CN1914573B - 模块化灌溉控制器及其扩展模块 - Google Patents

Abstract

灌溉控制器是模块化的，因为该灌溉控制器的各个功能组件在可移动模块(55、65)中实现，这些可移动模块在插入控制器外壳(40)内的位置中时扩展了控制器的功能。还描述了各种类型的扩展模块(65)，它们可耦合到具有各种功能和特征的模块化控制器，并描述了控制器中这些模块的使用和配置的相关方法。

Description

模块化灌溉控制器及其扩展模块

技术领域

本发明涉及用于控制灌溉系统的操作的灌溉控制器，尤其涉及具有可扩展特征的模块化灌溉控制器。 

背景技术

模块化灌溉控制器使用可添加到控制器的任选模块来增加可由控制器控制的灌溉站的数量。例如，美国专利No.5,956,248(William等人)提供一种灌溉控制器，该灌溉控制器具有装入存储和执行浇水程序的微处理器的外壳，并包括可添加到外壳内的站模块以增加所控制的灌溉站的数量。此外，美国专利No.5,262,936(Faris等人)提供一种控制器，它具有用于驱动预定最少数量的灌溉站的基本单元。外部站扩展模块可被添加到基本单元中，用于增加由控制器控制的灌溉站的数量。还描述了任选泵模块和附件定时器模块，它们像站模块一样动作以向泵或附件(诸如灯)而非灌溉站提供输出电信号。然而，这些专利中的扩展模块仅用作附加的站输出(例如控制器内逻辑的导线扩展，且仅包括对来自基本单元的命令作出响应的驱动电路)，且不提供任何附加功能或智能。为了向这些控制器添加除附加站输出之外的功能(例如控制附加站或附件)，用户必须购买另一个配置有期望功能的灌溉控制器。 

因此，需要一种经改进的灌溉控制器，它具有灵活的和可扩展的体系结构模块化设计、以及与各模块增强的通信，这为将来进一步对灌溉系统的添加提供足够的灵活性，从而不仅包括附加输出站、而且更新为新的特征以及扩展和重新配置的能力。 

发明内容

本发明的若干实施例通过提供用于控制灌溉系统的操作的具有灵活和可扩展功能的灌溉控制器，来回应以上和其它需要。根据该若干实施例，灌溉控制器包括一基本单元，它具有可移动和可编程的控制面板、以及用于与多个可移动模块通信的总线，这些可移动模块能够执行各种功能并将灌溉控制器的功能扩展到其外壳的 物理限制之外。还提供了用于本文所述模块化灌溉控制器以及其它灌溉控制系统的各种方法和特征。 

在一实施例中，本发明可表征为用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：外壳；电连接器，与外壳连接并适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置之一，每个扩展模块安装位置与执行所存储灌溉程序的模块化灌溉控制器的控制单元电耦合；外壳内的并与电连接器耦合的微控制器，该微控制器适于：确定扩展模块已与一个扩展模块安装位置相连；并向控制单元传送信号以向控制单元指示扩展模块的出现。 

在另一实施例中，本发明可表征为用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：外壳；电连接器，与外壳连接并适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置之一，每个扩展模块安装位置与执行所存储灌溉程序的模块化灌溉控制器的控制单元电耦合；外壳内的并与电连接器耦合的微控制器；与外壳和微控制器耦合的视觉指示器，其中该视觉指示器的至少一部分在外壳外可见并指示扩展模块的状态。 

在又一实施例中，本发明可表征为用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：外壳；电连接器，与外壳连接并适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置之一，每个扩展模块安装位置与执行所存储灌溉程序的模块化灌溉控制器的控制单元电耦合；外壳内的并与电连接器耦合的微控制器；与外壳和微控制器耦合的听觉指示器，其中该听觉指示器发出指示扩展模块的状态的可听声。 

在再一实施例中，本发明可表征为用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：外壳；电连接器，与外壳连接并适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置的任一个，每个扩展模块安装位置与执行所存储灌溉程序的模块化灌溉控制器的控制单元电耦合；外壳内的并与电连接器耦合的微控制器；与外壳和微控制器耦合的输入设备，该输入设备适合响应于用户对输入设备的操作向微控制器发送一信号。 

在另一实施例中，本发明可表征为用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：外壳；电连接器，与外壳连接并适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置的任一个，每个扩展模块安装位置与执行所存储灌溉程序的模块化灌溉控制器的控制单元电耦合；以及外壳内的并与电连接器耦合的微控制器，该微控制器适于：向控制单元传送命令，这些命令使控制单元向用户显示信息。 

在又一实施例中，本发明可表征为模块化灌溉控制器，包括：外壳；外壳内 的控制单元，该控制单元包括用于执行所存储灌溉程序的第一微控制器和存储器；外壳内的多个扩展模块安装位置，适于可移动地容纳扩展模块，每个扩展安装位置与第一微控制器电耦合；第一扩展模块，可移动地安装于第一扩展模块安装位置并与第一微控制器电耦合，该第一扩展模块包括用根据从第一微控制器接收的控制信号驱动灌溉阀的驱动电路；以及第一微控制器，适合将第一扩展模块专用的用户定义的配置数据存储到存储器中，该用户定义的配置数据在第一扩展模块从第一扩展模块安装位置移去时保留在存储器中。 

在再一实施例中，本发明可表征为模块化灌溉控制器，包括：外壳；外壳内的控制单元，该控制单元包括用于执行所存储灌溉程序的第一微控制器，该控制单元具有第一互联网协议地址；外壳内的多个扩展模块安装位置，适于可移动地容纳扩展模块，每个扩展安装位置与第一微控制器电耦合；扩展模块，可移动地安装于第一扩展模块安装位置并包含在外壳内，该扩展模块与第一微控制器电耦合，该扩展模块包括第二微控制器，该第二微控制器适于与第一微控制器一起运行，扩展模块具有第二互联网协议地址；其中控制单元使用互联网传输协议对扩展模块寻址。 

在另一实施例中，本发明可表征为模块化灌溉控制器，包括：外壳；外壳内的控制单元，该控制单元包括用于执行所存储灌溉程序的第一微控制器；外壳内的多个扩展模块安装位置，适于可移动地容纳扩展模块，每个扩展安装位置与第一微控制器电耦合；扩展模块，可移动地安装于第一扩展模块安装位置并与第一微控制器电耦合，该扩展模块包括第二微控制器，该第二微控制器适于与第一微控制器一起运行，其中第一微控制器适于：向扩展模块传送验证请求；从扩展模块接收对该验证请求的响应；并基于该响应确定扩展模块是否被授权与第一微控制器一起运行。 

在又一实施例中，本发明可表征为模块化灌溉控制器，包括：外壳；外壳内的控制单元，该控制单元包括用于执行所存储灌溉程序的第一微控制器；外壳内的多个扩展模块安装位置，适于可移动地容纳扩展模块，每个扩展安装位置与第一微控制器电耦合；扩展模块，可移动地安装于第一扩展模块安装位置并与第一微控制器电耦合，该扩展模块包括第二微控制器，该第二微控制器适于与第一微控制器一起运行，其中第一微控制器适于：向扩展模块传送验证请求；从扩展模块接收对该验证请求的响应；并基于该响应确定扩展模块是否被授权与第一微控制器一起运行。 

在再一实施例中，本发明可表征为用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括： 外壳；电连接器，适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置之一，每个扩展模块安装位置与执行所存储灌溉程序的控制单元电耦合；外壳内的并与电连接器耦合的微控制器，该微控制器适于与控制单元一起运行；其中所述微控制器适于：向控制单元传送验证请求；从控制答允接收对该验证请求的响应；并基于该响应确定扩展模块是否被授权与该微控制器一起运行。 

在另一实施例中，本发明可表征为模块化灌溉控制器，包括：外壳；外壳内的控制单元，该控制单元包括用于执行所存储灌溉程序的第一微控制器；外壳内的多个扩展模块安装位置，适于可移动地容纳扩展模块；底板电路板，包括使第一微控制器与多个扩展模块安装位置的每一个相耦合的总线；其中总线包括串行多点总线，包括：串行数据输入线；以及串行数据输出线。 

在又一实施例中，本发明可表征为用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：外壳，其一个表面适于与模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置之一接触，每个扩展模块安装位置与执行所存储灌溉程序的模块化灌溉控制器的控制单元电耦合；耦合到该表面的电连接器，适于可移动地连接到多个扩展模块安装位置之一；外壳内的驱动电路，适于根据从控制单元接收的控制信号驱动灌溉阀；从该表面基本上垂直地延伸的导杆，该导杆适于插入在扩展模块安装位置中形成的相应导孔；从该表面基本上垂直地延伸的翼片，该翼片具有在其远端形成的凸起，翼片适于插入在扩展模块安装位置中形成的相应翼片孔使凸起位于翼片孔周围的边缘之下。 

在再一实施例中，本发明可表征为模块化灌溉控制器，包括：外壳；外壳内的底板电路板；控制单元，可移动地安装在外壳内并与底板电路板电耦合，该控制单元包括用于执行所存储的灌溉程序的第一微控制器；外壳内的多个扩展模块安装位置，与底板电路板电耦合并适于可移动地容纳扩展模块；第一扩展模块，可移动地安装到第一扩展模块安装位置并与第一微控制器电耦合；该第一扩展模块包括：第二微控制器，该第二微控制器适于与第一微控制器一起运行；驱动电路，适于根据从第一微控制器接收的控制信号来驱动灌溉阀；以及与第二微控制器耦合的电流检测电路，其中第二微控制器适于检测短路情形或过流情形并中止灌溉。 

在另一实施例中，本发明可表征为用于灌溉控制器的用户界面，包括：显示屏；以及微控制器，用于驱动显示屏显示信息；其中该微控制器适于显示使用户能选择多个用户组之一的用户界面屏幕，并响应于用户的选择产生和显示一系列显示屏，以便于与选定用户组相对应的灌溉控制器的编程，其中显示屏序列对多个用户组的每一个均不同。 

在又一实施例中，本发明可表征为用于灌溉控制器的用户界面，包括：显示屏；用于驱动显示屏显示信息的微控制器；以及存储器，存储多种语言的每一种的用户界面显示，其中微控制器适于显示允许用户选择多种语言之一的用户界面屏幕，并且响应于用户的选择，用选定语言产生和显示至少一个菜单显示屏。 

在再一实施例中，本发明可表征为用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：外壳；电连接器，适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置的任一个，每个扩展模块安装位置与由存储在控制单元中的固件控制的控制单元电耦合，该控制单元执行所存储的灌溉程序；外壳内的并与电连接器耦合的微控制器；以及与微控制器耦合的存储器，该存储器包含存储在控制单元内的固件的新固件版本；该微控制器适于将固件的新版本载入到控制单元中。 

在另一实施例中，本发明可表征为用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：外壳；电连接器，适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置的任一个，每个扩展模块安装位置与由存储在控制单元中的固件控制的控制单元电耦合，该控制单元执行所存储的灌溉程序；以及外壳内的并与电连接器耦合的存储器，该存储器包含存储在控制单元内的固件的新固件版本；该存储器适于允许模块化灌溉控制器的控制单元将固件的新版本从存储器载入到控制单元中。 

在又一实施例中，本发明可表征为用于灌溉控制器的用户界面，包括：执行所存储灌溉程序的控制单元；与该控制单元耦合的显示器，该控制单元适于使信息在显示屏上向用户显示；适于存储灌溉程序参数的存储器；其中控制单元适于在单个用户界面中显示存储在存储器中的与灌溉程序相关的参数，该单个用户界面包括不允许编辑参数的一个或多个显示屏。 

在又一实施例中，本发明可表征为用于灌溉控制器的用户界面，包括：执行所存储灌溉程序的控制单元；与该控制单元耦合的显示器，该控制单元适于使信息在显示屏上向用户显示；适于存储灌溉程序参数的存储器；其中控制单元适于确定灌溉程序的总运行时间并将其存储在存储器中，并在不允许编辑程序相关参数的显示屏中显示灌溉程序的总运行时间。 

附图说明

从结合以下附图呈现的以下更具体描述中，本发明若干实施例的以上和其它方面、特征和优点将更加显然： 

图1是根据本发明一实施例的灌溉控制器的三维视图； 

图2是图1的打开灌溉控制器的正视图，示出控制面板用户界面和门的内部视图。 

图3是图2的打开灌溉控制器的三维视图，其中控制面板也打开，示出底板及其通过带状电缆与控制面板的连接。 

图4是图2的打开灌溉控制器的正视图，示出控制面板的反面和后部外壳的内部，并且控制面板壳的一部分被切除以示出较大部分的基本模块插座，底板的一部分也被切除以示出底板壳下的底板电路。 

图5是图1-5的灌溉控制器的三维视图，示出所安装的基本模块和扩展模块、以及可拆分的控制面板。 

图6是图1-5的打开控制器的放大正视图，其中切除了门、去除了控制面板、并示出后部外壳的内部，其中安装了基本模块和扩展模块。 

图7是基本模块的放大平面视图。 

图8是扩展模块的放大平面视图。 

图9是基本模块的三维视图，示出模块弹簧键和模块接口连接器。 

图10是图1-7的灌溉控制器的一个实施例的框图。 

图11是控制面板的一个实施例的框图。 

图12是用于控制面板和底板电路之间带状电缆连接的接口引脚分配的一个实施例的示图。 

图13是基本模块电路的一个实施例的示意图。 

图14是用作站输出模块的扩展模块的一个实施例的示意图。 

图15是控制面板电路的一个实施例的示意图。 

图16是底板电路的一个实施例的示意图。 

图17是用作输入模块的扩展模块的一个实施例的框图。 

图18是用作智能扩展模块的扩展模块的一个实施例的框图。 

图19是示出根据本发明一实施例的用作用户界面可扩展(可配置)模块的扩展模块的逻辑交互的框图。 

图20是基本模块连接器的引脚分配的一个实施例的示图。 

图21是扩展模块连接器的引脚分配的一个实施例的示图。 

图22是外部扩展外壳连接器的引脚分配的一个实施例的示图。 

图23A示出根据本发明一实施例的模制在控制面板30上的圈环，它环绕旋转开关杆(未示出)并形成防水层。 

图23B是根据一实施例在图23A的A-A截面处取得的图23A的圈环的剖视图。 

图24是示出根据本发明一实施例的模块枚举过程的流程图。 

图25是用于控制面板的液晶显示的引脚分配的一个实施例的示图。 

图26是用于外部通信接口端口的引脚分配的一个实施例的示图。 

图27是根据本发明一实施例的套接字(socket)应用程序编程接口的示图。 

图28是根据本发明一实施例的询问/验证模型的示图。 

图29是模块枚举引脚定时的一个实施例的示图。 

图30是由根据本发明一实施例的微控制器产生A0-A6的示图。 

图31是根据本发明一实施例的枚举引脚-二极管排列的示图。 

图32是用作接口扩展智能模块的扩展模块的一个实施例的框图。 

图33是用作智能扩展模块而无任何站输入或输出的扩展模块的一个实施例的框图。 

图34是用作智能扩展模块、并包括显示器和用户输入键的扩展模块的一个实施例的框图。 

图35是用户可从中选择用户组的显示屏序列的一个实施例，然后该实施例改变显示屏和编程序列。 

图36-50提供根据本发明一实施例用于在控制器的用户界面的LCD上显示的显示屏的若干实施例。 

图51是根据本发明一实施例的打开扩展外壳的三维示图，示出底板及其扩展模块。 

图52是封闭外壳或壳体的立体图，其中包含根据本发明另一实施例的新的经改进的灌溉控制器。 

图53是图52的灌溉控制器外壳的立体图，示出打开位置的外壳门以露出控制器基本单元的控制面板。 

图54是图52的灌溉控制器外壳的立体图，示出打开位置的基本单元控制面板并示出安装在外壳内的基本模块和扩展模块。 

图55是有些类似于图54的扩展立体图，但示出从外壳中去除的基本模块和扩展模块，并使一个附加扩展模块和智能模块安装其中，并示出从外壳处拆分的控制面板。 

图56是控制器外壳的平面正视图，其中门打开、基本模块锁定其中、两个扩 展模块和智能模块置于插入导轨上，且底板盖的一部分被切除以示出底板盖下的间格和底板电路。 

图56A是基本上沿图5的线A-A取得的局部截面图。 

图57是打开控制器的正视图，其中控制面板打开成180度示出其反面，并露出去除了所有模块的基本单元的内部，且其中底板盖的一部分被切除以示出底板盖下的底板电路板。 

图58是基本模块的放大平面视图。 

图59是扩展模块的部分切除部分的立体图，并示出锁杆和端块，且扩展模块的一部分被切除以示出按钮接点连接器。 

图60是智能模块的放大平面视图。 

图61是模块(在此为扩展模块)的分解立体图，示出模块基本组成部件。 

图62是本发明的灌溉控制器的框图。 

图63是基本模块电路的示意图。 

图64是扩展模块电路的示意图。     

图65是一种形式的智能模块电路的示意图。 

图66是扩展模块的示出引脚配置的框图表示。 

图67是智能模块的示出引脚配置的框图表示。 

图68是底板电路板电路的示意图。 

图69是控制面板电路的示意图。 

在附图的各视图中，相应的标号示出相应的组件。本领域技术人员将理解，附图中的元件为简单和清晰起见示出，并且不必按比例绘制。例如，附图中部分元件的尺寸可相对于其它元件放大，以有助于增进对本发明各个实施例的理解。此外，在实用实施例中有用或必要的通用但易于理解的元件常常不予示出，以便于本发明各个实施例的较清晰示出。 

具体实施方式

以下描述并无限制意义，而仅用于描述各示例性实施例的一般原理。本发明的范围应参照权利要求确定。 

本文所述的是涉及用于控制灌溉站的灌溉控制器的若干实施例。在许多实施例中灌溉控制器是模块化的，其各种功能用可移动模块实现，这些可移动模块在插入控制器内的位置时提供某些功能。因此，本文所述的各个实施例涵盖在这种模块 化控制器内有用的各种功能、特征和方法；然而，许多实施例一般应用于灌溉控制器。以下说明书在两个示例模块化控制器实现的上下文中描述本发明的若干实施例。例如，本发明的许多实施例用以不同方式在图1-51中示出的模块化控制器、以及以不同方式在图52-69中示出的模块化控制器的一个或两个来描述。 

参照诸如以不同方式在图1-51中示出的模块化控制器设计，标示为灌溉控制器10的本发明一实施例在图1中作一般示出。根据本文中的若干实施例，控制器10是具有可扩展体系结构的模块化灌溉控制器。如图所示，可扩展体系结构的灌溉控制器10安装在图2所示的防水控制器外壳20中。当单元通过图4和6所示的安装孔42安装到通常在墙上等的位置上时，阀控制线和电源线79通过后部外壳40底部和反面的接线通孔41穿入，如图5所示。在其它导线需要进入外壳20的情形中，还提供其它接线通孔41a和41b。具有可扩展体系结构的模块化设计的这种创新灌溉控制器容许经济的扩展，以及简便的安装和未在其它灌溉控制器中找到的功能和特征的添加。 

用塑料或其它适当材料制成的控制器外壳20被设计成可耐各种环境条件。在一种形式中，控制器外壳20包括封装装入外壳20内的电子组件的后部外壳40和门16。在一实施例中，外壳20封装基本单元50、基本模块55和多个扩展模块65，以保护其电子组件和连接。如在本说明书中所描述的，在较佳形式中，提供了多个不同类型的扩展模块65，它们可移动地插入控制器10内的一个或多个位置的任一个。因而，在许多实施例中，控制器10配备有不同类型的扩展模块，从而对同一控制器具有不同的功能。此外，在许多实施例中，用作站输出的扩展模块可具有不同数量的站输出，并插入控制器内的一个或多个位置的任一个。 

图3和图4中示出的基本单元50实现基本的灌溉功能，并且还执行其它高级功能。基本单元50由控制面板30(通常也称为主控制单元或控制单元)和控制器外壳20组成，如图2进一步示出，并容纳图3所示的底板45。底板45提供底板电路46(其一个实施例如图16所示)，以提供装在外壳20内的各个组件和模块之间的电气互连。 

门16通过枢轴从关闭位置打开为打开位置，如图2所示，以露出可移动和可编程的控制面板30，该控制面板30包括用户界面21以输入和保存灌溉时间表、并显示控制器状态和其它功能。门16包含开口或孔18以在门16关闭时直接查看控制面板30上的发光状态指示器28。门16具有锁17，以限制进入基本单元50。 

参看图4，提供了电池盒37以容纳控制面板30的电池。同样在图3中可见的 用于储存电池连接器的储存杆37a凹入，以便于控制面板30在编程期间从基本单元50中取出时可平坦地放置在桌上。还提供了可任选的站接线导向器29，它可贴附在控制面板30的内表面上，以提供各个站模块的简便标识。 

控制面板30反面的复位按钮36包括在控制面板电路31的前侧以直角安装的开关组件(未示出)以便于简单和合算的制造，并可用铅笔或螺丝刀独立驱动以便硬件复位。复位按钮36用来使控制面板微控制器32从可能因电气扰动所致的电势锁定情形中重新启动。 

如图4所示，通信线固位槽38简便地束缚通信电缆(未示出)并将其导向外部通信接口34a(参见图10)，同时外部通信接口面板34关闭且电子组件受保护免受环境损坏。 

重要的是，本发明若干实施例的一个目的是使控制面板30模块化，并可从控制器外壳20和基本单元50移出，如图5所示。有利地，控制面板30在与基本单元50的剩余部分分离时可由用户用灌溉时间表来编程。引脚和插槽结构35、加上与底板45的底板电路46相连的带状电缆49使控制面板30可从基本单元50移出。为了提供电源使控制面板30能不依赖外部电源移出并编程，在控制面板30反面的凹入电池盒37内提供电池(未示出)，如图4所示。这还提供了额外的灵活性和经济的优点，因为例如损坏的控制面板可用新的控制面板快速更换，而无需更换整个基本单元50。注意，尽管在许多实施例中，控制单元或控制面板30是模块化和可移出的，在其它实施例中，控制单元与控制器外壳组合在一起且并非是可移动的。 

现在参看图11，置于控制面板30内的控制面板电路31包括主微控制器32，它通过经底板电路46和基本模块连接器44的引脚延伸的基本模块信号线39a与基本模块55通信。主微控制器32还通过经底板电路46和模块连接器47的引脚(如图4所示)延伸的扩展模块65通信，以控制灌溉程序中所定义的灌溉功能、以及扩展模块65中所包含的其它功能。取决于该实现，总线39可以是串行或并行总线。在较佳形式中，通信总线是多点串行总线并如下进一步描述。还要注意，当在本说明书中使用时术语“微控制器”指电子设备，它至少包括处理器逻辑(例如一个或多个微处理器)、存储器(例如一个或多个存储器设备)、以及输入和输出，并适合基于储存在微控制器内或微控制器外的存储器中的信息来执行指令。当在本文中使用时，微控制器还包括任何必需的计时器和/或时钟。 

本发明若干实施例的另一个目的是使作为控制面板电路31的一部分的通信接口端34a与多个模块化夹头(未示出)相连，以便于经由诸如无线电调制解调器、 电话调制解调器、无线网络、硬接线或光纤系统等的多个介质与多个计算机和网络通过接口相连的通信链接。这种通信链接使灌溉控制器10能为包括灌溉指令的各种指令、为不从灌溉控制器10中移出任何电子元件而更新固件33a、并为灌溉时间表的上载和下载进行相互通信。此外，用户已在控制面板30上输入的时间表可被提取，并经由通信接口34发送给中央控制系统。  在一示例中，通信接口端34a使用双侧2×5引脚边缘的卡类型，其中引脚排列如图26所示。 

主微控制器32从用户界面21处收集信息或命令、处理它们、通过控制信号向基本模块55发送命令、并通过通信总线39向扩展模块65发送命令，以驱动各个阀。如图10所示，控制面板微控制器32还具有与其它外部外围设备通过接口相连的能力，这些外部外围设备包括扩展模块65、包含附加扩展模块65的外部扩展外壳80、以及外部通信接口34a。扩展模块65用许多不同形式提供，包括：提供附加站输出以控制附加灌溉阀的扩展模块，向除了附加灌溉阀之外的设备提供输出的扩展模块、向主微控制器32提供输入(例如用由传感器提供的外部条件的形式)的扩展模块、提供未在原始配置的主微控制器32中发现的附加功能的智能扩展模块，以及接口扩充智能扩展模块，它提供引导主微控制器向扩展模块提供用户界面扩充的功能，使扩展模块能执行其附加功能。 

在许多实施例中，主微控制器32和通信总线39具有使主控制面板30的主微控制器与扩展模块65一起工作以便于实现灌溉控制器10的功能的体系结构。例如，在较佳形式中，一个或多个扩展模块65都包括其自己的微控制器，例如如图14、17和18中所见的微控制器66a。在智能扩展模块中，扩展模块的微控制器66a适于与主微控制器通信并与其共享数据。主微控制器被配置成能接受附加扩展模块并与之一起工作。例如，主微控制器被配置成能相应于来自扩展模块65对数据、参数和变量的请求，传送对应于或作为由主控制器存储的一个或多个灌溉程序的一部分的数据、参数或变量。此外，主微控制器32被配置成接受和储存由扩展模块提供的对参数、变量、或一个或多个灌溉程序的改变或更新。例如，在一实施例中，扩展模块65从主微控制器32中接收所存储灌溉程序的一个副本，基于扩展模块65的功能调节程序，并将经更新的灌溉程序发送给主微控制器以代替现存的灌溉程序。有利地，这种体系结构允许灌溉控制器被设计成(同时允许扩展模块被设计成)将附加功能添加到灌溉控制器的功能中。附加功能在制造灌溉控制器10和控制面板30时甚至是未知的；然而，因为主微控制器被配置成共享其数据，并接受来自扩展模块的数据和控制信令，所以灌溉控制器的功能可得以扩展而无需用户购 买新的灌溉控制器。相反，用户仅需购买具有期望功能的新的扩展模块65。因此，可通过使用一些类型的扩展模块65来向灌溉控制器10提供附加功能，而无需在主微控制器32中添加、更改或替换任何固件或软件。 

通常，这种类型的控制面板30的主微控制器32和各种扩展模块65之间的协调运行通过能与未知功能的扩展模块一起运行的主微控制器32的配置、它与扩展模块65共享数据的能力、以及响应于来自扩展模块的数据和命令而动作的能力来提供。此外，提供允许数据在主微控制器32和各个扩展模块65之间流动的通信链接和协议。其它细节和描述通过本说明书提供。 

主微控制器32还能直接监视诸如阀线圈电流的其它输入，基本模块55的出现、传感器输入(例如雨水和流量)、以及AC线频率。除用户界面21之外，主微控制器32能通过如图4所示的远程控制端口63、以及如图10所示的外部通信接口34a接受命令。 

重要的是，本发明若干实施例的一个目的是提供主微控制器32和控制模块65的分布式微控制器66a之间的通信链接，如图14所示。在一实施例中，通信协议使用基于9位通用同步异步收发机(USART)的物理层。这提供了USART内部的避免连续中断分布式微控制器66a的一种寻址机制。USART在模块通信总线39上利用一串行协议，该总线具有多个数据输入和数据输出引脚、以及可任选的串行时钟引脚。来自主微控制器的数据的传送在数据输出引脚(例如图12的SMB-DO)上进行，而接收则在数据输入引脚(例如图12的SMB-DI)上进行。串行时钟仅在同步数据通信的情形中使用。在异步通信的情形中，未使用串行时钟引脚。在各种形式中，用于总线39上通信的通信协议在提供串行时钟时用异步数据通信或同步数据通信工作。然而，灌溉控制器10通过将扩展模块的微控制器66a编程为将其串行数据输出引脚配置成处于高阻抗模式直到它们被寻址为止，将该技术再推进了一步。例如，在一实施例中，主微控制器32总是在它是驱动该信号的唯一设备时主动地驱动其数据输出引脚。当各自寻址时，扩展模块65的每个分布式微控制器66a都在传输过程中重新配置其串行传送数据输出引脚(例如图21的SMB-DI)，以驱动数据总线39并在该引脚上传送数据。因此，若干实施例提供可扩展并更改且对系统其它部分有最小影响的通信协议。总线39实际上可被扩展成任何长度，且扩展模块可距离灌溉控制器10较远地放置，独立地或位于外部扩展外壳80内。注意，USART是一种公知通信协议。因此通信总线为多点总线结构，其中所有扩展模块65都耦合到同一总线39，且每个扩展模块都通过USART的寻址机制从总 线中取得希望接到的任何通信。在较佳形式中，总线39包括串行数据总线；然而，可以理解在其它实施例中，总线39具有并行线结构。 

现有模块化灌溉控制器中的互连通信总线使用主/从体系结构。例如，美国专利5,748,466(McGiven等人)的控制器采用一种查询/响应模型，其中主微控制器向模块查询并期望其作出响应，以确定安装在灌溉控制器内的站的数量。这种控制器和模块的查询/响应关系导致互连总线上不必要的额外开支和带宽使用，从而变成扩展能力中的限制因素。本发明的若干实施例通过使扩展模块65自检其安装来解决该问题，并向主微控制器32宣告其存在。一般而言，扩展模块的微控制器66a被配置成在它连接到底板45的连接器47时进行检测。一旦作出该判定，微控制器66a就使消息经由通信总线39传送到主微控制器，宣告已安装了扩展模块。微控制器66a等待从主微控制器32返回的确认消息。如果未接收到确认，则微控制器66a向主微控制器32发送附加信息直到主微控制器32确认扩展模块65的存在。因此，因为扩展模块被配置成自检其在控制器10内的安装，所以主微控制器32不需要查询扩展模块65。这导致额外开支和带宽使用的节约，从而使灌溉控制器10能自己配置并在对主微控制器32有较少需求的情况下提供更大的整体扩展容量。 

若干实施例的一个目的是将浇水时间表编程到灌溉控制器10中，而免于用户使用现有技术灌溉控制器所面对的历史挑战。一个实施例通过结合便于设置、编程和使用的浇水向导来解决难以将浇水时间表输入控制器以及错误设置的问题。浇水向导使灌溉控制器10能自动确认由用户输入的浇水时间表是相容和逻辑的，并在设置灌溉控制器10和将浇水时间表编程到其中的编程步骤中引导用户。该智能浇水引导基于内置于灌溉控制器10内的主微控制器32。该浇水引导通过一系列逻辑步骤引导用户，以直观形式地询问所需信息、随后创建满足所需灌溉的时间表。例如，浇水向导询问灌溉是对草坪、树木还是灌木。然后它询问是哪类土壤。然后它询问日照情况。浇水向导将按需询问特定区域或浇水时间以完成灌溉时间表。人类自然语言和灌溉控制器的逻辑的这种结合是在发明灌溉控制器的技术中没有先例的。 

其它实施例的另一个目的是包括一种新颖的节水功能，其中用户界面21提供‘程序查看’和‘总运行时间’功能。使用程序查看功能，控制器10例如在LCD24(通常称为显示器24)的单个显示屏或用户可滚动的一系列显示屏上向用户显示所有站和浇水时间的列表。有利地，用户不必操纵旋转拨盘22或导航复杂菜单 来单独查看各个站的灌溉设置或灌溉程序。 

图36-48提供根据本发明一实施例为提供程序查看功能而在LCD 24上显示所产生的显示屏。在以下各个显示屏中文本提供信息，同时屏幕的底部示出应当按下哪个软键25来选择一功能，或前后切换显示屏序列。图36示出允许用户查看用于调试或其它目的的编程信息的主显示器。例如，图36的显示屏使用户能选择“1”下面的软键来选择选项1-确认程序，而“2”下面的软键选择选项2-测试所有阀。选项“1”引起图37的显示屏作显示。该显示屏使用户能在三个选项之间进行选择：1-程序查看、2-程序运行时间、以及3-阀的运行时间。根据一实施例，选项1使用户进入图38A到48的程序查看显示序列，其中用户可查看所有站及其浇水时间的编程状态。 

响应于图37的显示屏中的选项1，图38A的显示屏得到显示。该屏幕显示所有阀1，2，...，8的浇水开始时间。注意，如果未编程开始时间，则图38B的显示屏取代图38A的显示屏被显示。此外，注意该显示屏和图38A到48的其它显示屏示出程序A的状态。为了查看程序B、C等的状态，用户仅将程序选择开关27移入适当程序。 

选择与图38A或图38B屏幕中的“下一个”相对应的软键产生图39A、39B、39C、39D或39E之一的显示屏，取决于浇水日期周期是周期性的、定制的、奇数的、奇数31的、还是偶数的，来提供要显示的选定程序的浇水日期周期。选择图39A-39E的显示屏的任一个中的“下一个”选项显示图40的显示屏，该图40的显示屏然后(基于浇水日期周期)提供浇水日期。选择图40显示屏中的“下一个”选项显示图41的显示屏，然后图41的显示屏提供每个阀的运行时间。与“+”和“-”相对应的软键使用户能滚动查看无法在单个显示屏上显示的更多阀。在图41的显示屏中选择“下一个”选项显示图42的显示屏，然后图42的显示屏提供季节调节量(例如115％)。如果未出现季节调节(例如值为100％)，则跳过图42的显示屏。在图42(或者如果跳过图42则为图41)的显示屏中选择“下一个”选项显示图43的显示屏，然后图43的显示屏提供剩余的下雨延期日的数量。再一次，如果未剩余下雨延期日，则跳过该显示屏。在图43(或者如果跳过显示则为图41和42)的显示屏中选择“下一个”选项显示图44的显示屏，然后图44的显示屏提供每个日历日的状态(例如“运行”或编程的“关闭”日)。“+”和“-”使用户能在前后日期之间滚动同时示出该日期的状态。在图44的显示屏中选择“下一个”选项显示图45的显示屏，然后图45的显示屏提供任何经编程的阀延迟。在图45的 显示屏中选择“下一个”选项显示图46A的显示屏，然后图46A的显示屏提供所有阀的循环和浸润时间。在所示实施例中，因为所有阀并不能在同一显示屏上显示，“+”和“-”软键使用户能在各个阀之间滚动浏览。例如，按下“+”键一次使列表前进到图46B的显示屏以露出阀06并移出阀01。类似地，再按下“+”软键会使显示前进到图46C的显示屏，最终为图46D的显示屏。在图46A-46D的任一显示屏中选择“下一个”选项则显示图47的显示屏，然后图47的显示屏提供阀01的主阀或泵的状态。再一次，用户可按下“+”和“-”软键以在更多阀中滚动浏览。在图47的显示屏中选择“下一个”选项显示图48的显示屏，然后图48的显示屏提供每个阀的传感器过载(例如过载雨水传感器)。用户可使用“+”和“-”软键以在更多阀中滚动浏览。图36到48的显示屏在显示菜单中提供程序查看功能的一个实施例，使用户能简便地查看任一程序A、B、C等的整个程序，并以简单直观的方式(通过使用程序选择器开关27)在不同程序的相同显示信息之间简便地切换。这与需要用户遍历大范围的编程菜单系统来检索相同信息的公知控制器大不相同。 

图49和50示出由用户界面21提供的用以显示‘总运行时间’功能的一屏幕显示实施例。例如，在图37的显示屏中选择选项“2”显示图49的显示屏，然后图49的显示屏向该程序提供总的运行时间，表示每天的总浇水时间。或者，在图37的显示屏中选择选项“3”显示图50的显示屏，它提供要在用户界面21的LCD 24上显示的每个阀每个浇水日的总运行时间。这些总运行时间显示屏使承包人、水的抄报人员和业主都能看到基于控制器的设置每天会进行多少灌溉。总运行时间的计算包括许多因素，包括浇水时间、循环和浸润设置、以及季节调节的效果。假定没有来自堆积效应、雨水传感器、中央控制或用户干预的干扰。这种计算和通过用户界面检索它们的便利表示灌溉控制器的用户界面中的重大进步。 

如图36-50所示的各个程序查看用户界面显示屏的一个优点是该接口仅允许用户“查看”程序和参数。在该接口中，用户不能在尝试查看程序时对该程序作出改动。该用户界面解决了在许多控制器中碰到的问题，当尝试查看给定程序或参数时，用户在疏忽中改变了该程序(因为在这种控制器中查看编程信息时，用户已进入编程接口显示屏和菜单)。 

提供具有越来越多功能、按键、标签、甚至越来越厚手册的灌溉控制器尽管是为了尝试向用户提供更多的反馈并且按照推测应该可简化用户界面，但最终却增加了复杂性。若干实施例通过将复杂性归于灌溉控制器10的内部计算机程序逻辑， 回应了本技术领域中的用户界面复杂性问题。基本上会向用户询问园景上现有的灌溉、典型条件或限制。灌溉控制器10根据整体的浇水需要和目的来配置自己。该“水的智能使用”TM概念使用户不必知道有关站的运行时间、一天内的最佳浇水时间、开始时间、开始时间的数量等的详细信息。 

在一实施例中，灌溉控制器10智能地存储和调用模块编程和配置信息，以便于消除改变扩展模块时对控制器或扩展模块重新编程的需要。例如，对每个扩展模块唯一的信息被存储在驻留于主微控制器32的非易失性存储设备(EEPROM)32a(参见图11)的配置数据表格中。作为一可选实施例，该相同的配置数据可存储在闪存33中。该配置数据通常表示扩展模块65专用的数据。例如，配置数据可包括：扩展模块是什么类型的模块(例如它是否是站扩展模块、输入模块、解码器模块等)；扩展模块提供多少站输出；扩展模块提供多少和什么类型的输入；在扩展模型从传感器设备中接收输入的情形中，扩展模块与什么类型的传感器设备耦合(例如湿度、雨水、风传感器)等。该配置数据经总线39从扩展模块65的微控制器66a传送到主微控制器32。然后该数据被存储到非易失性配置数据表格中。当配置数据需要安装到新的替换模块中时，从非易失性存储器中调用该数据并经总线39将其传送到模块中。 

当给定扩展模块65移出并被同样的扩展模块(或具有相似功能的不同模块)所替换时，与所移出的扩展模块相关的所有配置数据和编程由控制器10保存并加入替换扩展模块。在一实施例中，模块位置和模块的电子SKU(库存单位)号用来跟踪模块安装位置45b中的“新”模块是否能接受该数据。一旦新安装的扩展模块65向控制单元的主微控制器32宣告其存在，就扫描配置数据表格以校验同类模块是否安装在控制器外壳内。如果有一匹配，则向新安装的扩展模块传送已存在于非易失性存储器32a(或33)的编程和配置数据，从而消除了用户重新编程扩展模块配置或灌溉时间表的需要。在没有匹配的情形中，则主微控制器32确定新安装的扩展模块与所移出的模块不相同，或者并非旨在替换所移出的扩展模块，且在需要存储器的情况下，所存储的配置数据可被删除或用新的配置数据改写。 

灌溉控制器的复杂度在每一代中都有增加。根据若干实施例，在灌溉控制器10的主微控制器32中使用实时操作系统(RTOS)会简化微控制器32的操作并使其更为强健。这允许在更短的时间内开发更为强健和质量更高的更为复杂的程序。在较佳形式中，控制器10采用实时操作系统(RTOS)来使得各个独立程序部分以意义明确的方式互相通信。因为每个程序都独立地在它自己的上下文中运行，所以 更便于读写支持软键、以及在开发阶段调试软件故障，并使无故障软件在灌溉控制器10中运行。 

主控制单元或控制面板30的微控制器32载有如图11所示的非易失性存储器备份(EEPROM)32a，它用来在掉电时储存和保存经由用户界面(UI)21、远程控制端63、或通信接口34提供为输入的信息。该非易失性存储器备份32a在线路断电时保存浇水时间表细节、模块数据、或其它系统参数。 

也如图11所示，灌溉控制器10的固件33a储存在闪存33中。该闪存通过使用称为再闪模块(其一个示例结合图32作进一步说明和描述)的扩展模块65c、或通过通信接口34a而无需替换控制器10上的任何物理组件，使固件33a能现场更新而不必替换主微控制器32。 

另一实施例的目的之一是根据诸如承包人或商业用户、以及缺乏编程控制器经验的新用户的需要来定制用户界面21。一个实施例通过提供用户组的简单菜单解决必需根据诸如经典承包人、现代承包人和新用户等不同用户组的变化接口需求来设计/重新设计灌溉控制器的问题。用户可基于他们属于什么用户组而简便地作出选择，且整个用户界面21随着专为该特定用户组设计的显示驱动菜单改变。例如，根据一实施例，用户能在用户界面显示设置显示屏中指定灌溉控制器的用户/编程人员属于什么类型的组：现代承包人(习惯用现代方法来编程灌溉控制器的承包人)、经典承包人(习惯用传统方法编程灌溉控制器的承包人)、或新手(不熟悉灌溉控制器的编程的用户)。一旦用户选择了用户属于哪个组，用户界面(即显示屏和编程序列)就相应地向用户呈现。因而，用户必须导航以编程控制器的编程过程将取决于用户选择哪个组而改变。一实施例在图35中示出，它呈现了编程设置显示屏130，使用户能选择用户是诸如承包人(选项1)的高级用户还是初学者(选项2)。一旦用户选择了用户属于哪个组，显示屏和编程序列就改变。例如，如果用户是高级的，则继续显示屏序列131，而如果用户是初学者，则继续显示屏序列132。 

如图2所示，用户界面(UI)21包括用于编程的旋钮22、多个指示器23、液晶显示屏(LCD)24(通常称为显示器)、向用户警告状态情形的状态指示器28(例如可视或可听警报)、未贴标签的软键25、传感器开关26、以及程序选择开关27。在一实施例中，状态指示器28指示控制面板30的功能的状态。例如，当闪烁时，状态指示器向用户指示控制器10中的故障情形，而当该指示器不变地发光时，表示控制器因例如雨水传感器暂停灌溉。在较佳形式中，状态指示器28包含可视指 示器，诸如发光二极管(LED)的发光元件，以可视地指示控制器的状态。在较佳形式中，门16中形成的开口或孔18与状态指示器对准，使得在门关闭时也能从控制器外壳的外面看到状态指示器。换言之，为了确定有故障，用户不必打开控制器外壳。在其它实施例中，状态指示器28包括发出可听声音以指示控制器的状态(例如故障情形或正常操作)的可听警报，例如小扬声器的发声设备。在另一实施例中，状态指示器28是控制器10的状态的视觉指示器和可听指示器。 

如图23A和23B所示，模制在控制面板30上的圈环19环绕旋转开关杆(未示出)并形成防止水进入控制器10的防水层。这使内部电路免遭水的损害。在所示形式中，圈环19是从控制面板30的表面垂直伸出并环绕凹槽81b的凸壁、凸缘或挡板，该凹槽81b形成孔81a使杆可连接旋钮22和控制器10内的开关组件。圈环19被设计成装入旋钮22的边82或边缘之下。在使用中，当控制面板被定向为控制面板的表面是竖直的(图1-4的方向)时，从旋钮22的边82之下渗出的任何水都会碰到圈环19的凸起表面，并沿着圈环19的外径导出凹槽81b和孔81a。因而，圈环19提供了防止水进入控制面板30的内部的附加保护。 

未贴标签的软键25(也在图2中示出)与显现在LCD24上的命令交互地使用。该方法将每个键25的标签置于LCD24上而非键本身之上，从而使标签能按需改变，使灌溉控制器10更便于使用并消除对每个所需标签创建一不同按键的需要。 

现有的灌溉控制器受限于较小的、简单的LCD分块显示，其语言功能和图形功能有限。若干实施例的另一个目的是通过可支持多个图形和不同语言的多个字母字符的显示器来提高用户的体验。至此，灌溉控制器10采用受控制面板微控制器32控制的图形显示器，从而提供了优质的语言和图形支持，其中具有引脚分配配置的更多行信息显示在LCD24上，如图25所示。该引脚分配向LCD24提供8位数据(D0～D7)。如图11所示，在一实施例中，实现多种字母表、语言、字体大小和图形的固件33a便于提供多种语言的字母表来由灌溉控制器10显示。该解决方案涉及一专用和新颖的图形例程集，在主微控制器32上对RAM资源的需求有限的情况下该图形例程集使多个字母表和文本字符串能存储在存储器33或32a中并写入显示器24。在较佳形式中，该新颖固件图形例程将每种语言的字母表示为位图字符的集合。当每个字符形式在屏幕上时，屏幕上的各个点变黑或变亮以形成该字符。这导致存储在固件内的单个字符控制LCD24上表示该字符的多达几百个点。这通过‘查找过程’来完成，在该过程中单个字符索引存储在固件内的位图 集合。相似方法可用于存储图片和图标，其中通过基于该单个字符查找所存储的图形位图，存储在EEPROM 32a中的单个字符用来转换成屏幕上多达数千个点。这导致对灌溉控制器10的低成本高产量制造至关重要的存储器使用最小化。 

在若干实施例中，用户被允许选择语言来查看显示屏。公知的控制器被配置成用单种语言显示屏幕。然而，因为控制器储存了多种语言的显示屏，所以用户可选择给定语言或改变显示屏语言。语言选择被存储在非易失性存储器(例如EEPROM 32a)中，从而设置可得到保存以便于断电后使用。例如，用户仅(通过旋钮22、显示屏菜单和软键25)导航到语言选择屏幕以进行语言的选择。此外，如果例如控制器将被运送到具有通用语言的特定国家，则初始显示的语言可在运送产品时设置。用户将具有改变该语言的能力，但至少初始语言是该国家的最通用语言。 

尽管根据本发明一些实施例用户界面21使用不同的字体来向用户强调某些细节，但显示屏24的不同部分可被刷新以强调一些其它细节。多个图标还可被用作用户界面21的强调机制的一部分。 

现在参看图4，置于后部外壳40内的底板电路46主要用作各种模块化组件(例如模块55、65)和控制面板电路31(其一个示例如图15所示)之间的互连。底板电路46(其一个示例如图16所示)还用来经由远程连接端口63与远程控制单元(在此未示出)相连，并经由外部扩展外壳连接器62(其引脚配置如图22所示)与外部扩展外壳80相连。底板电路46还提供：将24 VAC的电源电压连接到控制器10的两个端块60a、以及用于接地以提供过电压保护的一个接地端块60b，如图4所示。 

底板电路46通过如图4所示的单个位置螺丝接线端64提供阀测试。该阀测试连接端64配备有24 VAC的电压。 

底板45还包括基本模块安装位置45a和多个扩展模块安装位置45b。每个安装位置45a和45b在底板上提供可安装模块的位置。基本模块安装位置45a包括连接器44，它包括与底板电路46电耦合的引脚或触点。每个扩展模块安装位置45b还包括连接器47，它包括与底板电路46电耦合的引脚或触点。在操作中，基本模块55在底板45的基本模块安装位置45a上安装于外壳20内，且扩展模块65在底板45的相应扩展模块安装位置45b上安装于外壳20内。 

如图3所示，底板电路46经由带状电缆组件49与控制面板电路31相连。连接器布置和对带状电缆49分配的信号如图12所示。 

根据本发明的若干实施例，提供了多种机制以确保安装在控制器内的模块与控制器10兼容，且这些模块65由授权制造商建成。在一实施例中，每个模块65包含由模块65经总线39传送到主微控制器32的预定文本消息，例如受版权保护的文本消息。该主微控制器32期望从每个模块65处接收有效的文本消息(例如版权消息)。如果它并未接收到该消息，则主微控制器32将该特定模块视为不良模块并忽略之。根据第二实施例，模块65和主微控制器32都包含询问/校验机制。这容许可由主微控制器32或扩展模块微控制器66a启动的“互校验”方案。如图28所示，在主微处理器32启动校验过程(步骤90)的一种形式中，主微控制器32将产生一随机数(步骤91)，将该随机数传送给模块65作为询问(步骤92，通常可表达为向扩展模块65传送一校验请求)，并且通过主微控制器32内所包含的秘密校验算法来处理该随机数(步骤93)。模块65将接收该随机数并通过模块的微控制器66a内所包含的相同秘密校验算法来处理该同一随机数(步骤94)。模块的微控制器66a将来自秘密校验算法的结果(步骤95)作为回答发送给主微控制器32。基于来自扩展模块的响应，主微控制器32将确定扩展模块是否是经授权的扩展模块。例如，主微控制器32将在内部比较它所计算的结果与模块所提供的结果(步骤96)。如果结果匹配，则向主微控制器32表示模块实际上知道该秘密校验算法，因此必定是由授权制造商建立的有效模块(步骤97)。然后主微处理器32将继续与该模块65交互和通信。如果结果不匹配，则扩展模块将不被授权与主微控制器一起运行，并发出不良警报(步骤98)。控制器10还能在LCD24上显示消息，以指示已经检测到不良模块。 

扩展模块65还确保它们安装在已由授权制造商建立的控制器10内。在该实施例中，模块65向主微控制器32发出询问(步骤100)，如图28所示。模块65将产生一随机数(步骤101)，将该随机数传送给主微控制器32作为询问(步骤102，通常可表达为向主微控制器32传送一校验请求)，并且通过模块65内所包含的秘密校验算法来处理该随机数(步骤103)。主微控制器32将接收该随机数并通过主微控制器32内所包含的相同秘密校验算法来处理该同一随机数(步骤104)。主微控制器32将来自秘密校验算法的结果作为回答发送给模块65(步骤105)。基于来自主微控制器的响应，模块65将判定主微控制器是否是经授权的控制单元。例如，模块65将在内部比较它所计算的结果与主微控制器32所提供的结果(步骤106)。如果结果匹配，则向模块65表示控制器10实际上知道该秘密校验算法，因此必定是由授权制造商建立的有效控制器(步骤107)。然后模块65将继续与控制器交互 和通信。如果结果不匹配，则控制单元的主微控制器将不被授权与扩展模块一起运行，并发出不良警报(步骤108)。 

在较佳实施例中，这些传送(步骤92、95、102、105)的保密性通过加密经通信总线39发送的数据来保持。 

使用可扩展的体系结构，用户就可尝试无限制地不断添加模块。这可使得辨别市场中具有不同功能的不同产品较为困难。本发明一些实施例的另一个目的是限制模块的数量、每类模块的数量、外部扩展外壳的数量、或其任何组合。至此，一结构存在于固件33a中，从而如果用户尝试超出强加的各限制，灌溉控制器10会提醒用户已达限值。而且控制器10拒绝运行超出限制的模块。例如，在一实施例中，模块数量的限值(或允许附连于控制器的某些类型的模块数量(包括所有扩展外壳)的限值)被存储在微控制器的存储器中(例如固件33或EEPROM 32a)。当枚举一模块时，主微控制器查看是否保存有任何限值。如果有，则主微控制器将不枚举超出限值的附加模块或用其运行。此外，主微控制器将发送或产生要显示给用户的报错消息，表示用户已超出模块的最大数目(或给定类型模块的最大数目)。 

如图7和8所示，每个模块都包含由模块55、65本身或主微控制器32激活的模块状态指示器56a，例如发光二极管(LED)。该模块状态指示器56a用来向用户报告状态信息、出错情况、校正操作或其它功能。为了识别不同的状态值，指示器56a使用不同色彩的组合改变从稳定到各种闪烁的发光图案，和/或使用闪烁和色彩的组合。对本领域技术人员显而易见的是，该状态指示器56a可以是任一类型的电发光元件。在其它实施例中，状态指示器包括发声设备，诸如由模块的微控制器驱动的小型扬声器。 

传送模块状态的模块状态指示器56a的另一个实施例是使用由模块55、65的微控制器66a操作的显示屏，诸如直接在模块上的LCD。参见例如图34的示图。该显示屏将通过文本和/或图形元件显示模块状态和出错情况。各模块还可具有LCD或其它数字、字母数字、或图形显示器以传送比简单发光显示器(诸如LED)更多的信息。显示器将用来传送模块专用或模块相关的信息，诸如状态、设置或操作读数。这可以是例如蒸发蒸腾数据、警报输入的实时状态、或功能的激活或启用。这将总体而言使终端用户能更有效和更佳地使用模块和产品。在另一实施例中，模块55、65本身包括用户输入设备，诸如小键盘或其它数据输入或操纵方法。模块55、65的微控制器55、65被配置成接受基于用户与用户输入设备的交互的输入、以及在置于模块上的显示屏上显示的信息。参见例如图34的示图。例如，在解码 器模块的情形中，这将使该模块非常灵活和独立。这还可用来减少施加于控制面板微控制器32上的负担。 

如图10实施例所示，灌溉控制器10可通过添加链接在一起、并由单个控制面板30操作用作一个控制器的外部扩展外壳80(参见图51的扩展外壳)，来简便地将容量扩展到超过控制器外壳20的尺寸。在较佳形式中，外部扩展外壳80用电源线彼此链接，其中该电源线在主微控制器32和外部扩展外壳80之间运送电力和数据。其它实施例使用光纤、无线链接或红外线链接，以在主微控制器32和外部扩展外壳80之间传送数据。在一种形式中，底板电路46通过图4所示的1×10引脚接头连接器62连接到外部扩展外壳80。连接器62引脚分配和分配信号如图22所示。外部扩展外壳接口连接器62a(参见图10)使外部扩展外壳连接到总线39。连接器62b便于附加另一外部扩展外壳80，用于扩展总线39以将多个外部扩展外壳串级链接在一起。除基本模块55之外，任何模块都可在主体外壳20的任何位置、或任一外部扩展外壳80中。参照图51，扩展外壳的一个实施例与外壳20相似，其中它具有后部外壳40a和门16a、以及锁17和孔18。连接到外壳20的底板的连接器62的电缆在另一端耦合到扩展外壳的底板45的连接器62a。有利的是，扩展外壳允许其它扩展模块65耦合到控制器10的主微控制器。 

如图7和9中详细示出的，基本模块55是用来驱动主阀、模块状态指示器56a，并将雨水传感器输入信号从雨水传感器运送到主微控制器32的非智能单元。如图9所示，基本模块55提供连接器57(例如2×5引脚接头连接器)以与耦合到底板电路46的连接器44接合。基本模块55包括电路56(其一个示例在图13中示出)、多个线输出终端58、以及模块状态指示器56a(在该情形中为LED)。在较佳实施例中，若没有安装在控制器外壳20中的基本模块55，控制器10就不能用来控制灌溉操作。如图13所示，基本模块电路56包括基本模块引脚69、主阀的驱动电路70、传感器输入电路71、过电压保护电路72、以及输出终端58。连接器引脚69和所分配的信号如图20所示。注意，当在本申请中使用时，与驱动或激活灌溉阀有关的术语“驱动电路”通常指使适当的驱动信号被传递或可传递到灌溉阀的电路的任何组合。例如，在一实施例中，驱动电路包括驱动器和输出开关(诸如三端双向可控硅开关或继电器)。此外，驱动电路可取决于该电路要驱动的灌溉阀的种类(例如该阀是锁定还是非锁定的螺线管激活的灌溉阀)而变化。 

在一实施例中存在一种结构，凭借它可在机械上防止基本模块55意外地安装于任一扩展模块安装位置45b中，或者防止扩展模块65意外地安装于基本模块安 装位置45a中。在一种形式中，该结构使用‘极性键功能’，其中基本模块连接器57在与扩展模块连接器67的放置相反的方向上旋转180°。该连接器极性键功能还反映在底板电路46的连接器44和47的相应引脚上，连接器44和47分别耦合和互连到基本模块连接器57和扩展模块连接器67。如果尝试将基本模块装入扩展模块安装位置45b之一，该结构防止基本模块55正常配合，并且如果尝试将扩展模块装入基本模块安装位置45a，该结构防止扩展模块65正常配合。 

此外，如在图4中可最佳看到的，连接器44、47偏心地位于相应安装位置45a、45b处，从而即使模块旋转180°，也能物理地防止接合到安装位置。例如，在模块55、65的反面形成的导杆59a被设计成装入安装位置45a和45b的导孔59b。如图4所示，安装位置45a、45b的左侧和右侧的导孔之间的垂直间距这样改变，使得如果模块旋转180°，它不能装配到安装位置中。此外，在一些实施例中，阳/阴连接器在基本模块55和扩展模块65之间切换。例如，在一实施例中，扩展模块安装位置45b上的连接器47是阳连接器，而扩展模块65上的相应连接器57是阴连接器。为了防止基本模块和扩展模块的混淆，基本模块安装位置45a上的连接器44是阴连接器而基本模块55上的相应连接器57是阳连接器。 

如图7和8所示，置于模块顶部的模块标识条55a提供了模块55、65的简便标识，同时消除了为不同模块类型制造不同顶盖的需要。这些标识条可以是色彩编码的、和/或包含标签文本和/或图标。 

图8示出一扩展模块65，它可被配置为取决于模块类型而具有各种功能。例如，扩展模块65可用于扩展以增加灌溉站的数量、以及扩展灌溉控制器10的功能。这种用于输出的扩展模块65是驱动多个输出站的智能单元。参看图14，当用于输出时，扩展输出模块65的扩展模块电路66包括电源调节器73、站输出端子74的“公用”电连接、与主灌溉微控制器32通信的独立微控制器66a、电流传感器电路75、阀驱动电路76、以及过电压保护电路77，如图14所示。注意，当在本申请中使用时，与驱动或激活灌溉阀相连的术语“驱动电路”通常指使适当的驱动信号被传递或可传递到灌溉阀的电路的任何组合。例如，在一实施例中，驱动电路包括驱动器和输出开关(诸如三端双向可控硅开关或继电器)。此外，驱动电路可取决于该电路要驱动的灌溉阀的种类(例如该阀是锁定还是非锁定的螺线管激活的灌溉阀)而变化。 

扩展模块65通过图4所示的连接器47(例如2×5引脚接头连接器)与底板电路46接合。扩展模块引脚分配78以及连接器47和57的分配信号在图14和21 中示出。除分配给基本模块55的基本模块安装位置45a上的一个连接器44之外，扩展模块65可在任一扩展模块安装位置45b的任一连接器47上使用。注意，因为通信总线结构和通信协议，扩展模块被允许以任何顺序置于任何扩展模块中，与主微控制器32被配置成不要求模块65以任何特定顺序在扩展模块安装位置45b中连接的事实相符。 

除了站输出扩展模块65之外，每个模块连接器47还可接受与主微控制器一起工作的其它类型的输入/输出模块。在一示例中，扩展输入模块65a可包括耦合到主微控制器66a的多个输入67，诸如用图17所示架构提供传感器输入的一种。该类模块65a向主灌溉微控制器32标识它自己(例如一旦模块检测到其安装)为输入模块类型，从而主微控制器32可存储配置数据并适当地与扩展模块交互。取决于由固件33b规定的其配置，微控制器66a经由总线39向主控制单元传送输入数据，或者在将数据传送给控制单元之前用某种方法来处理输入数据。灌溉控制器10然后可将这些输入用作条件限定器来改变它运行灌溉时间表或程序的方法。 

称为智能扩展模块65b的扩展模块类型的架构如图18所示。该类模块可包含输入和/或输出信号(例如驱动附加灌溉阀的站输出信号或其它输出信号)的任何组合。这些信号不仅受限于灌溉应用程序，而且还包括数据信号、通信信号等。智能扩展模块65b内的微控制器66a被编程为取决于扩展模块的整体功能，执行特定的任务组。智能扩展模块65b在它能通过共享内部数据与主灌溉微控制器交互上也是独特的。若干实施例的一个独特方面是智能扩展模块65b的微控制器66a和主控制单元或控制面板30的主灌溉控制器之间的通信方法、消息和协议使微控制器66a、32能访问其它存储空间内所包含的数据、变量和常数。例如，微控制器66a可请求和接收灌溉程序相关数据(或灌溉程序本身)、根据其经编程功能对它作出改变、并将灌溉程序相关数据返回给主微控制器32。该主微控制器32被设计成它可响应来自智能扩展模块65b的对数据和信息的请求，以及接受来自智能扩展模块65b的命令。这使智能扩展模块65b能观察到出现在主微控制器内的复杂细节，并使该智能扩展模块能通过改变主微控制器的存储空间内的数据来影响主微控制器32如何动作。这样，智能扩展模块65b在灌溉控制器10上的安装能显著地改变系统的整体行为。有利的是，这使控制器10能通过安装智能扩展模块65b就能具有特性和功能的重大更新，而不必替换灌溉控制器10本身内的任何现有电器或代码。注意，在较佳实施例中，主控制单元和扩展模块65b之间有两种灌溉程序相关数据的通信方式。这两种数据通信方式是能改变主微控制器32的操作或改变主微控制 器32的已存储灌溉程序的通信类型。 

在图18的示图中，智能扩展模块65b包括耦合到微控制器66a的输入67和输出83(在一些实施例中包括站输出端子58)，它们经由总线39与控制单元或控制面板30通信。模块65b还包括模块固件33b以运行微控制器66a和附加模块存储器84。 

智能扩展模块的一个示例65b是蒸发蒸腾(ET)模块，它接收输入67上的ET数据并可任选地包括一个或多个站输出67。微控制器66a从主微控制器32中请求和接收灌溉程序，根据基于所接收ET数据编程到模块65b的决定改变程序，并将具有经改变参数的灌溉程序返回到主微控制器32中。主微控制器32适于接收替换灌溉程序，存储之并执行之。这样，主控制单元或扩展面板30的可扩展和开放架构、连同智能扩展模块65b的添加向灌溉控制器提供了未出现在原始设计和配置的控制面板30中的附加功能(例如基于ET数据调节时间表的能力)，而无需对控制面板的任何固件更新或其它改变。根据该架构，主未控制器并不需要预先知道它可与之一起运行的可能智能扩展模块65b的类型，它仅仅与其它功能未知的模块共享其数据，并响应命令和执行由这些模块65b提供的经调节时间表。有利的是，用户不需要购买新的控制面板来更新控制面板未提供的功能，用户仅需购买提供期望功能的智能扩展模块65b。 

此外，在其它实施例中，提供了定义为接口扩展智能模块的智能扩展模块变体65c，它也具有与控制面板30的用户界面21交互的能力。用户和接口扩展模块65c之间的交互如图19所示。例如，接口扩展模块具有向控制面板30的主微控制器32发送控制信令的能力，以使文本和图形信息在LCD显示器24上显示。它通过向主灌溉微控制器32发送包含要显示信息的特定消息来执行。然后直接与LCD驱动电器相连的主微控制器将该信息置于LCD上以便用户查看。为了与用户的充分交互，主微控制器32还可监视软键25的任何按压，并将该信息转发给接口扩展智能模块。接口扩展智能模块65c还如图18的示图所示，其中具有模块65c的功能所专用的模块固件33b。此外，其它前面板(主控制单元)控件、开关26和27、以及旋钮22也都能由接口扩展智能模块用同一方法来监视。这样，接口扩展模块65c能向用户显示菜单和其它信息，然后监视用户用软键进行的选择。接口扩展智能模块能创建用户界面并输入控制器10的固件33a中不存在的交互，而无需改变或更新操作主微控制器32的任何固件。例如，在包括ET功能的接口扩展模块65c(诸如上述智能扩展模块65b)中，接口扩展智能模块65c可对例如配置ET调节 过程的用户输入产生特定类型的显示和提示。主微控制器32将使这些显示在LCD24上显示，并监视软键25上的用户响应，并最终将用户响应转发给由接口扩展智能模块65c提供的显示屏或菜单。有利的是，这向用户提供了一种使用主控制面板30访问和/或配置智能扩展模块的简便方法。 

接口扩展智能模块的一个实施例65d如图32所示。该实施例与图18的实施例相似，但没有任何输入67或输出83。还示出了存储在接口扩展模块65d的固件33b和/或存储器68中的功能特性。例如，(通过主微控制器)实现显示驱动器以(通过主微控制器)监视软键25的用户输入的功能、附加菜单显示和菜单(要发送给主微控制器便于显示)和显示菜单的任何附加字体被存储在固件33b和/或存储器68中。 

智能扩展模块的另一变体65e在图33中示出。在该实施例中，扩展模块65e不提供终端输入或输出，并添加未出现在主未控制器32中的功能。例如，模块65e的功能被存储在固件33b和微控制器66a中。此外，像其它模块65、65a、65b、65c和65d一样，扩展模块65e被可互换地和可移动地插入任一模块安装位置45b中。在一实施例中，扩展模块65e包括再刷新模块，它(在存储器68中)存储新的固件以替换控制面板30中的现有固件33。当该再刷新模块被插入控制器时，微控制器66a启动将该新固件载入控制面板30的过程(当然，在控制面板已验证了扩展模块65e之后)。在其它实施例中，扩展模块65e向灌溉控制器添加不需要输入或输出的功能。在另一实施例中，提供了不需要微控制器的再刷新扩展模块，且其中模块内存储新固件的存储器被直接耦合到该模块的电连接器57。在安装之后，控制单元的主微控制器从存储器中提取新固件，且存储器被允许无需微控制器而直接向主微控制器传送固件的副本。这样，无需改变控制面板30中的任何代码或固件就能更新控制器的功能(以包括ET调节能力)。 

智能扩展模块的另一变体65f在图34中示出。在该实施例中，扩展模块65f包括显示器88和用户输入设备89的一个或两个，诸如一个或多个按键、按钮、旋钮、或任何其它类型的设备以允许用户向模块输入信息。尽管模块65f被示为无终端输入或输出，但该模块65f的一些变体包括输入和输出。显示器88最少用作状态指示器以向用户指示模块65f的操作状态。此外，为了使用户能编程和实现扩展智能模块65f的功能，可能需要提供附加用户界面的显示功能。此外，输入设备89向用户提供了输入数据或编程或配置模块65f的方法。固件33b使微控制器66a能驱动显示器并翻译用户与输入设备89的交互。 

在一实施例中，一旦旋钮22转到“智能模块”设置，LCD24就提供所安装智能扩展模块的列表(以及具有接口扩展功能的智能扩展模块)，例如模块65b、65c、65d、65e、65f。当该列表显现时，受益于其内置智能，这些类型的扩展模块具有报告其名称和功能的能力。通过在枚举过程期间(即扩展模块65自检测其安装并向主微控制器报告其出现、类型和配置信息的过程)从扩展模块65接收的数据，主微控制器32知道什么模块安装位置中具有模块65，因此它知道多少模块属于该列表。一旦用户通过使用软键25从列表选择他/她想要编程的扩展模块65，该智能功能就被激活且所选定的接口扩展模块65c对控制器显示(例如LCD24)进行控制，并向主微控制器提供用户界面屏以便显示。由接口扩展模块65c创建的菜单上的“退出”选项的可用性允许从‘用户界面可扩展性’模式中退出，从而回到LCD24上的智能扩展模块列表。 

各种扩展模块65，特别是智能扩展模块可被添加到控制器中，以执行将灌溉控制器10的功能扩展到其基本灌溉功能之外的各种功能。可添加到控制器中的未如上详细描述的功能扩展模块的其它示例包括：锁定螺线管模块，沿接线向锁定螺线管操作的阀发送DC脉冲；具有无线发送器(射频、光学等)的无线模块，它向自供电阀上的接收器发送无线信号；功能模块，包含未出现在原始控制器内的额外功能，诸如循环和浸泡等；警报模块，用于向户主、警报公司等传送出错情形；发光模块，向室外照明系统提供低电压输出信号(与灌溉输出相似，但旨在操作灯光)；施肥模块，连接自动施肥系统并允许灌溉控制器210自动施肥；通信模块，将控制器10连接到其它信道和/或包括互联网的网络等。 

接着参看图24,示出了说明模块枚举过程的一个实施例的流程图。枚举通常涉及每个扩展模块65确定其在控制器底板45上的位置、并向主微控制器报告该信息以及有关该模块的其它细节的过程。开始时，模块化控制器处于正常操作模式(110)，执行一个或多个灌溉程序或等待由用户编程。本发明的许多实施例使扩展模块65能在控制器10的操作期间插入或移除，而无需切断控制器10或扩展面板30的电源。因为主微控制器32并不查询新模块，所以当新的扩展模块被安装到扩展模块安装位置45b时，新模块65检测其出现，确定它位于哪个安装位置，并宣告其出现(以及其类型或功能、和它所包括的输出站的数量)(步骤111)。通常，扩展模块65等待直到通信总线静止，并向主微控制器发送诸如宣告消息的信号。注意，在一些实施例中，扩展模块不发送宣告其出现的消息(包含一些数据)，而是发送或产生要输出给主微控制器的电信号，该信号的特征或者仅仅它在微控制器 上的出现用作扩展模块的宣告。该控制单元接收来自扩展模块的信号(例如宣告分组或消息)，并判定它是否是新安装的模块(步骤112)。如果是，它将模块65添加到跟踪列表，使主微控制器32知道出现了哪些模块65。然后控制单元将作出响应以确认新的扩展模块65(未示出)。因为模块65期望接收来自控制器的响应，如果模块65未接收到从控制单元的主微控制器32返回的确认分组或消息，则它将假设已发生了数据冲突，且它将等待一时间段(随机或固定的时段)，并作另一宣告尝试。在一实施例中，模块执行伪随机补偿，并重新传送宣告消息(步骤113)。即，模块65等待并重新尝试发送该消息。一旦得到确认，则主微控制器32将启动与该模块的双向询问/验证(如参照图28所述)。此外，扩展模块65提供主微控制器32所需的任何其它信息(步骤114)。或者，微控制器32从扩展模块中请求任何必需信息。根据若干实施例，主微控制器32然后将用于扩展模块的任何配置数据存储在存储器中(步骤115)。在该点上，控制器(例如主控制单元/控制面板30或主微控制器32)知道连接哪类扩展模块。在较佳形式中，配置数据包括用户定义的但对给定扩展模块本身的特征不特定的数据或参数，但配置数据是在使用扩展模块时学习或编程的。例如，在一种形式中，用于输入扩展模块的配置数据可包括输入扩展模块与之耦合的传感器输入的类型。即，配置数据可包括给定输入扩展模块与湿度传感器(而非雨水传感器或其它类型输入)耦合的事实或相连的输入/输出的数量。这些细节对主微控制器是有用的，但在扩展模块本身的特征或功能(诸如扩展模块具有多少输入或输出，在扩展模块的特征中哪些是明显的)中并不明显。因而，当扩展模块在安装中使用时可对配置数据作用户定义。 

在正常操作中，主微控制器32在周期性基础上连续向每个连接模块发送再刷新信号，以确认模块仍然相连。作为它这一方，扩展模块65回应这些再刷新信号以使控制器知道它仍然与之相连。如果在操作期间从底板中拔出给定扩展模块65，则主微控制器32将停止接收由主微控制器发送的再刷新信令的响应(步骤117)。主微控制器32然后使其再试计数器增1(步骤118)，并发送附加的再刷新信号直到在最多次的再试尝试后仍然未从扩展模块接收到响应为止。此时，主微控制器假设扩展模块已移除并解除对扩展模块的枚举(步骤120)。换言之，从枚举模块65的列表中移除该扩展模块。在较佳实施例中，存储在存储器中的配置数据(包括用户定义的配置数据)一直被保留到另一扩展模块安装到所移除模块的位置上。在新模块(步骤111-114之后)是本质上与最近移除的模块相同的替换模块的情形中，相同的配置数据被用于该替换模块。有利的是，替换扩展模块的模块不需要被重新 配置。即，它可使用它所替换的前一模块已学习或编程的配置数据。在一实施例中，在枚举替换扩展模块之后，存储在控制单元的存储器中的配置数据的副本被传送给扩展模块并存储在该扩展模块中，因为一些配置数据在涉及与扩展模块的交互时可涉及控制单元的已编程或用户定义的参数。 

谈及模块枚举，在多个扩展模块安装位置45b内确定其位置的模块的一个较佳实施例是使脉冲编码调制(PCM)编码的脉冲发送到每个连接器47。这确保扩展模块的稳健数字信号能在确定它们要附于哪个安装位置时使用，并在模块连接器57上仅需要单个信号引脚。所传递的PCM模式对每个连接器47是唯一的。扩展模块65查看该PCM模式，并且因为它知道什么PCM编码信号与哪个安装位置45b相匹配来确定它要附于哪个安装位置。图29-31示出发送到扩展模块65的PCM信号的细节。PCM信号85具有使模块65知道PCM流将要到达的帧SYNC(同步)标记。在本实施例中，SYNC标记由60％低(图29中的“6t”)、随后40％高(图29中的“4t”)脉冲负载循环组成。模块微控制器66a可使用中断来检测SYNC标记的下降沿，或使用快速轮询来检测之。然后使用25％低随后75％高的负载循环来表示逻辑‘0’或者使用75％低随后25％高的负载循环来表示逻辑‘1’，来发送PCM信号85中的每个数据位。总共发送7位，从而允许共有2的7次方＝128个模块65。该PCM技术仅需要一条数据线，而不是表示128个唯一模块地址所需的七条数据线。本领域技术人员将容易理解，改变位数、位或SYNC标记的负载循环、使用可选样式的SYNC标记、或消除SYNC标记都是显而易见的可选实施例。用于产生这些PCM信号的技术的一个实施例是使用诸如微控制器(例如微控制器32)的数字设备，或将产生一系列脉冲流的其它逻辑设备，如图30所示。在每个模块连接器47上，如图31所示的低成本二极管的组合用于混合这些脉冲流，以创建每个模块的唯一PCM插槽标识符。当有大量模块安装位置(例如外壳20中或通过扩展外壳80提供的多于4个)时二极管排列技术是成本合算的，因为它所需要的来自脉冲流发生器的引脚比槽的数量少。如果产生PCM代码的数字设备具有足够的引脚，则该设备可直接生成如图31所示的信号波形，从而消除二极管。对本领域技术人员而言，其它显而易见的实施例将是使用与PCM不同的一种串行数据传输形式。本实施例的优点是对每个模块65都使用唯一数字编码的标识符信号，由对每个模块连接器47比通常表示模块化灌溉控制器中模块连接器的总数量所需的更少的信号线组成。 

在扩展模块确定其位置以向主微控制器32返回报告的另一较佳实施例中，每 个模块安装位置45b都通过两个输入信号的组合来标识。一个是模拟信号而另一个是频率信号。模拟信号用来标识单个模块在一组扩展模块(GOM)内的模块安装位置，频率信号用来标识该模块属于哪一组扩展模块，例如灌溉控制器10被视为第一组模块(GOM1)，而附加扩展外壳80内的扩展模块组被视为在另一组扩展模块中。例如，串级链接到灌溉控制器10的第一外部扩展外壳80被视为第二组模块(GOM2)。并且如果有耦合到第一外部扩展外壳的另一外部扩展外壳80，则它被视为第三组模块(GOM3)等。当组合使用时，模拟和频率信号给予系统中的每个模块唯一的标识地址。分压器网络中的模拟信号可在底板电路46中形成并由串联连接的1％电阻器形成。向每个模块安装位置45b分配逻辑接地和VCC之间的预定电压信号。(例如：在该情形中，有用于四个不同模块安装位置45b的四个不同电压。向模块安装位置1分配0.5V，向模块安装位置2分配1V，向模块安装位置3分配1.5V，并向模块安装位置4分配2V。)该同一分压器网络也将应用于任一外部扩展外壳80的底板电路。为了分辨各模块组(哪个扩展模块)，频率信号开始时由灌溉控制器10的主微控制器32生成。通过外部扩展外壳80中与灌溉控制器10串极连接的分频器电路将该信号除以2n(n＝1，2，...)。通过第二外部扩展外壳80中的后续分频器电路(如果相连的话)，它将被继续除以第二个2n。在一实施例中，分频器电路是将嵌入外部扩展外壳80的简单触发器或频率计数设备。在操作中，扩展模块65存储什么电压和频率对应于什么外壳(主控制器外壳20或扩展外壳80)的什么模块安装位置的表格。 

确定其位置以向主微控制器32返回报告的扩展模块的又一较佳实施例使用低成本模块微控制器、电阻和电容器，以物理地将扩展模块定位于其物理模块安装位置。在操作中，每个连接器47都具有单个专用引脚(例如ENUM-RCX)，它使单个专用电阻(例如参见图16中的电阻86)连接到接地或电路基准。这些电阻86的值在每个模块安装位置45b的底板电路46上都不同。通常，在一封装中可有4个到12个安装位置(尽管图3-6中仅示出四个)。然而，该技术并不限于该范围。电阻值可被赋予2的乘方，诸如1000欧姆、2000欧姆、4000欧姆等或一些其他范围和值的步长。在扩展模块65的电路66上，有与同一相应引脚(例如ENUM-RC)相连的单个电容器(参见图14的电容器87)，且该电容器87被连接到基准电压，诸如电源电压、电路基准或接地、或某一其它电压。电容器87和电阻86的接合处还与模块微控制器66a的输入引脚(例如图14的AIN0)相连。当扩展模块安装在模块安装位置45b中时，包括向电容器87充电至某一电压的电阻86的电路闭合。 这可通过将该处理器引脚配置为输出引脚、并将其驱动到处理器电源电压来执行。在向电容器充电之后，模块微处理器将引脚配置成输入或读出引脚，并使电容器87通过置于底板电路46上的电阻86放电，然后测量使电容器87放电的时间。电容器值在所有插入模块上都相同。因此，由于电阻值取决于它所耦合到哪个安装位置而不同，时间常数对每个安装位置45b不同，因为置于底板电路46上的电阻形成对模块电容器87的电阻电容(RC)时间常数。微控制器测量放电该RC电路所需的时间量，并基于与对应于每个安装位置46b的已知值的存储表格相比较的测量值，确定扩展模块65已安装到哪个模块安装位置45b。该测量可通过通用计时器/计数器、或微控制器软件中的程序循环计数器来进行，并可使用诸如在许多微控制器上发现的模拟比较器输入来增大测量的准确度。模块安装位置一旦被检测到，就由扩展模块65报告给主微控制器32。结果，用户可察看并知道哪些站号、阀、或其它设备与扩展模块相关联。在可选实施例中，不测量放电时间而测量充电时间将获得相同的结果。 

在较佳实施例中，因为主微控制器32具有适于与扩展模块65一起工作并与之各项数据的开放架构，该主微控制器32可确保它正在通信的扩展模块65或外部扩展外壳80是“合法”的。在建立正常的通信活动之前，主微控制器32和模块微控制器66a进行验证方案。在一实施例中，这通过交换询问代码和响应代码来完成。例如，如上参照图28所述，该“交互验证”方案可由主微控制器32或扩展模块微控制器66a启动。在较佳实施例中，主微控制器32向模块微控制器66a发送随机值(询问)。模块微控制器66a通过其秘密验证算法传送该值来处理它。结果值(响应)被发送回主微控制器32。该主微控制器32通过相同的秘密验证算法来处理询问值。来自模块微控制器66a的响应值与主微控制器32的期望值作比较。如果这些值相匹配，则该模块被微控制器32识别为“合法”，且灌溉控制器10恢复其正常操作。如果这些值不匹配，则主微控制器32在LCD 24上显示“假设备”警报。 

在历史上，处理从灌溉控制器延伸到现场的每个站的大量粗导线已经成了密集劳动力、上升成本和接线映射复杂度的问题，特别在诸如高尔夫场地和墓地的较大场地上更是如此。在一实施例中，该问题通过引入插入到灌溉控制器10的扩展模块安装位置45b的特定类型扩展输出模块，即‘解码器模块’来解决，它仅需要一对接线来连接到现场的多个解码器启用站阀。这通过仅具有连接到控制器的一对接线就可大大地减小接线要求。与解码器阀一起工作的单机专用控制器在灌溉行业中存在。然而，本发明的一个实施例向模块化控制器提供扩展模块中的解码器功能， 该模块化控制器也可与解码器类型输出共存的其它类型的常规站扩展模块65、输入扩展模块65a、以及智能扩展模块65b、65c、65d、65e、65f一起运行。此外，使用智能扩展模块以及解码器输出模块使智能扩展模块65b和65c能以本行业中任何其它控制器不可能的功能强大的方式来控制解码器模块的解码器输出。解码器模块的组件与图18所示的组件相似；然而，它们可不包括任何输入67。解码器模块包括至少一个输出信号83(解码器输出)，它发送信令以驱动分别与耦合到输出信号83的单对接线耦合的多个基于解码器的阀的可选阀。此外，解码器模块还具有多个解码器输出以独立控制多组基于解码器的灌溉阀。根据灌溉程序的执行，微控制器向解码器模块的微控制器66a指示要驱动哪些灌溉阀，且解码器模块的微控制器66a向其输出终端发送适当的信令以寻址并驱动期望的阀。 

每个扩展模块65(以及类似模块65a、65b、65c、65d、65e、65f)包含独立的微控制器66a，并与主灌溉微控制器32通信，以向控制器10报告其能力。在当前的较佳实施例中，扩展模块65的微控制器66a是ATMEGA8L-8AC微控制器。该控制器10然后基于模块功能相应地调节其操作。例如，如果检测到具有四站能力的新扩展模块，则控制器10仅将四个站的增量添加到编程菜单中的‘总可用量’。采用多个扩展模块65的这种灵活性将向承包人提供操作和经济优点，他不再需要储存、安装和学习以对不同类型的应用操作完全不同的控制器。通过使不同的扩展模块类型能在单个控制器上混合，根据本发明若干实施例的模块化控制器向承包人提供实际上无限的灵活性，以使控制器输出适于每个现场的独特需要。例如，一个现场会具有两个或三个难以进入的阀位置。承包人将向控制器添加无线输出模块并在这些位置中安装无线阀，同时在该系统的其它阀中使用更低成本的AC输出模块和标准螺线管。 

对于现有技术灌溉控制器而言，检测由错误接线或工作不正常的阀引起的短路并暂停浇水是正常的。那些控制器通常被赋予读取短路情形并减轻通常置于控制模板内的主微控制器的问题的责任。然而，这种主微控制器的责任在通信路径上引入了额外的负担，从而在非期望效应发生前的正确动作中引起了延迟。本发明的另一个实施例的一个目的是将短路和过电流检测(错误接线或工作不正常的阀会具有阻止正常运行的短路)移出控制模板30，并移入扩展模块65，从而绕过总线39和主电路31(如图15所示)的瓶颈，并具有在几毫秒内检测并采取动作的能力。这由于模块微控制器66a具有足够的处理能力并且它与阀驱动器(未示出)直接相连的事实而变得可能。模块65采取立即行动，然后在有空时通知主电路31。主电 路31进行列出错误情形并向用户显示该状态的常规工作。当模块65检测到该短路或过电流情形时，它在任何损坏发生前关断该阀。用户也得到了该问题的通知。在一实施例中，短路和过电流检测用模块65的电流传感器电路的形式实现。例如，电流传感器电路75(如图14所示)根据来自底板电路的AC-FUSE-S信号检测电流中的变化，并向微控制器66a提供输入，使扩展模块65中的微控制器66a可确定是否有短路或过电流情形。再一次，因为该确定在扩展模块内发生，所以在短路或过电流情形时可立即停止灌溉，而无需等待控制模板30作出这种终止。 

如在图7和8中所示的实施例中可最佳看到的，基本模块55和扩展模块65的终端58包括电气连接领域中公知的卡扣式接线端。这些终端58向阀输出提供必要的连接点58a。在较佳形式中，对每个终端58在扩展模块65上都有两个连接点58a，对每个终端58在基本模块55上都有一个连接点58a，其中接线大小最大可达12 AWG(平均线规)。对于每个连接点58a(或连接点对58a)，都提供接线释放器58b，在按压它时使接线能从相应连接点58a释放。 

从图4可清晰地看出，模块安装位置45a和45b将模块55和65的对接和电气耦合装入底板45。基本模块安装位置45a为基本模块55保留，而扩展模块安装位置45b用于扩展模块65。底板连接器44和47包括运送功率和数据信号的引脚。在一实施例中，这些连接器44与通过物理接触外壳的触点47是极性相反的，以便于防止模块55和模块65可互换。在较佳形式中，这些从模块65到底板45的引脚的连接被设计成根据行业标准术语“可热插拔”(hotswappable)起作用。除了该“热插拔”功能之外，任何扩展模块65又都可安装在任何容器中，容许用户的最大灵活性。这部分地由公用总线结构(所有扩展模块使用同一总线结构通信)和通信协议提供，且微控制器32被配置成不期望模块65在任何特定安装位置中或以任何顺序插入。这与已知模块化控制器相反，其中通过这些模块化控制器的数据线结构要求模块以特定顺序插入。此外，还允许主微控制器32被配置成期望新模块可在任何时间出现和消失。例如，主微控制器在新模块出现时自动接收宣告消息，并不断检查以验证所附模块仍然附于其上。此外，通信协议可以是异步的，使主微控制器32和模块65能异步地通信。结果，本发明的若干实施例使用户能移除或安装模块而不需要切断电源和重启控制器10。该功能在灌溉行业内是新颖的，因为其它模块化灌溉控制器在可移除或插入任何模块之前都必须先断电。为了实现“热插拔”，连接器47中的触点用这样的方式排列，从而在与连接器47的中心的数据线(例如SMB-DO和SMB-DI)相连的同时或之前，电源信号在图21的触点引脚行的任一 端建立电路连接(例如AC-COM和AC-FUSE位于引脚配置的任一端)，其中连接器47的中心与模块65的配合连接器57相接触。这是为了防止模块的可能非正交插入对模块电路的损坏而进行的。这样，模块的微控制器电源将在任何电压出现在数据线上之前切入。该“热插拔”功能还使模块能检测并向用户指示该模块未完全机械啮合。该情形可因用户未向充分模块施压以啮合锁定机构59c、或阻止模块充分啮合的某些其它原因引起的。已从触点47的任一端上的一组引脚获得电源的模块，将能检测容器中心的数据引脚是否充分啮合并可与控制面板30通信。在引脚未啮合的情形中，模块65将通过使用状态指示器56a(例如LED)来传送问题，使用户能重新放置模块65以充分插入。 

对于模块的置入，现有技术灌溉控制器具有某些缺点。竞争者的一种控制器要求模块按特定顺序安装。相反，根据本发明若干实施例的模块化控制器消除了移动现有模块、重新编号灌溉区域、或当把模块添加到灌溉控制器10时断开或重新连接阀接线的需要。本发明若干实施例的另一个目的是允许任何输出站大小容量的扩展模块65以任何顺序置于任何容器之上。这在许多实施例中是允许的，因为模块65向主微控制器32报告其站输出能力，该主微控制器32被配置成接受任何数量的站输出，包括解码器站输出。微控制器32还被配置成即使在安装时顺序模块有间隙也不会困惑。 

模块55或65与底板盖43之间的锁定机构便于模块55或65与底板电路46的安全、牢固和可靠的连接。模块55或65垂直地置入底板盖43中的模块安装位置45a或45b，如图4所示。为了安装该模块，模块55或65底部上锥形杆形式的四根导杆59b配合到位于底板盖43上的导孔59b中，且该模块被压入模块安装位置45a/45b(图4)。配合导杆59a提供对准以防止模块55或65的不当插入，并提供由于模块55或65与底板电路46之间互连的初始对准，并且还允许模块的“平摊”存储，从而防止对连接器44和47的损坏。释放可通过模块侧面的开口进入的模块锁定按钮59使按钮锁定机构59c(也称为具有在一端形成的凸缘的插销)通过孔59d伸到底板盖43的下面，从而使模块55或65被紧固到位。当模块55/65完全安装时，可从模块锁定按钮59处听到“劈拍”或“卡嗒”声。模块55或65通过按压模块55或65反面的两个模块锁定按钮59并将模块垂直地拉离底板盖43来释放。 

每个模块55和65都具有例如发光二极管(LED)的状态指示器56a，它发光以标识模块55或65的正确安装，或者模块55或65在阀或其它运行期间是有效的。 在一些实施例中，状态指示器56a是一发声设备。 

为便于降低功率消耗，模块65中的微控制器由来自控制面板微控制器32的命令或信号催眠或和叫醒。在一些实施例中，控制器10还结合一功率提供功能，它基于传送调整器拓扑的变体通过一种新方法在提供高功率输出的同时增强组件的可靠性。该传送调整器晶体管并非总是导通的，而是使用可用线路频率在导通和截止模式之间切换。该方法产生的优点是无附加成本地增大系统效率。 

底板电路46容纳远程连接器63和接地端块60b、电源端块60a、用于基本模块安装位置45a的基本模块连接器44、用于扩展模块65的四个附加扩展模块安装位置的连接器47。在所示实施例中在底板电路46上未发现站输出，尽管可以理解在一些实施例中，站输出可在底板电路46中实现。 

在一实施例中，远程控制器63如图4所示提供将无线接收器连接到灌溉控制器10的装置。装配有无线控制的人具有装置来手动地激活灌溉阀、更改灌溉时间表、或灌溉控制器10可执行的任何其它任务的动作。在现有技术灌溉控制器上发现的远程连接端口通常置于前面板的反面。该类安装需要复杂的接线和接线路由，常常使前面板铰链后的接线纠缠在一起，从而使该单元难以关闭。较佳实施例使远程连接端口63和底板45上的接线(未示出)仅包含在后部外壳40之内，消除了任何复杂的接线和接线路由。 

现有技术灌溉控制器已发明了特别的或专用的总线方法来解决通信问题。然而，在这种现有技术控制器用于通信的软件和固件常常未广泛地测试、证明或者并不可靠，并且也常常是不灵活的，从而提供了较少的可扩展选择。根据本发明若干实施例的模块化控制器以独特的方式结合经时间证明的稳健的传输控制协议/网际协议(TCP/IP)计算机通信协议，以在控制器的内部通信总线39上使用。这种强大协议在模块化灌溉控制器中的使用从未在本行业中采用。使用TCP/IP的该较佳方法允许置于灌溉控制器10内的主微控制器32和其它微控制器66a之间内部通信的优越灵活性。还提供了与外部控制网络和更大网络的更简便和更大的通信。如图27所示，套接字应用程序编程接口允许操作灌溉控制器的主微控制器32的主程序经由用户数据包协议(UDP)将数据从主微处理器32传送到扩展模块65。该TCP/IP驱动的通信协议的物理层是9位串行端口，并利用串行线路互联网协议(SLIP)。尽管较佳实施例利用了前述的物理层装置，但该网络化软件并非是硬件专用的，并可适用于许多其它物理层方法，诸如RS232、RS485，或移动数据的并行总线。 

一实施例结合了极为紧凑和有效的TCP/IP协议堆栈，使它可置入模块的微控 制器66a的小存储器空间内，从而使模块的微控制器66a的成本尽可能地低以创建成本合算的产品。通常，使用TCP/IP协议将不被视为在种类产品中是可行的。为了使存储器需求保持尽可能低，本发明利用TCP/IP协议的UDP特性。在模块化控制器内使用TCP/IP协议允许使用TCP/IP协议中所固有的强大的寻址和路由功能。控制面板30和每个扩展模块65被视为独立的内部网络设备，每一个都具有唯一分配的IP地址(互联网协议地址)。 

为了在集中式系统的较大网络内进行通信，本实施例具有一外部通信接口34a。在较佳形式中，该通信接口还使用TCP/IP协议来与主微处理器32通信。因而，控制器10具有与外部网络相连、分配到唯一IP地址(动态或静态)、并在互联网或其它网络上完全受控的能力。通过使用该TCP/IP协议，每个扩展模块65(包括输入模块65a、智能扩展模块65a、65b、65c、65d、65e、65f)可与主微处理器32或置于专用或公共网络上的外部计算机通信。作为回应，外部计算机可直接与每个扩展模块65交互，因为主微处理器32将用作将数据导向正确模块的TCP/IP路由器。在较佳实施例中，外部通信接口34a使用点对点协议(PPP)结合电话线调制解调器。对本领域技术人员而言，通信接口可以是以太网接口或无线接口等是显而易见的。可任选地，互联网邮件可用来将消息发送回主微控制器。此外，超文本标记语言(HTML)web服务器可任选地安装以使通信更方便。这样，灌溉控制器可通过电子邮件或通过UDP分组向控制器的直接发送，来用最新的输入数据更新，诸如天气和环境情况。 

以下描述提供有关根据本发明若干实施例的模块化控制器10的各个电气组件的许多引脚分配配置的更多细节。每个引脚分配配置都包括电气连接器接口的多个引脚，该接口被设计成与具有相同引脚分配的相应接口耦合。在一实施例中，如图12所示的控制面板30和底板电路36之间的带状电缆49的引脚分配如下： 

NOT CONNECTED	无与该引脚的电气连接
		ENUM-FREQ	由扩展模块中的枚举过程使用的频率定时信号，以确定该扩展模块置于哪个安装位置
12V-UNREG-RTN	对12V未调整电源的电流返回连接，用于远程控制
		12V-UNREG-RTN	对12V未调整电源的电流返回连接，用于远程控制
REMOTE-DO	用于远程控制的数据输出信号
		MVn	第一主阀螺线管的输出
BM-LEDn-OUT	JBEN MK简便模块LED驱动器信号
		BM-STATUS	基本模块的已安装状态指示器
NOT CONNECTED	无与该引脚的电气连接
		AC-FUSE	24V交流电电源，保险丝保护

AC-FUSE-S	具有电流检测的24V交流电电源
		AC-COM	24V交流电源公用线
NOT CONNECTED	无与该引脚的电气连接
		SMB-DO	串行模块总线的数据输出
SMB-DI	串行模块总线的数据输入

REMOTE-DI	用于远程控制的数据输入信号
		I-SENSE-OUT	电流检测信号
MV2n	第二主阀螺线管的输出
		SENSOR-FTR	外部传感器#1经过滤的输入
SENSOR2-FTR	外部传感器#2经过滤的输入
		NOT CONNECTED	无与该引脚的电气连接
AC-FUSE	24V交流电电源，保险丝保护
		NOT CONNECTED	无与该引脚的电气连接
AC-COM	24V交流电源公用线

在一实施例中，如图20所示的基本模块55的连接器57和底板电路36的连接器44之间的基本模块连接器接口的引脚分配69如下： 

MVn	第一主阀螺线管的输出
		BM-LEDn	基本模块LED驱动器信号
BM-STATUS	基本模块的安装状态指示器
		AC-FUSE	24V交流电电源，保险丝保护
AC-COM	24V交流电公用线
		MV2n	第二主阀螺线管的输出
SENSOR-FTR	外部传感器#1经过滤的输入
		SENSOR2-FTR	外部传感器#2经过滤的输入
AC-FUSE-S	具有电流检测的24V交流电电源
		AC-COM	24V交流电公用线

在一实施例中，如图21所示的扩展模块65的连接器57和底板电路36的连接器47之间的扩展模块连接器接口的引脚分配78如下： 

AC-COM	24V交流电公用线
		ENUM-FREQ	由扩展模块中的枚举过程使用的频率定时信号，以确定该扩展模块置于哪个安装位置
AC-FUSE-S	具有电流检测的24V交流电电源
		SMB-DI	串行模块总线的数据输入
AC-FUSE	24V交流电电源，保险丝保护
		AC-FUSE(或者I-SENSE-OUT)	24V交流电电源，保险丝保护(或者电流检测信号)
SMB-DO	串行模块总线的数据输出
		AC-FUSE-S	具有电流检测的24V交流电电源
ENUM-RC	由扩展模块中的枚举过程使用的来自底板的电阻连接，以确定该扩展模块置于哪个安装位置
		AC-COM	24V交流电公用线

在一实施例中，如图22所示的与扩展外壳80结合的外部扩展端口62连接器接口的引脚分配如下： 

ENUM-FREQ

由扩展模块中的枚举过程使用的频率定时信号，以确定该扩展

 

	模块置于哪个安装位置
		SMB-DO	串行模块总线的数据输出
SMB-DI	串行模块总线的数据输入
		I-SENSE-OUT	电流检测信号
AC-FUSE	24V交流电电源，保险丝保护
		AC-FUSE	24V交流电电源，保险丝保护
AC-FUSE-S	具有电流检测的24V交流电电源

 

AC-FUSE-S	具有电流检测的24V交流电电源
		AC-COM	24V交流电公用线
AC-COM	24V交流电公用线

在一实施例中，如图25所示的与用户界面21的LCD24连接的引脚分配如下： 

V5	LCD显示器的电压#5
		V4	LCD显示器的电压#4
V3	LCD显示器的电压#3
		V2	LCD显示器的电压#2
V1	LCD显示器的电压#1
		C2-	外部电容器连接
C2+	外部电容器连接
		C1+	外部电容器连接
C1-	外部电容器连接
		C3+	外部电容器连接
VOUT	LCD显示器的电压
		VSS	LCD显示器的电源
VDD	LCD显示器的公用电
		D7	数据位7-最高位
D6	数据位6
		D5	数据位5
D4	数据位4
		D3	数据位3
D2	数据位2
		D1	数据位1
D0	数据位0-最低位
		RDn	读选通信号
WRn	写选通信号
		A0	低位地址信号
RESn	显示复位信号
		CSln	芯片选择、启用信号
VSS	LCD显示器的电源
		VDD	LCD显示器的公用电

在一实施例中，如图26所示的通信接口端34a的引脚分配如下： 

1-	无与该引脚的电气连接
		2-RESET	到主处理器的复位信号
3-RxD	通信接口串行数据输入信号
		4-	无与该引脚的电气连接
5-GND	数据、时钟和复位信号公用的电路
		6-AC-FUSE	24V交流电电源，保险丝保护

 

7-TxD	通信接口串行数据输出信号
		8-	无与该引脚的电气连接
9-ISP-CLK-IN	用于处理器闪存编程的定时时钟
		10-AC-COM	24V交流电公用线

然后，当参看图52-69时，总的由标号210示出的根据本发明若干其它实施例的模块化控制器如图52所示。如图所示，本实施例的可扩展构架的模块化灌溉控制器210安装在基本上具有箱形外表的防水控制器外壳或箱体212内，该箱体具有前盖门216和后部主箱体部分214，前盖门通过允许前盖门打开以便于进入后部箱体内部的铰链262附于后部箱体部分上，如图53中最佳地所示。当单元安装在现场，特别是通过键孔固定件213安装在墙上等处时，电源线218和阀的控制线(在此未示出)穿过控制器外壳212底部中的接线入孔217，如图54所示。具有可扩展架构模块化设计的新颖和经改进的灌溉控制器210允许在其它控制器中未见的控制器功能的简便和经济的扩展。 

最好由塑料其它适当材料形成的控制器外壳212被设计成能适应各种环境条件，并容纳基本单元224、基本模块221、扩展模块222和智能模块226(也称为智能扩展模块)。为了可打开地将箱体门16保持为关闭位置，铰链262对面的门边缘包括侧向向内凸起的凸缘266，其中开口270在从后部箱体部分214的前边缘向前凸起的翼片268中形成。在将凸缘266从开口270中解锁之后，箱体门216绕铰链262打开，以显露可移动和可编程的控制面板220，该面板包括输入和保持灌溉时间表的用户界面。箱体门216包含装有灯管247的窗口272。灯管247置于箱体门216上，以在箱体门216关闭时提供对发光二极管(LED)警报指示器246的直接查看。 

基本单元224实现基本的灌溉功能，并且还执行其它高级功能，并包括可移动地附在后部箱体部分214的前面的控制面板220、以及底板电路板251(参见图54和56)，该电路板永久地置于后部箱体部分中并具有与基本模块221、扩展模块222和智能模块226相连的电路。控制面板220通过枢轴耦合到后部箱体214，并可打开以进入置有包括底板电路板251的各个电气组件的内部。底板电路板251上的端块(如图57中的231a-231e所示)提供到电源线218、接地线和各种传感器输入线(在此未示出)的接口。 

本发明一实施例的一个目的是具有一个简便和直观的用户界面以输入和更改灌溉系统的多个灌溉时间表。如图53所示，控制面板220的前表面包括有助于用户连接到控制器和灌溉系统并对之编程的各种操作控件和指示器229。在该实例 中，液晶显示屏(LCD)236诸如在操作编程功能等时向用户提供视觉的信息输出。如图53所示的LED警报指示器246在例如标准扩展模块222中的站输出上检测到故障情形、或检测到控制面板微控制器220c中的编程出错时发光。LCD的发光在箱体门216关闭时通过其中的窗口272可见。 

参看图62和69，控制面板220具有包括控制面板微控制器220c的电路220b(如图69所示)，该微控制器与底板电路251通信以激活灌溉程序中所定义的灌溉功能、以及可包含于智能模块226中的其它功能。该微控制器220c经由底板电路251向基本模块221和/或扩展模块222发送命令，以根据预先编程的时间表或经由手动启动的灌溉周期来激活灌溉阀。在当前的较佳实施例中，控制面板电路220b的微控制器220c采用由东芝制造的TMP87CM20F未可知，并由5 VDC电源供电。非易失性存储器备份(EEPROM)44在线路电源中断后保持浇水时间表。 

如图68中最佳所示，本文中的底板电路251包括与控制面板220的微控制器220c通信的13个活动输入站(站12不活动)。在该实例中，这些站包括四个用于驱动阀的站输入、主阀站、雨水传感器站、接地线站、四个通信站、AC-com站、以及AC-保险丝站。从控制面板220传送到底板电路251的信息然后被分配给各个输出间格219(参见图56)，其中插入了一个或多个灌溉功能控制模块221、222和226。如图68所示，底板电路251包括：将信息传送给基本模块221的一个输出连接“模块0”；用于可接受扩展模块222的间格219的两个输出连接“模块1”和“模块2”；以及用于智能模块226的输出连接“模块3”。如下文中变得更显而易见的，扩展模块222不仅可用于表示为“模块3”的站中智能模块226处，而且各扩展模块可用于除了为基本模块221保留的“模块0”之外的任一间格219。 

控制面板220可从控制器210移除，如图55所示，用于用户的远程单机编程。在该连接中，控制面板220经由一对铰销232通过枢轴附于后部外壳部分214的前边缘上，该对铰销可释放地置于在从后部外壳部分向前凸起的翼片276内形成的孔274中。翼片276足够柔性，以使铰销释放以便控制面板220的移除，但还要足够刚性以保持和支承后部外壳上的控制面板。 

可拆卸的带状电缆228可移动地将控制面板220连接到底板电路251，以便于允许控制面板220完整地从基本单元224中移除。为了提供电源使控制面板220能不依赖于外部电源地移除和编程，在控制面板220中的凹槽234中提供电池(未示出)。这进一步提供了附加灵活性，因为例如损坏了的控制面板能用新的控制面板快速更换而无需替换整个基本单元224。该功能还使用户在作业现场安装控制器 之前就能输入程序信息。在该实例中，电池由支架型弹簧偏置元件235夹持，该元件通过摩擦力压向电池一侧以使其固定。电池经由置于弹簧偏置元件235内的指形入孔235b来简便地移除，该指形入孔235b使用户能简单地伸入一手指、轻轻地拉起弹簧元件以释放摩擦接触、并将电池从图55中所示的凹槽234中取出。弹簧偏置元件235使电池无需使用诸如螺杆的任何工具就能被夹持和/或替换，并且无需诸如插销或弹簧门等附加部件就能夹持该电池。这导致因无需附加部件(螺杆、门等)而降低制造成本。这还导致电池的简便、单手操作的取出和放入。 

复位按钮225置于控制面板220的反面，如图56所示。该复位按钮225用来使控制面板微控制器220c从可能由电气扰动导致的锁定情形中重新启动。也如图56所示的“远程”连接器239提供将无线接收器连接到灌溉控制器210的装置，并提供接线保留通道239b以引导并束缚远程连接电缆(未示出)。装备有无线控件的授权人士现在具有这种手段来手动地驱动灌溉阀、更改灌溉时间表、或灌溉控制器可执行的任何其它任务的动作。 

基本单元224依赖于基本模块221的插入才能激活任何灌溉站。该基本单元224本身并无足够的能力来控制灌溉站，因为在基本单元224内并没有用于灌溉站的驱动器或输出开关。相反，驱动器和开关装置都置于基本模块221和扩展模块222中。本发明若干实施例的一个目的是实现灵活性和成本节约。例如，现有技术基本单元中诸如微控制器或站开关的已损坏组件将需要更换整个基本单元。在一实施例中，基本模块221、扩展模块222、或智能模块226中的已损坏组件仅需将已损坏模块换出并在现场用新模块替换，这比安装一个新基本单元所需的时间少得多并且大大地节约了成本。该可扩展架构使用户能从各个扩展模块222中作选择，这些模块可包括用于实现浇水时间表的标准灌溉模块、或用于实现附加功能的智能模块。 

此外，如图58-61所示，每个模块221、222和226都在结构上相对简单，并包含类似的基本组件。图61示出扩展模块222的结构，但它也代表了基本和智能模块221和226的结构，模块包括下面部分282和上面部分284组成的外壳280，这两个部分配合在一起以装入和保护模块电路板286，且在本文中由螺丝钉288固定在一起。旋转地附于上模块外壳284的顶部的是旋转锁杆252，它用来在安装到控制器10中时将该模块安全地固定并保持到位。锁杆252具有向下突出的销轴281，它通过在上模块外壳284中形成的圆柱形套管283卡扣配合，以通过枢轴将锁杆附于上模块外壳，并包括用来将模块锁入其操作位置的向上突出锁片285。如 从图56的扩展模块222和智能模块226中所示，当锁杆252处于一旋转位置时，在此为左旋转位置，锁杆“打开”；而当锁杆处于逆时针方向旋转位置时(即诸如基本模块221所示的右侧)，锁杆处于“锁定”位置，具体地如图56A所示。为了通过摩擦力来将锁杆252保持在“锁定”和“打开”旋转位置，锁杆的下侧具有向下突出的小凸起(未示出)，它会卡扣到上模块外壳284中的相应凹槽或凹坑287内。 

如图57所示，模块插入路径237A-237D导入各个间格219，它容纳扩展模块222和智能模块226与底板电路板251的对接和电耦合。在该实例中，路径237A为基本模块221保留，且路径237B和237C用于扩展模块222，路径237D用于另一扩展模块或智能模块226。各模块221、222和226经由图59和61中示出的若干组常规弹簧按钮触点245与底板电路251电耦合和互连，这些按钮触点与底板电路51的互补常规电触片245A(参见图56)组电耦合。每个模块还包括在此为导电螺丝形式的输出端223、227和226，通过它到诸如阀和螺线管的灌溉组件的输出接线可用常规方式连接。 

在该连接中，底板电路251的电触片245A被分成与其中置入模块的每个间格219的位置相对应的多个组。在此，如图56和57所示，每个间格219的电触片245A组被载于形成为底板电路板251一部分的基本矩形舌片215A上，并滑入外壳280前端的互补槽245B(参见图56A)内以与相应的弹簧按钮触点245组电接触。通过添加扩展的基本单元224及其底板251和众多间格219来容纳其它模块应当是显而易见的。为了保护基本模块221、扩展模块222和智能模块226并将其保持于基本单元224，并可释放地将模块保持在位，模块插入路径237A-237D被底板盖250部分地覆盖，如图57所示，从而模块可被滑入模块插入路径237A-237D及间格219，以与底板电路板251耦合，如图56中最佳地示出。 

为了适当地定位模块221、222和226并将其导入间格219，每个模块都包括沿下模块外壳282形成的纵向凹槽(未示出)，它可与在后部箱体部分的底板上形成的直立导轨230匹配，如图57所示。一旦模块被插入间格219，用户就指引锁杆252从开启位置变为锁定位置。在该实例中，如在图56A中最佳所示，底板盖250具有沿前向边缘长度延伸的向下凸壁250A，它具有与插入路径237A-237D的位置相对应的开口290，并且通过它模块的锁片285可在模块锁杆252处于“开启”位置时移动。当一模块完全插到插入路径237A-237D中时，锁杆252逆时针旋转，使锁片285从与开口290的对准中移开，并移动成与该开口相邻的壁250A的后侧 邻接接合。当锁片285邻接壁250A时，模块被安全地锁定到位，并且不能将其从控制器中拉出，除非首先锁杆252旋转以使锁片与开口290对齐。 

基本模块221负责执行基本灌溉功能，诸如在预设程控时段中控制灌溉站的水流的灌溉系统阀(在此未示出)的开或关。基本模块221的当前较佳电路如图63所示。如图中可见，基本模块电路221包括具有来自底板电路板251的输入连接的总线接口，用于控制主阀和四个单独的站阀，并包含用于防雷保护的过电压保护电路。还提供阀测试电路，以使用户能评估系统的状态。如在图58中最佳示出的，基本模块221包括众多导电螺钉，用作将模块连接到灌溉站阀的输出端子223。在此，基本模块221包括多个站输出端223D-223G(最好为四个站输出端)，一个‘hot post’端223A(VT)以在安装期间测试各阀、用于主阀(MV)的端子223B和用于公用接线端(COM)的端子223C。 

彼此基本相同的扩展模块222使用户能快速简便地扩展控制器210功能的能力，而无需购买新的基本单元224。每个扩展模块222都包括三个站输出端227(在此为导电螺钉的形式，如图59所示)，在这些端子上可连接到诸如阀和螺线管的灌溉组件的输出接线。 

每个扩展模块222都包括能与基本单元224的微控制器220c通信的微控制器222b(参见图64)。通过在扩展模块222中使用微控制器，所需连接的数量、以及空间和成本降低。如图64的电路图中所示，微控制器222b能与控制面板微控制器220c通信，并控制输出站的驱动器和开关。在当前较佳的实施例中，扩展模块中采用的微控制器222b为提供与基本单元224的通信的Atmel AT-TINY12L-4微控制器，从而大大减少了模块和基本单元224之间连接的数量，同时处理到输出站的‘驱动器’。根据本发明一实施例的基本灌溉控制器210没有灌溉站，但在后来可添加用于确定位置的独立模块，并提供用于继续改进初始安装的可能更新。 

扩展模块222中的微控制器222b和基本单元224中的微控制器220c彼此依赖以进行操作。控制面板微控制器220c和扩展模块222之间的通信通过异步串行通信线(即COMMX)进行。在通信期间，数据位按100微秒的间隔传送。为了获得用于数据接收的一致时间基准，位标记以100微秒设置。因为控制面板微控制器220c与模块221和222异步运行的事实，最差可实现在单独时钟上运行的8.4毫秒的位跳动。为了确保位跳动不超过8.4微秒，控制面板微控制器220c禁用与任何其它中断功能相关联的任何中断，诸如用户的按键驱动，并仅服务手头的通信任务是有必要的。其它功能和操作应当不会受到不利的影响，因为该通信序列对每 个模块仅持续约0.5毫秒。 

较佳地，通信协议由一个负启动位、三个数据位和一个低电平有效确认组成。模块对开始位的识别提示模块读取接近每100微秒位标记的中心的站状态位。在控制面板微控制器220c完成状态位之后，控制面板微控制器释放串行通信线，并允许模块通过下拉串行通信线来确认数据接收。 

扩展模块222中的微控制器222b查看所接收的数据，它包含有关应激活或停用连接于该模块的哪个灌溉站的信息。在较佳形式中，微控制器222b在实际作出对灌溉站输出的改变之前接收三个具有相同信息的连续消息。这提供了稳健的通信实现，籍此灌溉站在噪音数据情形下不会不稳定地开关。 

控制面板微控制器220c通过底板电路251以1秒钟的间隔向每个扩展模块222发送灌溉站数据，从而确保每1秒用灌溉站数据来刷新每个扩展模块222中的每个微控制器222b。扩展模块222中的微控制器222b还包括一超时机制。微控制器222b内的定时器和微控制器固件中的中断服务例程用来创建每几百毫秒一个重复的内部时钟报时信号，该报时信号又使计数器递增以跟踪秒钟。该时钟报时信号和计数器用来测量间隔时间差，因为上一有效通信分组由模块微控制器222b从控制面板微控制器220c接收。如果该时间间隔差超过5秒，则扩展模块中的微控制器222b判定严重的通信故障已发生，且微控制器222b停用与之相连的所有灌溉站输出。 

每当控制面板微控制器220c向扩展模块222发送灌溉站数据时，扩展模块222中的微控制器222b将用一确认位来作出响应。该确认位由位控制器222b在接收到串行通信中的站状态位之后立即传送。如果控制面板位控制器220c未接收到确认位，则表示模块未安装于间格219的特定路径237A-237D上。在与间格219中的每个连接器通信之后，控制面板微控制器220c将知道哪些路径上安装了模块，而哪些未安装。控制面板微控制器220c的固件将使该信息与之相关，以确定哪些灌溉站对灌溉程序是有效可用的。如果用户尝试编程不存在的灌溉站，则固件将通过显示诸如“无模块”的消息来警告用户。 

扩展模块222的弹簧按钮触点245与例如如图59所示的底板电路251中形成的互补触片组245a配合。底板触片245a传送功率和数据信号，并以这样的方式排列成组：当模块插入间格时功率信号在数据线之前建立电路连接。用这种方式，模块的微控制器功率将在任何电压出现在数据线上之前稳定。在向数据线施加电压之前使模块微控制器的功率稳定防止模块中的微控制器锁定，或在其输入/输出引脚上过载其额定电流。这允许模块在间格219中插拔，而无需首先与控制器210的剩 余部分断电。模块化控制器210的许多实施例在行业中是新颖的，因为在模块中使用微控制器的其它模块化灌溉控制器在插拔任何模块之前必须首先断电。此外，控制面板微控制器220c中的固件能处理灌溉站的动态出现和消失，而无需重新开始或重新启动该固件。这使通过固件连续校验是否安装了与每个灌溉站相对应的模块成为可能。对于被检测为不可用的站，该固件会禁止用户启用该站。此外，它通过显示诸如“无模块”的消息来警告用户该站不可用。 

如图64和66所示，用于使扩展模块222耦合到底板251的相应连接片245A组的一组弹簧按钮触点245包括两个AC电源线连接、一接地线连接、以及一数据通信信号线连接。底板电路251的相应引脚分配如图66和68所示，且相应信号如下：1-接地、2-AC COM、3-AC HOT和4-COMM-1(或2或3，取决于模块置于哪个间格19并如图64示为“COMM X”)。 

控制面板微控制器220c与各扩展模块222和智能模块226之间的通信通过串行通信线进行，使扩展或智能模块所插入的特定模块插入路径237A-237D并无差异。因而，如果插入路径237B中的扩展模块出了故障并需要替换，则该模块的移除对插入路径237C和/或237D中剩余模块的操作没有影响。 

如果如图69所示的控制面板电路220b检测到一个或多个扩展模块222的出现，则控制面板微控制器22c向每个模块分配一缺省标识，并查询该模块以标识其功能。一旦通信时，扩展模块222协同控制面板微控制器220c一起工作，以实现所编程的功能。例如，扩展模块222可向基本单元224通知各种条件，诸如温度、湿度、雨量计读数、地面湿度等。基本单元224还包含基本的灌溉时间表，并被编程为基于从扩展模块222接收的数据来调节灌溉时间表。尽管扩展模块222使基本单元224能改变以允许诸如对气象情况来作调节的高级功能，但扩展模块222和基本单元224都不能调节和改变它们自己。 

各种智能模块226可用来执行各种功能，将灌溉控制器210的功能扩展到超过其基本灌溉功能。在该实例中，如图65所示的智能模块电路包括与在扩展模块222中采用的相同类型的微控制器222c。这些和其它类型的微控制器可在智能模块222中采用，并可用来执行多种功能，诸如：成为沿接线向螺线管传送DC脉冲的锁定螺线管模块；向阀发送信号的无线模块；翻译来自控制器10的指示何时应开关阀的命令的解码器模块；接受来自传感器的输入并向控制器210提供有关环境条件、天气等信息的输入模块；包含诸如循环和浸泡等的额外功能的功能模块；向户主、警报公司等传送故障情况的警报模块；与自动施肥系统相连并允许灌溉控制器 210自动施肥的施肥模块；接收蒸发蒸腾数据或天气情况、并允许控制器210相应地调节灌溉的蒸发蒸腾模块；将控制器210连接到其它信道和/或包括互联网等网络的通信模块。 

与扩展模块222一样，智能模块226具有与底板电路251的一组相应常规连接引脚245A配合的一组常规弹簧按钮触点245。在该实例中，如在图65和67中最佳示出地，每个智能模块226都包括一个接地连接、两个AC电源线连接、以及两个数据通信信号连接。如图67和68所示，用于智能模块226(在图68中成为“模块3”)的底板电路251的互补组连接引脚245A具有相应信号的引脚分配如下：1-接地，2-AC COM，3-AC HOT，4-COMM-X和5-COMM-4。 

智能模块226使用在此示为COMM4的专用线，以向控制面板微控制器220c传送其出现和标识。该COMM4连接在警报单元224的最右侧槽230D中提供，使插入其中的模块能访问该附加通信信号。智能模块226还可用相似方式将异步串行通信线COMMX用于扩展模块222。此外，如果智能模块226需要与基本单元224扩展的双向通信，则它可通过编程至智能模块226的微处理器和基本单元224的微处理器内的基于软件的通信协议实现之。此外，如果需要的话，底板电路板251可被更改成包括附加间格219，用于仅通过添加具有-COMM-4条与控制面板微控制器220c双向通信的通信线的间格、和/或4条通过添加COMM-到扩展模块222所安装的一个或多个间格219的接线，来容纳附加的智能模块226。 

值得注意，可扩展架构模块化设计允许智能模块226和基本单元224之间的通信，使所有的智能功能在智能模块226中而非基本单元224中实现。在此具有如图65所示电路的智能模块226允许基本单元224的能力被更新成包括新的和不同的功能，而无需替换基本单元224。例如，智能模块226通过允许基本单元224与诸如家庭保安公司的外部用户相连来提供灵活性，以在喷淋器不工作时向外部用户报警。智能模块226可被编程为提供一警报，因为阀未激活而有坏的螺线管。自动施肥的情形中，智能模块226可与户主、园丁等相连，以提供对情况的更新。 

为了预防控制面板微控制器220c的故障，设有允许扩展模块222和智能模块226都知道该故障的机制。控制面板微控制器220c基于一频率与各模块通信。这允许模块检测通信的的丢失。实际上，该动作与监视计时器的相似。当控制面板微控制器220c有效时，扩展模块222执行从控制面板微控制器220c实时接收的命令。然而，如果有大于期望值的通信间隙，则扩展模块的微控制器222b将其解释成控制面板微控制器220c故障，并立即关断任何浇水动作或其它功能，直到监视状态 得到适当地恢复。对于发送给扩展模块222的每个命令，扩展模块222用一确认作出响应。缺少该确认是告知控制面板微控制器220c：模块已有硬件或软件故障。注意，这使扩展模块222置于哪个间格219并无差异，灌溉站接线与哪条输出端227相连也无差异。控制面板220的微控制器220c监视间格219中扩展模块222的存在与否，并结合扩展模块的微控制器222b来仅向所检测到的灌溉站发送控制信号。这样，就不要求任一特定间格219包括扩展模块226，从而允许用户甚至在控制器210通电并工作时以随机顺序插拔模块。 

除了标为A、B和C并存储在非易失性EEPROM 44中的正常灌溉程序组，控制器210还包含承包人的缺省程序组。该承包人的缺省程序组被存储在非易失性EEPROM 44中与运行程序组分开的位置上。A、B和C的灌溉程序通过用户界面229输入。菜单选择可用于将该组灌溉程序存储到EEPROM44中，作为承包人的缺省程序组。然后，因为有备份副本，所以用户可对程序A、B和C作改变而不用关心会使灌溉程序出错。此外，有经验的灌溉专家可输入一组程序，并将它们存储为承包人的缺省程序组。菜单选择可用于从EEPROM44中重新调用承包人的缺省程序组，并替换正常的灌溉程序组A、B和C。这允许用户快速和简便地恢复已知的工作灌溉时间表。本行业中的其它灌溉控制器具有带用户可重新调用的固定程序设置的一组工厂缺省值，但不能存储和重新调用对每个现场定制的一组灌溉程序。 

通常，承包人缺省程序组是通常由承包人在安装期间已相关于工厂缺省更改的程序组，并且最好是现场专用的。在一实施例中，承包人将该定制程序保存为一组可重新调用的缺省程序。因而，如果用户更改由承包人输入的程序，则如果用户对所作改变不满意就能重新调用承包人缺省。在现有技术控制器中，用户只能重新调用工厂缺省，并且必须重新编程控制器以使其回到承包人所设置的定制状态。通过有能力来重新调用该定制的承包人缺省程序，用户能简便地回到程序在安装时设定的定制状态。通常，承包人缺省程序可被称为经更改缺省程序，它明确地并非是工厂缺省。提供了附加的存储器空间，以能存储除运行程序组之外的工厂缺省和承包人缺省。 

在其它实施例中，承包人/用户可设置一承包人缺省程序、保存之、然后对该承包人缺省作进一步改变使运行程序为经更改的承包人缺省程序。然后，用户指示控制器在一设定时间段(几天、几小时等)后重新调用所存储的承包人缺省程序。在操作时，控制器执行运行程序达设定时段(例如30天)，然后控制器自动停止使 用运行程序并回到所存储的承包人缺省程序。该功能可用于这样的情形：植入了新草，且新草开始时有浇水需要直到它长出草根并扎根到土壤中。随后，草的浇水需要将改变。在本示例中，承包人将更改工厂缺省以产生将匹配一旦草已长好的30天后草的浇水需求。承包人将该程序组保存为承包人缺省，然后进一步更改这些程序以生成将满足草的当前浇水需求的运行程序，并将运行程序的过期日设置为30天。30天之后，控制器停止使用运行程序并重新调用承包人缺省，以用作运行程序(同时继续保存以备在用户更改运行程序且对更改后的程序不满意时重新调用的承包人缺省)。有利的是，该实施例允许控制器编程中的更大灵活性和对用户的更大便利，此时用户知道可重新调用安装时定制的一组程序，而这与只能重新调用不是现场专用的工厂缺省相反。 

尽管在此所揭示的本发明已通过其特定实施例、示例和应用进行了描述，但可由本领域技术人员作许多更改和变化，而不背离权利要求所阐述的本发明的范围。 

Claims (29)

1.一种用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：

外壳；

电连接器，与外壳连接并适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置之一，每个扩展模块安装位置与执行所存储的灌溉程序的模块化灌溉控制器的控制单元电耦合；

外壳内的并与电连接器耦合的微控制器；

所述微控制器适于：

确定扩展模块已与一个扩展模块安装位置相连；以及

向控制单元传送信号以向控制单元指示扩展模块的出现。

2.如权利要求1所述的扩展模块，其特征在于，所述微控制器适于：

确定所述扩展模块已连接到所述多个扩展模块安装位置的哪一个；以及

向所述控制单元传送所述信号，所述信号还指示所述扩展模块已安装到哪个扩展模块安装位置。

3.如权利要求1所述的扩展模块，其特征在于，所述信号包括一宣告消息。

4.如权利要求1所述的扩展模块，其特征在于，所述微控制器适于在电连接器的输入处检测脉冲代码调制信号，并使用所述脉冲代码调制信号来确定所述扩展模块已连接到所述多个扩展模块安装位置的哪一个。

5.如权利要求1所述的扩展模块，其特征在于，所述微控制器适于在电连接器的输入处检测电压信号和频率信号，并使用这些信号来确定所述扩展模块已连接到所述多个扩展模块安装位置的哪一个。

6.如权利要求1所述的扩展模块，其特征在于，还包括耦合到电连接器输入的电容器，其中所述微控制器适于在电连接器的输入处使用电容器及电阻的时间常数，以确定所述扩展模块已连接到所述多个扩展模块安装位置的哪一个。

7.一种用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：

外壳；

电连接器，与外壳耦合并适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置之一，所述模块化灌溉控制器具有一控制器外壳，其中所述外壳包含在所述控制器外壳中，每个扩展模块安装位置与执行所存储灌溉程序的模块化灌溉控制器的控制单元电耦合；

外壳内的并与电连接器耦合的微控制器，所述微控制器适于：

确定扩展模块已与一个扩展模块安装位置相连；以及

向控制单元传送信号以向控制单元指示扩展模块的出现；

与外壳和微控制器耦合的视觉指示器，其中所述视觉指示器的至少一部分在外壳外可见并指示包含在所述控制器外壳中的所述扩展模块的状态。

8.如权利要求7所述的扩展模块，其特征在于，还包括：

外壳内的并与微控制器耦合的驱动电路；以及

与所述驱动电路耦合的输出连接器，所述输出连接器适于电耦合到至少一个灌溉阀。

9.如权利要求7所述的扩展模块，其特征在于，所述视觉指示器包括一发光器件。

10.如权利要求9所述的扩展模块，其特征在于，所述微控制器适于间断地点亮发光器件以指示所述扩展模块的状态。

11.如权利要求7所述的扩展模块，其特征在于，所述视觉指示器包括一发光二极管。

12.如权利要求7所述的扩展模块，其特征在于，所述视觉指示器包括一显示屏。

13.如权利要求7所述的扩展模块，其特征在于，还包括与微控制器和视觉指示器耦合的驱动器，所述驱动器适合响应于来自所述微控制器的命令来操作所述视觉指示器。

14.一种用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：

外壳；

电连接器，与外壳连接并适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置之一，所述模块化灌溉控制器具有一控制器外壳，其中所述外壳包含在所述控制器外壳中，每个扩展模块安装位置与执行所存储灌溉程序的模块化灌溉控制器的控制单元电耦合；

外壳内的并与电连接器耦合的微控制器，所述微控制器适于：

确定扩展模块已与一个扩展模块安装位置相连；以及

向控制单元传送信号以向控制单元指示扩展模块的出现；

与外壳和微控制器耦合的听觉指示器，其中所述听觉指示器发出指示包含在所述控制器外壳中的扩展模块的状态的可听声。

15.如权利要求14所述的扩展模块，其特征在于，还包括：

外壳内的并与微控制器耦合的驱动电路；以及

与所述驱动电路耦合的输出连接器，所述输出连接器适于电耦合到至少一个灌溉阀。

16.一种用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：

外壳；

电连接器，与外壳连接并适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置的任一个，每个扩展模块安装位置与执行所存储灌溉程序的模块化灌溉控制器的控制单元电耦合；

外壳内的并与电连接器耦合的微控制器，所述微控制器适于：

确定扩展模块已与一个扩展模块安装位置相连；以及

向控制单元传送信号以向控制单元指示扩展模块的出现；

与外壳和微控制器耦合的输入设备，所述输入设备适合响应于用户对输入设备的操作向微控制器发送一信号。

17.如权利要求16所述的扩展模块，其特征在于，所述输入设备包括从按键和按钮组成的组中选择的设备。

18.如权利要求16所述的扩展模块，其特征在于，还包括耦合到所述微控制器的显示屏。

19.一种用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：

外壳；

电连接器，适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置的任一个，每个扩展模块安装位置与适于执行所存储灌溉程序的控制单元电耦合；以及

外壳内的并与电连接器耦合的微控制器，所述微控制器适于：

向控制单元传送命令，这些命令使控制单元向用户显示文本信息；

所述微控制器还适于：

确定扩展模块已与一个扩展模块安装位置相连；以及

向控制单元传送信号以向控制单元指示扩展模块的出现。

20.如权利要求19所述的扩展模块，其特征在于，所述微控制器适于接收用户响应于所显示文本信息输入的指示消息。

21.一种用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：

外壳；

电连接器，适于可移动地连接到模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置之一，每个扩展模块安装位置与执行所存储灌溉程序的控制单元电耦合；以及

外壳内的并与电连接器耦合的微控制器，所述微控制器适于与控制单元一起运行；

其中所述微控制器适于：

向控制单元传送验证请求；

从控制单元接收对所述验证请求的响应；并

基于所述响应确定控制单元是否被授权与所述微控制器一起运行；

所述微控制器还适于：

确定扩展模块已与一个扩展模块安装位置相连；以及

向控制单元传送信号以向控制单元指示扩展模块的出现。

22.如权利要求21所述的扩展模块，其特征在于，所述扩展模块包括用于根据从所述控制单元接收的控制信号驱动灌溉阀的驱动电路。

23.如权利要求21所述的扩展模块，其特征在于，所述响应包括基于处理所述验证请求的结果。

24.如权利要求21所述的扩展模块，其特征在于，所述响应包括基于处理由所述控制单元产生的数字的第一结果。

25.如权利要求24所述的扩展模块，其特征在于，所述微控制器适于处理所述数字，以产生第二结果并比较所述第一和第二结果以确定所述控制单元是否被授权与所述微控制器一起运行。

26.如权利要求21所述的扩展模块，其特征在于，所述响应包括一预定消息。

27.一种用于模块化灌溉控制器的扩展模块，包括：

外壳，其一个表面适于与模块化灌溉控制器的多个扩展模块安装位置之一接触，每个扩展模块安装位置与执行所存储灌溉程序的模块化灌溉控制器的控制单元电耦合；

耦合到所述表面的电连接器，适于可移动地连接到多个扩展模块安装位置之一；

外壳内的驱动电路，适于根据从控制单元接收的控制信号驱动灌溉阀；

从所述表面基本上垂直地延伸的导杆，所述导杆适于插入在扩展模块安装位置中形成的相应导孔；

从所述表面基本上垂直地延伸的翼片，所述翼片具有在其远端形成的凸起，翼片适于插入在扩展模块安装位置中形成的相应翼片孔使凸起位于翼片孔周围的边缘之下；以及

外壳内的并与电连接器耦合的微控制器，所述微控制器适于：

确定扩展模块已与一个扩展模块安装位置相连；以及

向控制单元传送信号以向控制单元指示扩展模块的出现。

28.如权利要求27所述的扩展模块，其特征在于，

所述微控制器还与驱动电路耦合。

29.如权利要求27所述的扩展模块，其特征在于，所述外壳包括露出所述翼片一部分的开口，所述翼片部分被配置成在向翼片的所述部分施加力之后侧向移动，同时将扩展模块定位于扩展模块安装位置，使所述凸起在插入后越过翼片孔外围的边缘。

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