3SPX1117M3-3.3的I引腳、第一極性電容ClO的陽極、第八濾波電容C8的一端與VDD5.0相連；U3SPX1117M3_3.3的2引腳、第一極性電容ClO的陰極、第八濾波電容C8的另一端與第九濾波電容C9的一端相連并接地；U3SPX1117M3-3.3的3引腳、第九濾波電容C9的另一端與VDD3.3相連。
[0025]如圖5所示，所述的存儲(chǔ)器模塊包括存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D、第二電阻R2、第三電阻R3、第十一濾波電容C11。存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的I引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.1相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的2引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.3相連；存儲(chǔ)器U4AT45DB161D的3引腳與第二電阻R2的一端相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的4引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.0相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的5引腳、第三電阻R3的一端與處理器U1STC12C5A16S2的P0.3相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的6引腳、第二電阻R2的另一端、第三電阻R3的另一端、第十一濾波電容Cll的一端與VDD3.3相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的7引腳接地；存儲(chǔ)器U4AT45DB161D的8引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.2相連；第十一濾波電容Cll的另一端接地。
[0026]如圖6所示，所述的信號(hào)采集模塊包括空氣溫濕度傳感器插口 JP2、土壤濕度傳感器插口 JP3、第一二極管D1、第一三極管Q1、雙刀單擲繼電器K1、第二極性電容C12、第四電阻R4、第五電阻R5。第二極性電容C12的陰極接地；第二極性電容C12的陽極、第一二極管Dl的陰極、雙刀單擲繼電器Kl的I引腳與VDD12相連；第一二極管Dl的陽極、雙刀單擲繼電器Kl的2引腳與第一三極管Ql的I引腳相連；雙刀單擲繼電器Kl的3引腳與VDD5.0相連；雙刀單擲繼電器Kl的5引腳與VDD3.3相連；雙刀單擲繼電器Kl的4引腳與JP2的I引腳相連；雙刀單擲繼電器Kl的6引腳與JP3的I引腳相連JP2的2引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P0.2相連JP2的3引腳、JP3的4引腳與第一三極管Ql的3引腳相連并接地JP3的2引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P0.0相連JP3的3引腳與處理器U1STC12C5A16S2的ADCO相連；第一三極管Ql的2引腳與第四電阻R4的一端相連；第四電阻R4的另一端、第五電阻R5的一端與處理器U1STC12C5A16S2的P0.3相連；第五電阻R5的另一端接地。
[0027]如圖7所示，所述的通訊模塊包括ZigBee插口 CONl、電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232、第十三濾波電容C13、第十四濾波電容C14、第十五濾波電容C15、第十六濾波電容C16、插口 JPl0 ZigBee 插口 CONl 的 13 引腳、15 引腳、17 引腳與 VDD3.3 相連；ZigBee 插口 CONl的21引腳、23引腳、25引腳與27引腳相連并接地；ZigBee插口 CONl的18引腳與處理器U1STC12C5A16S2 的 UOTX 相連；ZigBee 插口 CONl 的 20 引腳與處理器 U1STC12C5A16S2 的UORX相連；ZigBee插口 CONl其 余引腳架空；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的I引腳與第十五濾波電容C15的一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的2引腳與第十六濾波電容C16的一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的3引腳與第十五濾波電容C15的另一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的4引腳與第十三濾波電容C13的一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的5引腳與第十三濾波電容C13的另一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的6引腳與第十四濾波電容C14的一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的11引腳與處理器U1STC12C5A16S2的UlTX相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的12引腳與處理器U1STC12C5A16S2的UlRX相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的13引腳與JPl的2引腳相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的14引腳與JPl的I引腳相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的15引腳與第十四濾波電容C14的另一端相連并接地；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的16引腳、第十六濾波電容C16的另一端與VDD5.0相連。
[0028]如圖8所示，所述的執(zhí)行模塊包括電磁閥JP4、第二二極管D2、第二三極管Q2、單刀單擲繼電器K2、第三極性電容C17、第六電阻R6、第七電阻R7。第三極性電容C17的陰極接地；第三極性電容C17的陽極、第二二極管D2的陰極、單刀單擲繼電器K2的I引腳、3引腳與VDD12相連；第二二極管D2的陽極、單刀單擲繼電器K2的2引腳與第二三極管Q2的I引腳相連；單刀單擲繼電器K2的4引腳與JP4的I引腳相連JP4的2引腳與第二三極管Q2的3引腳相連并接地；第二三極管Q2的2引腳與第六電阻R6的一端相連；處理器U1STC12C5A16S2的P0.1引腳、第六電阻R6的另一端與第七電阻R7的一端相連；第七電阻R7的另一端接地。
[0029]工作過程:[0030]1.智能灌溉設(shè)備作為獨(dú)立設(shè)備使用時(shí)，設(shè)備由控制器模塊獨(dú)立控制，不受監(jiān)測(cè)中心控制，設(shè)備根據(jù)控制器內(nèi)部程序，通過雙刀單擲繼電器適時(shí)開啟外部傳感器模塊，當(dāng)外部傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)到達(dá)程序設(shè)定值時(shí)，控制器模塊通過單刀單擲繼電器開啟電池閥，開始智能灌溉；灌溉一段時(shí)間后，當(dāng)外部傳感器檢測(cè)到土壤濕度達(dá)到一定值時(shí)，控制器通過繼電器關(guān)閉電池閥，同時(shí)關(guān)閉外部傳感器模塊，從而達(dá)到減低功耗的需求；同時(shí)，控制器將灌溉的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間以及灌溉過程中外部空氣溫濕度和土壤濕度變化的數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)器模塊中，以便需要時(shí)調(diào)用或?qū)?shù)據(jù)通過ZigBee發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。
[0031]2.智能灌溉設(shè)備作為傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備時(shí)，設(shè)備通過ZigBee模塊接受來自監(jiān)測(cè)中心的命令，監(jiān)測(cè)中心可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制該灌溉設(shè)備。灌溉設(shè)備接收監(jiān)測(cè)中心的命令，通過雙刀單擲繼電器開啟外部傳感器模塊，傳感器模塊采集的溫濕度數(shù)據(jù)不斷傳送到監(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)中心根據(jù)這些數(shù)據(jù)給控制器發(fā)送命令，灌溉設(shè)備接收命令后通過單刀單擲繼電器開啟或關(guān)閉外部電池閥，從而實(shí)現(xiàn)在線、實(shí)時(shí)的控制智能灌溉設(shè)備進(jìn)行灌溉。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明公布了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能灌溉設(shè)備，包括控制器模塊、電源管理模塊、存儲(chǔ)器模塊、信號(hào)采集模塊、通訊模塊以及執(zhí)行模塊。其中，控制器模塊以STC12C5A16S2為主控芯片；電源管理模塊包括以7805為核心的5V電壓轉(zhuǎn)換電路以及以SPX1117M3-3.3為核心的3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路；存儲(chǔ)器模塊以AT45DB161D為核心的存儲(chǔ)電路；信號(hào)采集模塊主要包括以空氣溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器以及雙刀單擲繼電器為核心的信號(hào)采集電路；通訊模塊包括以MAX232為核心的電平轉(zhuǎn)換電路和ZigBee接口電路；執(zhí)行模塊主要包括以電磁閥和單刀單擲繼電器為核心的電路。本發(fā)明的技術(shù)方案:a.智能灌溉設(shè)備作為獨(dú)立設(shè)備使用時(shí)，設(shè)備由控制器模塊獨(dú)立控制，不受監(jiān)測(cè)中心控制，設(shè)備根據(jù)控制器內(nèi)部程序，通過雙刀單擲繼電器適時(shí)開啟外部傳感器模塊，當(dāng)外部傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)到達(dá)程序設(shè)定值時(shí)，控制器模塊通過單刀單擲繼電器開啟電池閥，開始智能灌溉；灌溉一段時(shí)間后，當(dāng)外部傳感器檢測(cè)到土壤濕度達(dá)到一定值時(shí)，控制器通過繼電器關(guān)閉電池閥，同時(shí)關(guān)閉外部傳感器模塊，從而達(dá)到減低功耗的需求；同時(shí)，控制器將灌溉的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間以及灌溉過程中外部空氣溫濕度和土壤濕度變化的數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)器模塊中，以便需要時(shí)調(diào)用或?qū)?shù)據(jù)通過ZigBee發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。b.智能灌溉設(shè)備作為傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備時(shí)，設(shè)備通過ZigBee模塊接受來自監(jiān)測(cè)中心的命令，監(jiān)測(cè)中心可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制該灌溉設(shè)備。灌溉設(shè)備接收監(jiān)測(cè)中心的命令，通過雙刀單擲繼電器開啟外部傳感器模塊，傳感器模塊采集的溫濕度數(shù)據(jù)不斷傳送到監(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)中心根據(jù)這些數(shù)據(jù)給控制器發(fā)送命令，灌溉設(shè)備接收命令后通過單刀單擲繼電器開啟或關(guān)閉外部電池閥，從而實(shí)現(xiàn)在線、實(shí)時(shí)的控制智能灌溉設(shè)備進(jìn)行灌溉。 所述的控制器模塊包括處理器U1STC12C5A16S2、第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第七濾波電容C7、第一電阻R1、晶振Yl。處理器U1STC12C5A16S2的38引腳、第二濾波電容C2的一端、第三濾波電容C3的一端與VDD5.0相連；第二濾波電容C2的另一端與第三濾波電容C3的另一端相連并接地；處理器U1STC12C5A16S2的4引腳、第一電阻Rl的一端和第七濾波電容C7的一端相連；第一電阻Rl的另一端接地；第七濾波電容C7的另一端與VDD5.0相連；處理器U1STC12C5A16S2的15引腳、第一濾波電容Cl的一端與晶振Yl的一端相連；處理器U1STC12C5A16S2的14引腳、第四濾波電容C4和晶振Yl的另一端相連；處理器U1STC12C5A16S2的16引腳、第一濾波電容Cl的另一端與第四濾波電容C4的另一端相連并接地。` 所述的5V電壓轉(zhuǎn)換電路包括U27805、第六濾波電容C6、第七濾波電容C7。U27805的I引腳、第六濾波電容C6的一端與VDD12相連；U27805的2引腳、第六濾波電容C6另一端與第七濾波電容C7的一端相連并接地；U27805的3引腳、第七濾波電容C7的另一端與VDD5.0相連。 所述的3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路包括U3SPX1117M3-3.3、第一極性電容C10、第八濾波電容C8、第九濾波電容C9。U3SPX1117M3-3.3的I引腳、第一極性電容ClO的陽極、第八濾波電容C8的一端與VDD5.0相連；U3SPX1117M3-3.3的2引腳、第一極性電容ClO的陰極、第八濾波電容C8的另一端與第九濾波電容C9的一端相連并接地；U3SPX1117M3-3.3的3引腳、第九濾波電容C9的另一端與VDD3.3相連。 所述的存儲(chǔ)器模塊包括存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D、第二電阻R2、第三電阻R3、第十一濾波電容Cl I。存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的I引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.1相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的2引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.3相連；存儲(chǔ)器U4AT45DB161D的3引腳與第二電阻R2的一端相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的4引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.0相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的5引腳、第三電阻R3的一端與處理器U1STC12C5A16S2的P0.3相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的6引腳、第二電阻R2的另一端、第三電阻R3的另一端、第十一濾波電容Cll的一端與VDD3.3相連；存儲(chǔ)器U4AT4OTB161D的7引腳接地；存儲(chǔ)器U4AT45DB161D的8引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.2相連；第十一濾波電容Cll的另一端接地。 所述的信號(hào)采集模塊包括空氣溫濕度傳感器插口 JP2、土壤濕度傳感器插口 JP3、第一二極管D1、第一三極管Q1、雙刀單擲繼電器K1、第二極性電容C12、第四電阻R4、第五電阻R5。第二極性電容C12的陰極接地；第二極性電容C12的陽極、第一二極管Dl的陰極、雙刀單擲繼電器Kl的I引腳與VDD12相連；第一二極管Dl的陽極、雙刀單擲繼電器Kl的2引腳與第一三極管Ql的I引腳相連；雙刀單擲繼電器Kl的3引腳與VDD5.0相連；雙刀單擲繼電器Kl的5引腳與VDD3.3相連；雙刀單擲繼電器Kl的4引腳與JP2的I引腳相連；雙刀單擲繼電器Kl的6引腳與JP3的I引腳相連JP2的2引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P0.2相連JP2的3引腳、JP3的4引腳與第一三極管Ql的3引腳相連并接地JP3的2引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P0.0相連JP3的3引腳與處理器U1STC12C5A16S2的ADCO相連；第一三極管Ql的2引腳與第四電阻R4的一端相連；第四電阻R4的另一端、第五電阻R5的一端與處理器U1STC12C5A16S2的P0.3相連；第五電阻R5的另一端接地。 所述的通訊模塊包括ZigBee插口 CONl、電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232、第十三濾波電容C13、第十四濾波電容C14、第十五濾波電容C15、第十六濾波電容C16、插口 JP1。ZigBee插口CONl的13引腳、15引腳、17引腳與VDD3.3相連；ZigBee插口 CONl的21引腳、23引腳、25引腳與27引腳相連并接地；ZigBee插口 CONl的18引腳與處理器U1STC12C5A16S2的UOTX相連；ZigBee插口 CONl 的 20 引腳與處理器U1STC12C5A16S2 的 UORX相連；ZigBee 插口 CONl其余引腳架空；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的I引腳與第十五濾波電容C15的一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的2引腳與第十六濾波電容C16的一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的3引腳與第十五濾波電容C15的另一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的4引腳與第十三濾波電容C13的一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的5引腳與第十三濾波電容C13的另一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的6引腳與第十四濾波電容C14的一端相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的11引腳與處理器U1STC12C5A16S2的UlTX相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的12引腳與處理器U1STC12C5A16S2的UlRX相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的13引腳與JPl的2引腳相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的14引腳與JPl的I引腳相連；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的15引腳與第十四濾波電容C14的另一端相連并接地；電平轉(zhuǎn)換芯片U5MAX232的16引腳、第十六濾波電容C16的另一端與VDD5.0相連。 所述的執(zhí)行模塊包括電磁閥JP4、第二二極管D2、第二三極管Q2、單刀單擲繼電器K2、第三極性電容C17、第六電阻R6、第七電阻R7。第三極性電容C17的陰極接地；第三極性電容C17的陽極、第二二極管D2的陰極、單刀單擲繼電器K2的I引腳、3引腳與VDD12相連；第二二極管D2的陽極、單刀單擲繼電器K2的2引腳與第二三極管Q2的I引腳相連；單刀單擲繼電器K2的4引腳與JP4的I引腳相連JP4的2引腳與第二三極管Q2的3引腳相連并接地；第二三極管Q2的2引腳與第六電阻R6的一端相連；處理器U1STC12C5A16S2的P0.1引腳、第 六電阻R6的另一端與第七電阻R7的一端相連；第七電阻R7的另一端接地。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103699061SQ201310585489
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】柴俊沙 申請(qǐng)人:柴俊沙