CN105123456A - 一种智能自动浇水系统 - Google Patents

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张瑜
陈黛文
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G27/00—Self-acting watering devices, e.g. for flower-pots
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A01G27/003—Controls for self-acting watering devices

Abstract

本发明公开了一种智能自动浇水系统，包括浇水主体和控制器，所述控制器包括MCU、温度监测模块、光照检测模块、液位开关模块、显示模块、水泵控制模块；其中，所述温度监测模块包括温度传感器，用于检测水温及周围环境温度；液位开关模块给MCU提供高水位、低水位、水位正常三个信号；所述水泵控制模块由MCU控制继电器开关实现水量的控制；所述的显示模块用来显示各个传感器的信息；所述浇水主体包括储水箱、水管、多个喷头、以及与每个喷头对应设置的可控开关，液位开关模块控制储水箱的水位。根据湿度信息，控制喷头自动打开关闭，以及自动控制喷头的出水量和流速，不需要人工控制，实现真正的无人看守种植。

Description

一种智能自动浇水系统
技术领域
本发明涉及一种智能自动浇水系统，属于自动化产品领域。
背景技术
目前，市场上有许多自动浇花装置，用于阳台的，花园的等等，还有许多自动培养植物的装置，植物浇水的自动化程度越来越高。
专利号为CN200910213900.3的专利文件，公开了一种适用性广的多功能植物培养箱，箱体包含植物培养系统、环境调解系统、控制系统，本植物培养箱具备加热、加湿、光照、制冷等功能的基础上，通过存储在控制系统中的各种植物的栽培生长过程参数控制程序，找出合适的植物生长环境，植物的栽培生长所需的温度、湿度、光照、CO2等均由控制系统控制，无需人为干预。但是这种植物培养箱不能调解培养环境的PH值，作物在生长过程中元素吸收不均衡，从而使植物在生长过程中不能良好地生长。
现有的水培种植系统需要用户根据指导比例来调配营养液，完全依靠用户人工操作，难以保障调配到作物生长所需的合理范围内。不同作物在不同时期的生长过程中，对各种元素的吸收是不均衡的，如果对阳离子吸收得多，就会使营养液变酸性（H+电离），对阴离子吸收得多，就会使营养液变碱性（OH-电离），这个过程随着蒸腾量的不同发生显著变化，一旦失衡超过作物生长所需的阈值，将会导致作物的不适应、生长不良甚至死亡。对于普通城市用户而言，几乎是没有任何种植经验的，因此，市场需要一种价廉物美的全自动的种菜机，自带各种蔬菜的专家数据库，自动调配酸碱度，使作物保持生长在最佳状态，在无人看守的情况下获得阳台种植的丰收和乐趣。
上述专利虽然在培养植物的设备上做了许多改进，但是对于原有的一些基础养花设施并不适合采用上述方式，传统的养花仍然需要人工浇水，在人不在的情况下，没办法进行自动浇水，因此，一种简单的自动浇水装置就显得尤其重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种智能自动浇水系统，有效解决了在无人情况下传统养植物的设施无法自动浇水的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种智能自动浇水系统，包括浇水主体和控制器，所述控制器包括MCU、温度监测模块、光照检测模块、液位开关模块、显示模块、水泵控制模块；可控开关、温度监测模块、光照检测模块、液位开关模块、显示模块、水泵控制模块均与MCU连接；其中，所述温度监测模块包括温度传感器，用于检测水温及周围环境温度；液位开关模块给MCU提供高水位、低水位、水位正常三个信号，实现水位的监测；所述水泵控制模块由MCU控制继电器开关实现水量的控制；所述的显示模块用来显示各个传感器的信息；所述MCU提供AD转换、必要数据断电存储、输出控制信号的实现；
所述浇水主体包括储水箱、水管、多个喷头、以及与每个喷头对应设置的可控开关，所述的储水箱通过水管和电磁阀与喷头连接，控制器控制电磁阀的导通时间来控制喷头出水的速度和流量；液位开关模块控制储水箱的水位。
所述控制器还包括电磁阀控制模块、矩阵键盘和系统时钟，所述电磁阀控制模块、矩阵键盘和系统时钟分别与MCU连接。
所述温度传感器为DS18B20。
所述控制器的中央处理器为FPGA芯片、ARM芯片、DSP芯片、51系列单片机中的一种。
所述控制器的中央处理器为Xilinx公司的Spartan-6系列芯片中的一种。
所述控制器的中央处理器为XC6SLX16。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）根据湿度信息，控制喷头自动打开关闭，以及自动控制喷头的出水量和流速，不需要人工控制，实现真正的无人看守种植。
（2）设置多个喷头和可控开关，使得每个喷头都能够独立控制，在需要浇水的地方控制相应的喷头打开即可，不需要所有喷头全部打开，避免浪费了水资源，同时造成浇水不合理的现象，提高了种植效率。
具体实施方式
下面对发明的技术方案进行详细说明：
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
一种智能自动浇水系统，包括浇水主体和控制器，所述控制器包括MCU、温度监测模块、光照检测模块、液位开关模块、显示模块、水泵控制模块；可控开关、温度监测模块、光照检测模块、液位开关模块、显示模块、水泵控制模块均与MCU连接；其中，所述温度监测模块包括温度传感器，用于检测水温及周围环境温度；液位开关模块给MCU提供高水位、低水位、水位正常三个信号，实现水位的监测；所述水泵控制模块由MCU控制继电器开关实现水量的控制；所述的显示模块用来显示各个传感器的信息；所述MCU提供AD转换、必要数据断电存储、输出控制信号的实现；
所述浇水主体包括储水箱、水管、多个喷头、以及与每个喷头对应设置的可控开关，所述的储水箱通过水管和电磁阀与喷头连接，控制器控制电磁阀的导通时间来控制喷头出水的速度和流量；液位开关模块控制储水箱的水位。
所述控制器还包括电磁阀控制模块、矩阵键盘和系统时钟，所述电磁阀控制模块、矩阵键盘和系统时钟分别与MCU连接。
所述温度传感器为DS18B20。
所述控制器的中央处理器为FPGA芯片、ARM芯片、DSP芯片、51系列单片机中的一种。
所述控制器的中央处理器为Xilinx公司的Spartan-6系列芯片中的一种。
所述控制器的中央处理器为XC6SLX16。
本实施例采用Xilinx公司的Spartan-6系列芯片中的XC6SLX16芯片作为主处理器，Spartan-6 系列不仅拥有业界领先的系统集成能力，同时还能实现适用于大批量应用的最低总成本。该系列由13个成员组成，可提供的密度从3840个逻辑单元到147443个逻辑单元不等。与上一代Spartan系列相比，该系列功耗仅为其50%，且速度更快、连接功能更丰富全面。Spartan-6系列采用成熟的45nm低功耗铜制程技术制造，实现了性价比与功耗的完美平衡，能够提供全新且更高效的双寄存器6输入查找表(LUT)逻辑和一系列丰富的内置系统级模块，其中包括18Kb(2 x 9Kb)Block RAM、第二代DSP48A1 Slice、SDRAM存储器控制器、增强型混合模式时钟管理模块、SelectIO™技术、功率优化的高速串行收发器模块、PCI Express®兼容端点模块、高级系统级电源管理模式、自动检测配置选项，以及通过AES和Device DNA保护功能实现的增强型IP安全性。这些优异特性以前所未有的易用性为定制ASIC产品提供了低成本的可编程替代方案。Spartan-6 FPGA可为大批量逻辑设计、以消费类为导向的DSP设计以及成本敏感型嵌入式应用提供最佳解决方案。Spartan-6 FPGA奠定了坚实的可编程芯片基础，非常适用于可提供集成软硬件组件的目标设计平台，以使设计人员在开发工作启动之初即可将精力集中到创新工作上。
1.Spartan-6 FPGA逻辑单元评级充分体现了最新6输入LUT架构所具备的更强大的逻辑单元能力。
2.每个 Spartan-6 FPGA Slice均包含4个LUT和8个触发器。
3.每个DSP48A1 Slice 内含一个18x18乘法器、一个加法器及一个累加器。
4.Block RAM大小基本为18Kb。每个模块还可以作为两个独立的9Kb模块使用。
5.每个CMT内含两个DCM和一个PLL。
6.在-3N 速度级别下不支持存储器控制器模块。
技术人员可根据涉及输入的需要选择适合项目的具体型号。
所述控制器的中央处理器还可以为ARM9系列单片机。
控制器的中央处理器采用ARM9系列单片机，ARM架构，是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通信领域，符合其主要设计目标为低成本、高性能、低耗电的特性。
本实施例的中央处理器还可以采用51单片机系列的AT89S52，AT89S52具备如下特点：
AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能: 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能自动浇水系统，其特征在于：包括浇水主体和控制器，所述控制器包括MCU、温度监测模块、光照检测模块、液位开关模块、显示模块、水泵控制模块；可控开关、温度监测模块、光照检测模块、液位开关模块、显示模块、水泵控制模块均与MCU连接；其中，所述温度监测模块包括温度传感器，用于检测水温及周围环境温度；液位开关模块给MCU提供高水位、低水位、水位正常三个信号，实现水位的监测；所述水泵控制模块由MCU控制继电器开关实现水量的控制；所述的显示模块用来显示各个传感器的信息；所述MCU提供AD转换、必要数据断电存储、输出控制信号的实现；
所述浇水主体包括储水箱、水管、多个喷头、以及与每个喷头对应设置的可控开关，所述的储水箱通过水管和电磁阀与喷头连接，控制器控制电磁阀的导通时间来控制喷头出水的速度和流量；液位开关模块控制储水箱的水位。
2.根据权利要求1所述的智能自动浇水系统，其特征在于：所述控制器还包括电磁阀控制模块、矩阵键盘和系统时钟，所述电磁阀控制模块、矩阵键盘和系统时钟分别与MCU连接。
3.根据权利要求1所述的智能自动浇水系统，其特征在于：所述温度传感器为DS18B20。
4.根据权利要求1所述的智能自动浇水系统，其特征在于：所述控制器的中央处理器为FPGA芯片、ARM芯片、DSP芯片、51系列单片机中的一种。
5.根据权利要求4所述的智能自动浇水系统，其特征在于：所述控制器的中央处理器为Xilinx公司的Spartan-6系列芯片中的一种。
6.根据权利要求5所述的智能自动浇水系统，其特征在于：所述控制器的中央处理器为XC6SLX16。
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