[發(fā)明專利]基于無線傳感器網絡的智能灌溉設備

無效

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• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103699061A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 柴俊沙
• 申請（專利權）人: 柴俊沙
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G08C17/02;H04L29/06;A01G25/16
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• 代理人: 暫無信息

1.本發(fā)明公布了一種基于無線傳感器網絡的智能灌溉設備，包括控制器模塊、電源管理模塊、存儲器模塊、信號采集模塊、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電壓轉換電路以及以SPX1117M3-3.3為核心的3.3V電壓轉換電路；存儲器模塊以AT45DB161D為核心的存儲電路；信號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采集電路；通訊模塊包括以MAX232為核心的電平轉換電路和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)明的技術方案：a.智能灌溉設備作為獨立設備使用時，設備由控制器模塊獨立控制，不受監(jiān)測中心控制，設備根據控制器內部程序，通過雙刀單擲繼電器適時開啟外部傳感器模塊，當外部傳感器檢測的數據到達程序設定值時，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；灌溉一段時間后，當外部傳感器檢測到土壤濕度達到一定值時，控制器通過繼電器關閉電池閥，同時關閉外部傳感器模塊，從而達到減低功耗的需求；同時，控制器將灌溉的開始時間、結束時間以及灌溉過程中外部空氣溫濕度和土壤濕度變化的數據保存在存儲器模塊中，以便需要時調用或將數據通過ZigBee發(fā)送到監(jiān)測中心。b.智能灌溉設備作為傳感器網絡的一個節(jié)點設備時，設備通過ZigBee模塊接受來自監(jiān)測中心的命令，監(jiān)測中心可以實時監(jiān)測、控制該灌溉設備。灌溉設備接收監(jiān)測中心的命令，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據不斷傳送到監(jiān)測中心，監(jiān)測中心根據這些數據給控制器發(fā)送命令，灌溉設備接收命令后通過單刀單擲繼電器開啟或關閉外部電池閥，從而實現在線、實時的控制智能灌溉設備進行灌溉。

所述的控制器模塊包括處理器U1STC12C5A16S2、第一濾波電容C1、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Y1。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R1的一端和第七濾波電容C7的一端相連；第一電阻R1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C1的一端與晶振Y1的一端相連；處理器U1STC12C5A16S2的14引腳、第四濾波電容C4和晶振Y1的另一端相連；處理器U1STC12C5A16S2的16引腳、第一濾波電容C1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電壓轉換電路包括U27805、第六濾波電容C6、第七濾波電容C7。U27805的1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1引腳、第一極性電容C10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C10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。

所述的存儲器模塊包括存儲器U4AT45DB161D、第二電阻R2、第三電阻R3、第十一濾波電容C11。存儲器U4AT45DB161D的1引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.1相連；存儲器U4AT45DB161D的2引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.3相連；存儲器U4AT45DB161D的3引腳與第二電阻R2的一端相連；存儲器U4AT45DB161D的4引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.0相連；存儲器U4AT45DB161D的5引腳、第三電阻R3的一端與處理器U1STC12C5A16S2的P0.3相連；存儲器U4AT45DB161D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C11的一端與VDD3.3相連；存儲器U4AT45DB161D的7引腳接地；存儲器U4AT45DB161D的8引腳與處理器U1STC12C5A16S2的P4.2相連；第十一濾波電容C11的另一端接地。

所述的信號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D1的陰極、雙刀單擲繼電器K1的1引腳與VDD12相連；第一二極管D1的陽極、雙刀單擲繼電器K1的2引腳與第一三極管Q1的1引腳相連；雙刀單擲繼電器K1的3引腳與VDD5.0相連；雙刀單擲繼電器K1的5引腳與VDD3.3相連；雙刀單擲繼電器K1的4引腳與JP2的1引腳相連；雙刀單擲繼電器K1的6引腳與JP3的1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Q1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ADC0相連；第一三極管Q1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CON1、電平轉換芯片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CON1的13引腳、15引腳、17引腳與VDD3.3相連；ZigBee插口CON1的21引腳、23引腳、25引腳與27引腳相連并接地；ZigBee插口CON1的18引腳與處理器U1STC12C5A16S2的U0TX相連；ZigBee插口CON1的20引腳與處理器U1STC12C5A16S2的U0RX相連；ZigBee插口CON1其余引腳架空；電平轉換芯片U5MAX232的1引腳與第十五濾波電容C15的一端相連；電平轉換芯片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；電平轉換芯片U5MAX232的11引腳與處理器U1STC12C5A16S2的U1TX相連；電平轉換芯片U5MAX232的12引腳與處理器U1STC12C5A16S2的U1RX相連；電平轉換芯片U5MAX232的13引腳與JP1的2引腳相連；電平轉換芯片U5MAX232的14引腳與JP1的1引腳相連；電平轉換芯片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1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1引腳相連；單刀單擲繼電器K2的4引腳與JP4的1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。