專利名稱：設(shè)施農(nóng)業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)滴灌設(shè)施反饋控制接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于設(shè)施農(nóng)業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的滴灌設(shè)施反饋控制接口，包括一個(gè)STC單片機(jī)和一個(gè)AD421電流變送器。尤其適用于對(duì)電磁閥的調(diào)節(jié)控制。
背景技術(shù)：
目前在設(shè)施農(nóng)業(yè)中大多數(shù)通過傳感網(wǎng)絡(luò)采集信息，PC端處理后作出反饋，然后手動(dòng)調(diào)節(jié)滴灌設(shè)備等裝置，這種手動(dòng)控制方式不能滿足要求農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的需求。且手動(dòng)控制方式，難以較好把握水流量的大小。鑒于此，設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化，此技術(shù)在國(guó)外已較為成熟，正向高度自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，應(yīng)用于農(nóng)作物的施肥、灌溉。國(guó)內(nèi)與國(guó)外差距較大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度低，技術(shù)匱乏。AD421是一款完整的環(huán)路供電型4mA 20mA數(shù)電轉(zhuǎn)換器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng) 域。高精度，低成本，采用緊湊型16引腳封裝。AD421可結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)HART FSK協(xié)議通信電路使用，額定性能不受影響。其高速串行接口能夠以IOMbps速率工作，并允許通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)三線是串行接口與常用的微處理器和微控制器簡(jiǎn)單相連。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)滴灌設(shè)施控制的自動(dòng)化。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出一種基于設(shè)施農(nóng)業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的滴灌設(shè)施反饋控制接口一 一種可以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)的滴灌設(shè)施反饋控制接口。通過RS232串口給STC51單片機(jī)發(fā)送命令--數(shù)字信號(hào)，本接口將這些數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，繼而傳送給電磁閥，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)滴灌設(shè)施控制的自動(dòng)化。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是一種滴灌設(shè)施反饋控制接口，由單片機(jī)(1)、AD421電流變送器(2)、RS232串口(3)、外圍晶振(4)、MAX232 (5)、光電隔離器(6)和電磁閥(7)組成。RS232串口(3)、外圍晶振(4)、MAX232 (5)與單片機(jī)(I)相連，電流變送器⑵通過串口用光電隔離器(6)與單片機(jī)(I)相連，電磁閥(7)通過串口與電流變送器(2)相連。首先，由上位機(jī)通過串口向單片機(jī)輸入一路代表繼電器開關(guān)或數(shù)字電位器電流大小的數(shù)據(jù)。單片機(jī)通過三線串行接口直接寫數(shù)據(jù)到AD421電流變送器中。由硬件自動(dòng)完成4-20mA電流的模擬信號(hào)的輸出，將模擬信號(hào)輸送給電磁閥,對(duì)電磁閥開關(guān)大小進(jìn)行定位。數(shù)據(jù)越大，模擬信號(hào)越大，電磁閥門開關(guān)越大，水流量也就越大。這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)滴灌設(shè)備水流量大小的自動(dòng)化控制。本實(shí)用新型的有益效果是，可以將串口傳輸?shù)拇硭髁看笮〉臄?shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為控制電磁閥開關(guān)大小的模擬信號(hào)，從而可以快速有效的控制水流量的大小，實(shí)現(xiàn)滴灌設(shè)備的自動(dòng)化控制，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。且AD421 4 20mA電流輸出DAC具有精度高，功耗低，外圍元件少，與MCU接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)?？刹捎没芈饭╇姺绞剑⒖蔀橥鈬娐诽峁┕ぷ麟娫春蛥⒖茧娫?，與低功耗的MCU一起構(gòu)成二線制4 20mA變送器，是比較理想的智能型電流變送器件。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出。圖I是AD421與單片機(jī)采用三線串行接口的電路圖。圖2是AD421與微控制器的三線串行接口的波形圖。圖3是AD421與微控制器的三線串行接口的時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合圖I詳細(xì)說明依據(jù)本實(shí)用新型提出的具體裝置的細(xì)節(jié)及工作情況。硬件AD421與單片機(jī)連接采用三線串行接口，如圖I所示，在COMP與DRIVE之間接一電容、DRIVE與COM引腳之間接一電阻和電容組成的外部緩沖電路，以穩(wěn)定內(nèi)部調(diào)整器工作放大器和外部晶體管構(gòu)成的反饋回路。調(diào)整電壓輸出Vcc為+3V。由外界調(diào)整管2SK30A提供的電流較小，所以使用了 NPN型三極管直接從供電回路獲得4 20mA電流。為滿足信號(hào)傳輸過程中對(duì)噪聲、安全性和距離等方面的要求，DATA、CLOCK和LATCH通過光電隔離器與MCU的串行口連接。 軟件在實(shí)現(xiàn)4 20mA電流輸出的AD421的程序設(shè)計(jì)時(shí)，通過單片機(jī)的Pl. O 口、Pl. I 口和Pl. 2 口直接寫數(shù)據(jù)到LATCH、CLOCK和DATA端，在CLOCK信號(hào)的上升沿，數(shù)據(jù)按由高位到低位的順序，被裝載到AD421內(nèi)部的輸入移位寄存器，在LATCH信號(hào)的上升沿，輸入移位寄存器的數(shù)據(jù)傳送到DAC鎖存端。由硬件自動(dòng)完成4 20mA電流的輸出。串行接口的時(shí)序圖如圖2所示。代碼如下
權(quán)利要求1.一種滴灌設(shè)施反饋控制接口，由單片機(jī)(I)、AD421電流變送器(2)、RS232串口(3)、外圍晶振(4)、MAX232(5)、光電隔離器(6)和電磁閥(7)組成，其特征是，RS232串口(3)、外圍晶振(4)、MAX232 (5)與單片機(jī)⑴相連，電流變送器(2)通過串口用光電隔離器(6)與單片機(jī)⑴相連，電磁閥(7)通過串口與電流變送器(2)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所屬的滴灌設(shè)施反饋控制接口，其特征是，RS232串口(3)、外圍晶振(4)、MAX232 (5)與單片機(jī)(I)相連接，上位機(jī)通過RS232串口(3)將數(shù)字信號(hào)傳送至單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所屬的滴灌設(shè)施反饋控制接口，其特征是，AD421電流變送器(2)與單片機(jī)⑴連接采用三線串行接口，在COMP與DRIVE之間接一電容、DRIVE與COM引腳之間接一電阻和電容組成的外部緩沖電路，調(diào)整電壓輸出Vcc為+3V ;使用了 NPN型三極管直接從供電回路獲得4 20mA電流DATA、CL0CK和LATCH通過光電隔離器(6)與單片機(jī)(I)的串行口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所屬的滴灌設(shè)施反饋控制接口，其特征是，電流變送器(2)與電磁閥(7)相連，電流變送器將接收到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)傳送至電磁閥。
專利摘要一種滴灌設(shè)施反饋控制接口，由單片機(jī)(1)、AD421電流變送器(2)、RS232串口(3)、外圍晶振(4)、MAX232(5)、光電隔離器(6)和電磁閥(7)組成。RS232串口(3)、外圍晶振(4)、MAX232(5)與單片機(jī)(1)相連。電流變送器(2)通過串口用光電隔離器(6)與單片機(jī)(1)相連。電磁閥(7)通過串口與電流變送器(2)相連。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202677142SQ20112035725
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者楊余旺, 曹宏鑫, 葛道闊, 陳超, 劉巖, 趙煒, 儲(chǔ)波, 田磊 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué), 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院