一種濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)，具體涉及一種USB接口和無線傳輸可相互轉(zhuǎn)換的濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是農(nóng)業(yè)大國，但我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率仍然較低，溫室種植可以增加糧食的產(chǎn)量，因此應(yīng)該大力發(fā)展溫室種植業(yè)。目前我國的溫室總面積達(dá)到世界第一，但溫室管理水平相對落后，主要是因?yàn)椴捎枚〞r(shí)系統(tǒng)控制或手動(dòng)控制方式，難免會(huì)存在澆水不及時(shí)，不均勻，灌水不足或過量灌水等現(xiàn)象。自動(dòng)灌溉系統(tǒng)能對土壤的濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，取得作物根系的需水量數(shù)據(jù)，并以此作為灌溉的依據(jù)。
[0003]當(dāng)前，濕度采集系統(tǒng)一般都是由濕度采集模塊和主機(jī)系統(tǒng)兩部分組成，濕度采集模塊以單片機(jī)為核心，具有濕度信號的采集、A/D轉(zhuǎn)換等功能；主機(jī)系統(tǒng)用來實(shí)現(xiàn)對濕度信號的接收、濕度采集模塊的控制、數(shù)據(jù)的處理、顯示等功能。而主機(jī)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)則需要將濕度采集模塊采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)來完成。目前，將采集模塊采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)的方法一般有兩種，一種是通過總線接口的有線傳輸，一種是采用無線傳輸模塊的無線傳輸。
[0004]在可用的總線接口中，由于USB接口具有傳輸速度快、安裝方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為數(shù)據(jù)通訊的發(fā)展趨勢，所以濕度采集系統(tǒng)也常采用USB接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。利用USB接口實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸具有傳輸速度快、安全、穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但需要布線，數(shù)據(jù)的傳輸還可以采用無線傳輸實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送。對于目前的濕度采集系統(tǒng)要么是只可有線傳輸?shù)?，要么只含有無線傳輸模塊。若使用的環(huán)境發(fā)生改變，希望換一種傳輸方式還要重新購置新的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且使用方便可靠的一種USB接口和無線傳輸可相互轉(zhuǎn)換的濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)。本實(shí)用新型利用USB接口安裝方便的特點(diǎn)，在適合用有線傳輸?shù)臅r(shí)候采用USB傳輸線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；在有線傳輸不方便或希望美觀時(shí)候利用USB接口安裝上無線傳輸模塊，進(jìn)行無線傳輸。
[0006]本實(shí)用新型的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)，包括濕度采集控制系統(tǒng)和與其通信連接的PC機(jī)；濕度采集控制系統(tǒng)包括微控制器和與微控制器連接的濕度傳感器、連接USB接口的USB控制芯片、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、電源模塊，所述USB接口可熱插拔連接具有USB接口的無線傳輸模塊I，所述電源模塊包括依次連接的太陽能板、鋰電池充電模塊、鋰電池；PC機(jī)通過其USB接口可熱插拔連接具有USB接口的無線傳輸模塊II ;所述具有USB接口的無線傳輸模塊I和具有USB接口的無線傳輸模塊II均由依次連接的USB接口、USB接口與SPI接口轉(zhuǎn)換芯片、ZigBee無線通信模塊組成。
[0008]ZigBee無線通信模塊采用CC2420射頻收發(fā)器。
[0009]微控制器采用MSP430F149單片機(jī)。
[0010]濕度傳感器采用土壤濕度傳感器ML2x。
[0011 ] 鋰電池充電模塊采用CN3083芯片。
[0012]USB控制芯片采用PDIUSBD12芯片。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:利用USB接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸具有速度快、安全、穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；在一些距離較遠(yuǎn)或復(fù)雜等不適合有線傳輸?shù)那闆r下，利用USB接口接上無線傳輸模塊切換為無線通信，使用方便靈活且節(jié)約成本；一旦采集系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)土壤濕度異常，可打開電磁閥進(jìn)行節(jié)水噴灌，自動(dòng)化程度高；濕度采集控制系統(tǒng)采用鋰電池供電，鋰電池由太陽能板充電，避免了頻繁更換電池，節(jié)能環(huán)保。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的具有USB接口的無線傳輸模塊I和具有USB接口的無線傳輸模塊II的電路原理圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型的濕度采集控制系統(tǒng)的電路原理圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖4是本實(shí)用新型的CN3083芯片管腳示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]參見圖1-圖4。本實(shí)施例的一種濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)，包括濕度采集控制系統(tǒng)和與其通信連接的PC機(jī)；濕度采集控制系統(tǒng)包括微控制器和與微控制器連接的濕度傳感器、連接USB接口的USB控制芯片、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、電源模塊，USB接口可熱插拔連接具有USB接口的無線傳輸模塊I，電源模塊包括依次連接的太陽能板、鋰電池充電模塊、鋰電池；PC機(jī)通過其USB接口可熱插拔連接具有USB接口的無線傳輸模塊II ;具有USB接口的無線傳輸模塊I和具有USB接口的無線傳輸模塊II均由依次連接的USB接口、USB接口與SPI接口轉(zhuǎn)換芯片、ZigBee無線通信模塊組成。主要功能模塊具體如下:
[0020]ZigBee無線通信模塊采用CC2420射頻收發(fā)器，CC2420有四個(gè)SPI引腳，利用SPI接口與USB接口轉(zhuǎn)換芯片以及USB接口，將CC2420轉(zhuǎn)換為具有USB接口的無線傳輸模塊。
[0021]濕度采集控制系統(tǒng)中的微控制器采用MSP430F149單片機(jī)，MSP430F149是一種16位低功耗的單片機(jī)，其開放式的結(jié)構(gòu)擴(kuò)展很方便，引入Flash型程序存儲(chǔ)器，開發(fā)工具簡單，價(jià)格低廉，且可實(shí)現(xiàn)在線編程。MSP430F149單片機(jī)通過輸入輸出接口的P5.0-P5.7引腳與USB控制芯片TOIUSBD12連接，將其輸入輸出接口轉(zhuǎn)化為支持熱插拔的USB接口。濕度傳感器采用土壤濕度傳感器ML2x，它是由英國Delta-t設(shè)備公司制造，基于FDR原理，ML2x采用四線封裝，探針埋于要測量濕度的土壤中，該傳感器電纜長度2米，可擴(kuò)展至100米，可將其3號引腳通過信號線與單片機(jī)相連，不需要外部電路。
[0022]鋰電池充電模塊采用CN3083芯片，其是用太陽能板供電的鋰電池充電管理芯片，該器件內(nèi)部包括功率晶體管，應(yīng)用時(shí)不需要外部的電流檢測電阻和阻流二極管。它前端含有8位的A/D，能自動(dòng)判斷輸入電源的電流大小，從而采取合適的電流給鋰電池充電，用戶不需要考慮最壞情況，CN3083只需要極少的外圍元器件，并且符合USB總線技術(shù)規(guī)范，非常適合于便攜式應(yīng)用的領(lǐng)域。
[0023]本實(shí)用新型的工作原理:
[0024]濕度采集控制系統(tǒng)由濕度傳感器采集土壤濕度信息，在要與PC機(jī)通信且由PC機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)控時(shí)，如果需要速度快、安全、穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)的有線傳輸時(shí)，可從濕度采集控制系統(tǒng)的USB接口上拔出具有USB接口的無線傳輸模塊I，同時(shí)也要將連接在PC機(jī)的USB接口上的具有USB接口的無線傳輸模塊II拔出。這樣整個(gè)系統(tǒng)就成為沒有無線傳輸模塊而只具有USB接口的系統(tǒng)了，這時(shí)只需要一根USB傳輸線通過USB接口將濕度采集控制系統(tǒng)與PC機(jī)相連即可實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定地將濕度數(shù)據(jù)傳輸給PC機(jī)。
[0025]若傳輸環(huán)境改變，或有美觀要求等不希望布線或不易布線的場合，則拔掉USB傳輸線，并將具有USB接口的無線傳輸模塊I插入到濕度采集控制系統(tǒng)的USB接口上，將具有USB接口的無線傳輸模塊II插入到PC機(jī)的USB接口上，這樣濕度傳感器采集到的濕度信息又可以通過無線傳輸給PC機(jī)。若采集到的濕度低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過電磁閥驅(qū)動(dòng)電路打開電磁閥，進(jìn)行節(jié)水噴灌至設(shè)定值。
[0026]濕度采集控制系統(tǒng)采用鋰電池供電，鋰電池由用太陽能電池板供電的鋰電池充電管理芯片CN3083芯片對電池進(jìn)行充電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)，其特征在于:包括濕度采集控制系統(tǒng)和與其通信連接的PC機(jī)；濕度采集控制系統(tǒng)包括微控制器和與微控制器連接的濕度傳感器、連接USB接口的USB控制芯片、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、電源模塊，所述USB接口可熱插拔連接具有USB接口的無線傳輸模塊I，所述電源模塊包括依次連接的太陽能板、鋰電池充電模塊、鋰電池；PC機(jī)通過其USB接口可熱插拔連接具有USB接口的無線傳輸模塊II ;所述具有USB接口的無線傳輸模塊I和具有USB接口的無線傳輸模塊II均由依次連接的USB接口、USB接口與SPI接口轉(zhuǎn)換芯片、ZigBee無線通信模塊組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)，其特征在于=ZigBee無線通信模塊采用CC2420射頻收發(fā)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)，其特征在于:微控制器采用MSP430F149 單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)，其特征在于:濕度傳感器采用土壤濕度傳感器ML2x。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)，其特征在于:鋰電池充電模塊采用CN3083芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)，其特征在于:USB控制芯片采用PDIUSBD12芯片。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種濕度采集及自動(dòng)節(jié)水噴灌系統(tǒng)，包括濕度采集控制系統(tǒng)和與其通信連接的PC機(jī)；濕度采集控制系統(tǒng)包括微控制器和與微控制器連接的濕度傳感器、連接USB接口的USB控制芯片、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、電源模塊，USB接口可熱插拔連接具有USB接口的無線傳輸模塊Ⅰ；PC機(jī)通過其USB接口可熱插拔連接具有USB接口的無線傳輸模塊Ⅱ；具有USB接口的無線傳輸模塊Ⅰ和具有USB接口的無線傳輸模塊Ⅱ均由依次連接的USB接口、USB接口與SPI接口轉(zhuǎn)換芯片、ZigBee無線通信模塊組成。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)有線和無線數(shù)據(jù)通信的切換，使用方便靈活；自動(dòng)化程度高；利用太陽能板給鋰電池供電，節(jié)能環(huán)保。
【IPC分類】G05D22-02
【公開號】CN204557242
【申請?zhí)枴緾N201520183494
【發(fā)明人】尹飛凰, 楊亞麗
【申請人】尹飛凰
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月30日