一種智能農(nóng)田灌溉裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種智能農(nóng)田灌溉裝置，屬于農(nóng)業(yè)自動控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]曾有數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，中國人均年水資源是兩千兩百立方米，遠(yuǎn)低于世界人均水平；中國擁有龐大的人口，對水的需求量也是相當(dāng)大。中國在農(nóng)業(yè)方面的用水量有四千億立方米，占總用水量約有百分之八十，僅占世界農(nóng)業(yè)總量百分之十七。農(nóng)田灌溉用水占農(nóng)業(yè)用水總量百分之九十到百分之九十五之間，雖然比例較大，但農(nóng)業(yè)灌溉仍然缺水。雖然有大量的水資源使用在農(nóng)田上，但由于技術(shù)不到位，并嚴(yán)重浪費水資源，導(dǎo)致其利用率只有百分之四十三，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。
[0003]2013年10月09日中國專利數(shù)據(jù)庫公開了 1件名稱為“一種無線灌溉閥門控制器”的實用新型專利，其申請?zhí)枮?201320121493.5，它包括微處理器，與微處理器相連電源模塊、存儲模塊、信息采集模塊、GPRS傳輸模塊、驅(qū)動控制模塊和狀態(tài)采集模塊；驅(qū)動控制模塊連接脈沖電磁閥，狀態(tài)采集模塊連接狀態(tài)反饋開關(guān)；信息采集模塊包括土壤溫濕度傳感器和氣象站；電源模塊還與存儲模塊、信息采集模塊、驅(qū)動控制模塊和GPRS傳輸模塊相連。微處理器上連接有天線，天線設(shè)于地面上。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)土壤、環(huán)境氣象參數(shù)的采集測量，并傳遞給遠(yuǎn)程控制中心，控制中心通過灌溉管理軟件自動分析決策，對現(xiàn)場灌溉電磁閥等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離的無線控制，同時將所采集的傳感器信息和電磁閥的狀態(tài)信息在監(jiān)控終端實時地顯示出來，科學(xué)指導(dǎo)進(jìn)行適時適量灌溉，從而實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，以及灌溉自動化與智能化。其不足之處在于:不具備報警單元，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時無法輸出報警，不利于監(jiān)督管理；不具備人機交互界面，不能根據(jù)不同地區(qū)和農(nóng)作物需要自行設(shè)定參數(shù)，不易于推廣使用。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種智能農(nóng)田灌溉裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中農(nóng)田灌溉系統(tǒng)不能進(jìn)行有效監(jiān)督，適用范圍有限，不便于推廣使用的技術(shù)問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所提供的一種智能農(nóng)田灌溉裝置，包括位于監(jiān)控室內(nèi)的單片機、與單片機連接的人機交互界面，用于故障報警的聲光報警單元、用于數(shù)據(jù)和故障顯示的顯示單元、分布于農(nóng)田內(nèi)的土壤濕度傳感器、與供水系統(tǒng)連通的灌溉裝置以及用于控制灌溉裝置啟閉的無線電磁閥；所述單片機上還連接有外部數(shù)據(jù)存儲器、氣象監(jiān)測系統(tǒng)和灌溉計時器，所述外部數(shù)據(jù)存儲器上連接有三態(tài)輸出鎖存器；
[0006]所述土壤濕度傳感器通過無線網(wǎng)絡(luò)將土壤濕度信息傳輸至與單片機連接的AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器將土壤濕度信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，分別傳輸至單片機、外部數(shù)據(jù)存儲器、三態(tài)輸出鎖存器；如果土壤濕度低于通過人機交互界面設(shè)定的最低濕度值，則單片機進(jìn)一步通過氣象監(jiān)測系統(tǒng)判斷未來降雨量，通過灌溉計時器控制灌溉時間，最后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制信號至無線電磁閥，開啟灌溉裝置。
[0007]所述聲光報警器包括揚聲器和發(fā)光二極管D1，揚聲器的一端與單片機的對應(yīng)引腳連接，另一端與電源VCC連接，電源VCC串聯(lián)限流電阻R2、發(fā)光二極管D1后與單片機連接。
[0008]所述單片機通過擴展接口與用于驅(qū)動顯示單元的驅(qū)動電路連接。
[0009]所述AD轉(zhuǎn)換器選用ADC0809芯片，ADC0809芯片的CLOCK引腳連接74HC74芯片，作為ADC0809芯片的時鐘電路。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所達(dá)到的有益效果是:設(shè)置了聲光報警單元，若灌溉時間到，土壤濕度仍小于最低濕度值，或者網(wǎng)絡(luò)信號傳輸失敗或者土壤濕度超過最高濕度值，能夠及時輸出報警，利于農(nóng)田監(jiān)督管理；設(shè)置了灌溉計時器，結(jié)合未來降雨量設(shè)定灌溉時間，控制更加及時、便捷、有效；設(shè)置了人機交互界面，可根據(jù)不同地區(qū)、不同農(nóng)作物的需要自行設(shè)定最低濕度值和最高濕度值，適用范圍廣，利于推廣使用。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的電路原理框圖。
[0012]圖2是單片機與各單元的連接關(guān)系電路圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護(hù)范圍。
[0014]如圖1所示，是智能農(nóng)田灌溉裝置的電路原理框圖，包括位于監(jiān)控室內(nèi)的單片機、與單片機連接的人機交互界面，用于故障報警的聲光報警單元、用于數(shù)據(jù)和故障顯示的顯示單元、分布于農(nóng)田內(nèi)的土壤濕度傳感器、與供水系統(tǒng)連通的灌溉裝置以及用于控制灌溉裝置啟閉的無線電磁閥。單片機上還連接有外部數(shù)據(jù)存儲器、氣象監(jiān)測系統(tǒng)和灌溉計時器，外部數(shù)據(jù)存儲器上連接有三態(tài)輸出鎖存器。
[0015]土壤濕度傳感器通過無線網(wǎng)絡(luò)將土壤濕度信息傳輸至與單片機連接的AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器將土壤濕度信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，分別傳輸至單片機、外部數(shù)據(jù)存儲器、三態(tài)輸出鎖存器。如果土壤濕度低于通過人機交互界面設(shè)定的最低濕度值，則單片機進(jìn)一步通過氣象監(jiān)測系統(tǒng)判斷未來降雨量，通過灌溉計時器控制灌溉時間，最后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制信號至無線電磁閥，開啟灌溉裝置。
[0016]如圖2所示，單片機選用AT89C51單片機，因AT89C51單片機內(nèi)部儲存較小，故在此設(shè)計中選擇6116外部數(shù)據(jù)存儲器來完成對單片機的擴展。P2.3作為片選信號，A10、A9、A8是P2端口尋址選擇的數(shù)據(jù)單元。AT89C51單片機由于受引腳數(shù)的局限，P0端口不僅可以用作數(shù)據(jù)線使用，也可以作為低八位地址線使用，為了將二者很好的區(qū)分，需要在單片機的外部添加三態(tài)輸出鎖存器，選用74LS373芯片，它是一種帶有三態(tài)門的鎖存器。當(dāng)ALE輸出下降沿時，74LS373的LE引腳接收到下降沿，數(shù)據(jù)存儲到三態(tài)輸出鎖存器中，之后P0 口作為數(shù)據(jù)總線使用。
[0017]聲光報警器包括揚聲器和發(fā)光二極管D1，揚聲器的一端與單片機的對應(yīng)引腳連接，另一端與電源VCC連接，電源VCC串聯(lián)限流電阻R2、發(fā)光二極管D1后與單片機連接。單片機通過擴展接口與用于驅(qū)動顯示單元的驅(qū)動電路連接。AD轉(zhuǎn)換器選用ADC0809芯片，ADC0809芯片的分辨率為8位，采用單一 +5V供電，不需要進(jìn)行零點和滿度的調(diào)整。AD轉(zhuǎn)換器需要在外部控制啟動轉(zhuǎn)換信號才可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，ADC0809芯片使用脈沖進(jìn)行啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換，想要啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換器的控制轉(zhuǎn)換，只需要在START輸入引腳載入一個正弦脈沖信號，當(dāng)為上升沿的時候，對芯片進(jìn)行復(fù)位操作，當(dāng)為下降沿時，AD轉(zhuǎn)換器就開始進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換同時EOC信號輸出端處在低電平；當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC變?yōu)楦唠娖?，就可以向單片機發(fā)送信號，告知單片機可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量。ADC0809芯片的CLOCK引腳連接74HC74芯片，作為ADC0809芯片的時鐘電路。
[0018]本實用新型的控制方法，具體包括如下步驟:
[0019]步驟一:初始化:通過人機交互界面設(shè)定最低濕度值、聲光報警單元的報警時間及氣象監(jiān)測系統(tǒng)的氣象監(jiān)測周期；
[0020]步驟二:數(shù)據(jù)采集:土壤濕度傳感器采集農(nóng)田內(nèi)的土壤濕度，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至與單片機連接的AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器將土壤濕度信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸至單片機進(jìn)行決策分析，同時傳輸至外部數(shù)據(jù)存儲器和三態(tài)輸出鎖存器，用于當(dāng)前數(shù)據(jù)鎖存；
[0021]步驟三:決策分析與執(zhí)行:單片機將土壤濕度的數(shù)字信號與設(shè)定的最低濕度值相比較，若小于最低濕度值，則單片機進(jìn)一步從氣象監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)取未來降雨量，通過灌溉計時器設(shè)定灌溉時間，最后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制信號至無線電磁閥，開啟灌溉裝置；顯示單元實時顯示農(nóng)田當(dāng)前土壤濕度值；
[0022]步驟四:故障報警:若灌溉時間到，土壤濕度仍小于最低濕度值，或者網(wǎng)絡(luò)信號傳輸失敗，聲光報警單元輸出報警。
[0023]本實用新型根據(jù)當(dāng)前土壤濕度結(jié)合未來降雨量，通過設(shè)定灌溉時間，實現(xiàn)農(nóng)田灌溉適時適量，具有較高的自動化和智能化水平；具備故障報警功能，便于農(nóng)田的監(jiān)督管理。
[0024]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種智能農(nóng)田灌溉裝置，其特征在于，包括位于監(jiān)控室內(nèi)的單片機、與單片機連接的人機交互界面，用于故障報警的聲光報警單元、用于數(shù)據(jù)和故障顯示的顯示單元、分布于農(nóng)田內(nèi)的土壤濕度傳感器、與供水系統(tǒng)連通的灌溉裝置以及用于控制灌溉裝置啟閉的無線電磁閥；所述單片機上還連接有外部數(shù)據(jù)存儲器、氣象監(jiān)測系統(tǒng)和灌溉計時器，所述外部數(shù)據(jù)存儲器上連接有三態(tài)輸出鎖存器； 所述土壤濕度傳感器通過無線網(wǎng)絡(luò)將土壤濕度信息傳輸至與單片機連接的AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器將土壤濕度信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，分別傳輸至單片機、外部數(shù)據(jù)存儲器、三態(tài)輸出鎖存器；如果土壤濕度低于通過人機交互界面設(shè)定的最低濕度值，則單片機進(jìn)一步通過氣象監(jiān)測系統(tǒng)判斷未來降雨量，通過灌溉計時器控制灌溉時間，最后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制信號至無線電磁閥，開啟灌溉裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能農(nóng)田灌溉裝置，其特征在于，所述聲光報警器包括揚聲器和發(fā)光二極管D1，揚聲器的一端與單片機的對應(yīng)引腳連接，另一端與電源VCC連接，電源VCC串聯(lián)限流電阻R2、發(fā)光二極管D1后與單片機連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能農(nóng)田灌溉裝置，其特征在于，所述單片機通過擴展接口與用于驅(qū)動顯示單元的驅(qū)動電路連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能農(nóng)田灌溉裝置，其特征在于，所述AD轉(zhuǎn)換器選用ADC0809芯片，ADC0809芯片的CLOCK引腳連接74HC74芯片，作為ADC0809芯片的時鐘電路。
【專利摘要】本實用新型公開了一種智能農(nóng)田灌溉裝置，包括單片機、人機交互界面，聲光報警單元、顯示單元、土壤濕度傳感器、無線電磁閥、外部數(shù)據(jù)存儲器、氣象監(jiān)測系統(tǒng)和灌溉計時器，外部數(shù)據(jù)存儲器上連接有三態(tài)輸出鎖存器。工作時，土壤濕度傳感器通過無線網(wǎng)絡(luò)將土壤濕度信息傳輸至與單片機連接的AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器將土壤濕度信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，分別傳輸至單片機、外部數(shù)據(jù)存儲器、三態(tài)輸出鎖存器；如果土壤濕度低于通過人機交互界面設(shè)定的最低濕度值，則單片機進(jìn)一步通過氣象監(jiān)測系統(tǒng)判斷未來降雨量，通過灌溉計時器控制灌溉時間，最后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制信號至無線電磁閥，開啟灌溉裝置。
【IPC分類】A01G25/16
【公開號】CN204968819
【申請?zhí)枴緾N201520441629
【發(fā)明人】吳冬燕, 吳震, 魏雯, 石瑞華
【申請人】蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年6月25日