一种分布式无线自动浇灌系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式无线自动浇灌系统，其组成包括：一台主机和多台从机，主机包括STM32单片机，STM32单片机分别与人机交互模块、报警模块和无线模块一电性连接，STM32单片机通过无线模块与多台从机连接，从机包括STC89C52单片机，STC89C52单片机分别与无线模块二、显示模块、温度检测模块、开关控制电路、模数转换电路，开关控制电路与浇灌模块电性连接，模数转换模块与土壤湿度检测模块电性连接。该系统用以实现农业灌溉的智能化，通过开关水泵实现自动浇灌，从机个数可根据测量点的需求进行扩展，显示模块和报警模块与主机相连，完成数据的接收、处理、显示及报警功能，具有性能稳定，工作效率高，系统扩展能力强等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式无线自动浇灌系统
本专利技术涉及无线自动浇灌
，具体为一种分布式无线自动浇灌系统。
技术介绍
浇灌技术是农业发展的前提，实施节水灌溉已成为国民经济可持续发展的根本大事，但是目前我国的农业还主要依赖于人工浇灌，一方面，大大降低了水资源的利用率，另一方面，植物的健康成长需要外界提供一定的生长环境，如果仅仅单一的根据种植经验和用户的直接感官来对植物进行浇灌，那么就会因不能及时或者不能精确地控制浇灌的水量使得植物生长趋于不健康的状态。目前，我国在农业自动化浇灌技术上主要有地下滴灌技术、专家系统、智能农业系统和温室监控系统，但是这些系统普遍存在如下问题：滴灌技术存在滴灌流量小，浇灌时间长及滴灌管行距离无法完全满足种植要求，大量布线困难，区域地形限制，成本高，智能化程度不高等问题；专家系统需要收集大量的、正确的农作物各方面的数据，建立知识涵盖广的数据库，其实用性和普适性相对较低；智能农业系统和温室监控系统，则需要建立庞大和复杂的系统，成本开销大，并不适用小面积家庭型的浇灌系统。近几年，市场上也存在着一些自动浇灌的器件，例如利用虹吸和渗透原理，但这样的浇灌器件并不能够综合考虑影响植物生长的多种因素来对植物进行浇灌；除此之外，大多数的自动浇灌器件只能对植物进行整体性浇灌，而无法实现多点独立浇灌。因此迫切需要一种稳定性好、简易、廉价、具有无线方式和多点测量的装置，能够根据不同农作物需水量的不同进行自动化灌溉。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分布式无线自动浇灌系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种分布式无线自动浇灌系统，其组成包括：一台主机和多台从机，所述的主机包括STM32单片机，所述的STM32单片机分别与人机交互模块、报警模块和无线模块一电性连接，所述的STM32单片机通过无线模块与多台从机连接，所述的从机包括STC89C52单片机，所述的STC89C52单片机分别与无线模块二、显示模块、温度检测模块、开关控制电路、模数转换电路，所述的开关控制电路与浇灌模块电性连接，所述的模数转换模块与土壤湿度检测模块电性连接。优选的，所述的分布式无线自动浇灌系统，所述的温度检测模块采用DS18B20单线数字温度计，其数据口DA与STC89C52单片机P2.2口相连，DS18B20测量范围是-55℃至+125℃，测量分辨率为0.5℃，反应时间小于500ms，对DSl8B20原理进行分析，提高测量精度，采取一种直接读取内部暂存寄存器的方法，通过测试实现了将测量分辨率提高到0.1～0.01℃，DSl8B20内部暂存寄存器中第7字节存放的是当温度寄存器停止增值时计数器l的计数剩余值，第8字节存放的是每度所对应的计数值，首先用DSl8B20提供的读暂存寄存器指令(BEH)，读出以0.5℃为分辨率的温度测量结果，然后去掉测量结果中的最低有效位(LSB)，得到所测实际温度整数部分，然后用BEH指令读取计数器1的计数剩余值和每度计数值，由于DSl8B20测量温度的整数部分是以0.25℃、0.75℃为进位界限的关系，实际温度用下式：TSJ＝(TZS-0.25)+(MMD-MSY)/MMDDS18B20将被测环境温度转化成占两个字节的带符号的十六位补码形式数字信号，通过P2.2端口送入STC89C52单片机。优选的，所述的分布式无线自动浇灌系统，所述的土壤湿度检测模块选用土壤湿度传感器YL-68，传感器有一个数字输出端DO和一个模拟输出端AO，为了提高测量精度，采用模拟输出端输出土壤湿度信号，再通过模数转换电路转换成数字信号后送入STC89C52单片机进行分析处理，模数转换电路采用12位A/D芯片ADS1286，供电电流仅为250uA，采样率为20KHZ，提供了一个用于两线或三线接口通信并与SPI或SSI兼容的串行接口，串行接口包括2个数字输入端(DCLOCK和SHDN)及1个三态输出口DOUT，构成了与STC89C52单片机进行串行通信的三线接口，模拟信号AO接入ADS1286的同向输入端+IN，ADS1286的DCLOCK、CS、DOUT分别接STC89C52单片机的P2.4、P2.6、P2.5口，VREF参考电压和反向输入端-IN分别接VCC和GND。优选的，所述的分布式无线自动浇灌系统，所述的无线模块一和无线模块二采用单片射频收发器NRF905芯片，它由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，其功耗低，方便操作，通过SPI接口与单片机连接，无线传输速率达到50kbps，能够自动产生前导码和CRC校验码，确保数据的可靠传输，空旷地方无线传输距离可以达到100M～200M，NRF905的MISO、MOSI、SCLK、CSN、TXEN、TRX_CE、PWR、AM分别连接STC89C52单片机的P1.0～P1.7口，DR和CO接STC89C52单片机的P2.0、P2.1口，主机中STM32单片机连接无线模块一的使用方法基本一致，仅端口号分配不同。优选的，所述的分布式无线自动浇灌系统，所述的显示模块采用NOKIA的5110液晶显示屏，128x64的分辨率，液晶屏采用SPI总线方式进行数据传输，将5110液晶屏的RST、CE、D/C、DIN和CLK分别接STC89C52单片机的P0.2～P0.6口。优选的，所述的分布式无线自动浇灌系统，所述的人机交互模块采用3.2寸TFT彩色液晶触摸屏，该彩屏分辨率为240×320像素，16位彩色，配有相同尺寸的电阻式触摸屏和触屏控制IC，人机交互模块共有34个管脚，包括背光灯控制信号以及触摸IC控制信号，彩屏驱动控制信号线有CS片选信号、WR写信号、RD读信号、RS数据/命令选择控制信号、RST复位信号，彩屏数据口的DB0～DB3分别接主机中STM32单片机的PD14、PD15、PD0、PD1口，DB4～DB12分别接PE7～PE15口，DB13～DB15分别接PD8～PD10口，控制口线的CS、RS、WR、RD、RST、LED分别接PG12、PG0、PD5、PD4、PC5、PB0口，触摸口线的MISO、MOSI、PEN、TCS、CLK分别接PF8、PF9、PF10、PB2、PB1口，报警模块采用蜂鸣器电路，蜂鸣器由三极管的基极串联一个电阻再与STM32单片机PA4口相连，三极管电路构成射极跟随器，起电流放大作用。优选的，所述的分布式无线自动浇灌系统，所述的开关控制电路采用多路继电器，浇灌模块选用电磁阀控制水泵实现，实现对电磁阀打开和关闭，即完成对水泵的开和关，STC89C52单片机输出电流较小，加三极管放大电路驱动继电器工作，路继电器与单片机的P2.3口连接，需要连接多个继电器到单片机的I/O口，硬件电路相同选用额定电压12v，扬程5m，功率30w，流量为4L/min直流无刷潜水泵。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该系统用以实现农业灌溉的智能化，系统包括一个主机和多个从机，土壤温湿度检测模块和电磁阀浇灌模块与从机相连，完成数据的采集、发送及处理功能，以继电器控制电磁阀工作，通过开关水泵实现自动浇灌，从机个数可根据测量点的需求进行扩展，显示模块和报警模块与主机相连，完成数据的接收、处理、显示及报警功能，主从之间采用NRF本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式无线自动浇灌系统，其组成包括：一台主机和多台从机，其特征是：所述的主机包括STM32单片机，所述的STM32单片机分别与人机交互模块、报警模块和无线模块一电性连接，所述的STM32单片机通过无线模块与多台从机连接，所述的从机包括STC89C52单片机，所述的STC89C52单片机分别与无线模块二、显示模块、温度检测模块、开关控制电路、模数转换电路，所述的开关控制电路与浇灌模块电性连接，所述的模数转换模块与土壤湿度检测模块电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种分布式无线自动浇灌系统，其组成包括：一台主机和多台从机，其特征是：所述的主机包括STM32单片机，所述的STM32单片机分别与人机交互模块、报警模块和无线模块一电性连接，所述的STM32单片机通过无线模块与多台从机连接，所述的从机包括STC89C52单片机，所述的STC89C52单片机分别与无线模块二、显示模块、温度检测模块、开关控制电路、模数转换电路，所述的开关控制电路与浇灌模块电性连接，所述的模数转换模块与土壤湿度检测模块电性连接。2.根据权利要求1所述的分布式无线自动浇灌系统，其特征是：所述的温度检测模块采用DS18B20单线数字温度计，其数据口DA与STC89C52单片机P2.2口相连，DS18B20测量范围是-55℃至+125℃，测量分辨率为0.5℃，反应时间小于500ms，对DSl8B20原理进行分析，提高测量精度，采取一种直接读取内部暂存寄存器的方法，通过测试实现了将测量分辨率提高到0.1～0.01℃，DSl8B20内部暂存寄存器中第7字节存放的是当温度寄存器停止增值时计数器l的计数剩余值，第8字节存放的是每度所对应的计数值，首先用DSl8B20提供的读暂存寄存器指令(BEH)，读出以0.5℃为分辨率的温度测量结果，然后去掉测量结果中的最低有效位(LSB)，得到所测实际温度整数部分，然后用BEH指令读取计数器1的计数剩余值和每度计数值，由于DSl8B20测量温度的整数部分是以0.25℃、0.75℃为进位界限的关系，实际温度用下式：TSJ＝(TZS-0.25)+(MMD-MSY)/MMDDS18B20将被测环境温度转化成占两个字节的带符号的十六位补码形式数字信号，通过P2.2端口送入STC89C52单片机。3.根据权利要求1所述的分布式无线自动浇灌系统，其特征是：所述的土壤湿度检测模块选用土壤湿度传感器YL-68，传感器有一个数字输出端DO和一个模拟输出端AO，为了提高测量精度，采用模拟输出端输出土壤湿度信号，再通过模数转换电路转换成数字信号后送入STC89C52单片机进行分析处理，模数转换电路采用12位A/D芯片ADS1286，供电电流仅为250uA，采样率为20KHZ，提供了一个用于两线或三线接口通信并与SPI或SSI兼容的串行接口，串行接口包括2个数字输入端(DCLOCK和SHDN)及1个三态输出口DOUT，构成了与STC89C52单片机进行串行通信的三线接口，模拟信号AO接入ADS1286的同向输入端+IN，ADS1286的DCLOCK、CS、DOUT分别接STC89C52单片机的P2.4、P2.6、P2.5口，VREF参考电压和反向输入端-IN分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢超，
申请(专利权)人：陕西理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61