CN203985368U - 一种智能农田浇灌系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种智能农田浇灌系统，包括射频卡模块、主控模块、电量测量模块和GPRS模块，所述射频卡模块、电量测量模块和GPRS模块皆与主控模块互相连接，所述主控模块连有水泵开关，所述电量测量模块连有数码管，所述主控模块由单片机及外设器件组成；该智能农田浇灌系统可扩展性较强、可计量用水量、系统结构简单、工作效率高、人力投资较少，且能够保护财产安全和杜绝拖欠水费。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能农田浇灌系统。
背景技术
传统的农田浇灌方式需要专人看管机井浪费人力，收费时又经常遇到困难。因此，需要一套方便快捷的智能浇灌系统来解决这些问题。系统使用FM1702SL射频芯片实现读写IC卡的射频通信，通过电量芯片ADE7758把用水量转换为电量方便的实现用水量的扣费。以微处理器PIC24FJ64GA006为核心通过对寄存器的读写控制来实现智能浇灌的目的，并通过GPRS模块实现与数据中心的通信，保证了该系统的安全性。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种可扩展性较强、可计量用水量、系统结构简单、工作效率高、人力投资较少，且能够保护财产安全和杜绝拖欠水费的智能农田浇灌系统。
为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种智能农田浇灌系统，包括射频卡模块、主控模块、电量测量模块和GPRS模块，GPRS模块是一个集成化的模块，通过购买现成的GPRS模块SIM900外加一些外围电路来实现无线通信，所述射频卡模块、电量测量模块和GPRS模块皆与主控模块互相连接，所述主控模块连有水泵开关，所述电量测量模块连有数码管，所述主控模块由单片机及外设器件组成，主控芯片的单片机为microchip公司的PIC18F14K50单片机，通过它的丰富的接口，可以方便的与各个模块通信，高性能的RISCCPU，灵活的振荡器结构，以及低功耗管理，这些特性可以很好的完成浇灌系统工作。
作为优选，所述射频模块为射频卡读写器，可进行IC卡的读取。
作为优选，所述外设器件为串行EEPROM、移位寄存器、显示驱动器或A/D转换器等。
作为优选，所述射频通信模块采用FM1702SL芯片，FM1702SL是复旦微电子股份有限公司设计的基于ISO14443标准的非接触式读卡机芯片，支持13. 56MHz频率下的TYPEA非接触通信协议，支持多种加密算法，支持SPI接口模式，可以方便的与主控芯片通信。
作为优选，所述电量测量模块采用ADE7758芯片，ADE7758是美国ADI公司开发的一种体积小、动态范围可达1000:1的新型电能测量集成电路，它具有数字积分、数字滤波和实用电能监测、计量等功能。
本实用新型的有益效果是：由于设置有射频卡模块，能够将相应的IC卡数据反馈至主控模块中，由于设置有主控模块，能够进行IC卡的读取和验证，并进行水泵开关的控制，由于设置有电量测量模块，能够计量水泵的用电量，并在数码管上显示，由于设置有GPRS模块，能够上传用户的IC卡信息。
附图说明
图1为本实用新型一种智能农田浇灌系统的示意图。
图2为本实用新型一种智能农田浇灌系统的射频卡模块发射接收电路图。
图3为本实用新型一种智能农田浇灌系统的软件流程图。
具体实施方式
参阅图1所示，种智能农田浇灌系统，包括射频卡模块、主控模块、电量测量模块和GPRS模块，所述射频卡模块、电量测量模块和GPRS模块皆与主控模块互相连接，所述主控模块连有水泵开关，所述电量测量模块连有数码管，所述主控模块由单片机及外设器件组成。
所述射频模块为射频卡读写器。
所述外设器件为串行EEPROM、移位寄存器、显示驱动器或A/D转换器等，本设计使用PIC18F14K50的SPI接口和射频芯片、电量芯片进行通信，SPI模式允许同时同步发送和接收8位数据，使用以下4个引脚来实现通信：串行数据输出(SDO)，串行数据输入(SDI)，串行时钟(SCK)，从选择(NSS)。
所述射频通信模块采用FM1702SL芯片，FM1702SL芯片的SPI管脚与主控芯片的SPI管脚相连，RSTPD是FM1702SL硬件复位管脚，当系统上电或者FM1702SL出现异常情况时，主控芯片给RSTPD管脚上输入一个大于512个时钟周期的低电平即可硬件复位FM1702SL，IRQ是FM1702SL中断使能管脚，给主控芯片提供中断信号，标识FM1702SL执行完一个完整命令。
参阅图2所示，FM1702SL芯片的TX1和TX2管脚是用来发射调制过的13. 56MHz载波信号，辅助几个无源器件来匹配和滤波就可以直接驱动天线，RX管脚用来接收卡片发出的信号，FM1702SL采用了正交解调电路来解调RX管脚上的ISO14443标准的副载波信号,。
所述电量测量模块采用ADE7758芯片，ADE7758通过SPI方式与主控芯片通信，通过计量电量来实现用水量的计量。
在模块上电之前，要确保模块外围电路接口连接正确，无短路等异常情况以免损坏模块，通过PWRKEY键给模块开机，然后读取模块STATUS脚判断是否开机，通过串口发送大写AT\r去同步波特率，SIM900通过它的串口与主控芯片进行通信，使浇灌系统连接到数据中心通信，同步用户IC卡信息，来防止复制卡片，恶意修改卡片信息等不安全行为。
参阅图3所示，智能浇灌系统的软件设计包括系统各个模块的初始化，通信程序，射频卡的读写，智能浇灌系统底层软件可在PIC开发工具下用C语言编写，具体流程为先对各个端口进行初始化，再由主控芯片发送命令对各个模块进行初始化，主控芯片接收到初始化成功的信息后，等待接收用户卡片送来的卡片操作命令，接收到操作命令后，主控芯片发送射频卡处理命令到FM1702SL，同时GPRS模块和电量测量模块也根据主控芯片发送来的命令进行相关操作。
智能浇灌系统由用水管理软件、主控模块、射频通信模块、电量测量模块、GPRS模块以及外围电路组成，管理人员通过用水管理软件以及射频卡读写器进行开卡，充值等操作，充值成功后，用户使用IC卡在读卡区域刷卡，系统读取IC卡信息并通过GPRS模块和数据中心通信，验证当前IC卡的卡片信息和数据中心存储的是否一致，系统接收数据中心返回的信息并做出判断。当卡片信息不一致时，系统对卡片进行停卡操作，用户需要去管理中心重新激活卡片才能使用。当卡片信息一致并且有余额的情况下，主控模块打开水泵开关，水泵开始抽水，同时电量测量模块开始计量水泵的用电量，并在数码管上显示，在当前用户浇灌过程中，有其他用户来刷卡取水，浇灌系统不做任何反应继续执行当前用户的取水操作。当前用户浇灌完后再刷一次卡，主控模块通过读取IC卡的扇区信息，判断该用户为当前开泵取水用户，然后执行关水泵操作抽水停止，电量计量结束同时停止IC卡扣费，并通过GPRS模块上传该用户的卡片信息。
射频卡片的具体操作流程为：
寻卡、防冲突、选卡、密码认证、读写卡片和停止卡片。
(1)寻卡
寻卡操作通过FM1702SL发送寻卡命令Request，当在天线覆盖范围内出现M1卡片，M1卡片回应Request命令，给读写器返回Request应答信号。
(2)防冲突
如果在读写器的工作范围内出现了多张M1卡，通过防冲突算法AntiColl可以区别出其中的一张卡片，读回卡片全球唯一的系列号并进行其他相关操作，没被选定的卡片转入等待状态，等待新的寻卡命令。
(3)选卡
通过发送选卡Select Card命令，读写器可以选定一张M1卡并进行密码认证以及后续操作。可以通过判断卡片返回的应答信号来判断卡片是否选择成功。
(4)密码认证
选卡成功后，读写器指定要读写的M1卡的某个扇区，发送Authentication命令，进行相应的三次握手认证，当认证成功后，可以对相应的M1卡扇区进行读写操作。
(5)读写卡片
当对某个扇区的密码认证操作成功之后，就可以对M1卡片的密码认证扇区的某个块进行读写。通过对选定扇区的第四个块的写操作可以修改这个扇区的密码，从而实现“一卡通”的功能。
(6)停止卡片
卡片读写完成后，发送MICARD Halt命令，终止卡片，表示本次操作完成。
GPRS模块软件流程为：
SIM900模块开机后执行下面初始化流程：
AT //测试串口通讯是否正常
OK
AT+CPIN? //查询S工M卡是否READY
+CPIN:READY
OK
AT十CSQ //查询CSQ
+CSQ:18, 0
OK
AT+CREG? //是否已注册到GSM网络
+CREG:0, 1
OK
AT+CGATT? //是否已附着GPRS服务
+CGATT:1
OK
本实用新型的有益效果是：由于设置有射频卡模块，能够将相应的IC卡数据反馈至主控模块中，由于设置有主控模块，能够进行IC卡的读取和验证，并进行水泵开关的控制，由于设置有电量测量模块，能够计量水泵的用电量，并在数码管上显示，由于设置有GPRS模块，能够上传用户的IC卡信息。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新保护范围为准。
Claims (5)
1.一种智能农田浇灌系统，其特征在于：包括射频卡模块、主控模块、电量测量模块和GPRS模块，所述射频卡模块、电量测量模块和GPRS模块皆与主控模块互相连接，所述主控模块连有水泵开关，所述电量测量模块连有数码管，所述主控模块由单片机及外设器件组成。
2.根据权利要求1所述的智能农田浇灌系统，其特征在于：所述射频模块为射频卡读写器。
3.根据权利要求1所述的智能农田浇灌系统，其特征在于：所述外设器件为串行EEPROM、移位寄存器、显示驱动器或A/D转换器等。
4.根据权利要求1所述的智能农田浇灌系统，其特征在于：所述射频通信模块采用FM1702SL芯片。
5.根据权利要求1所述的智能农田浇灌系统，其特征在于：所述电量测量模块采用ADE7758芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420454365.7U CN203985368U (zh) | 2014-08-13 | 2014-08-13 | 一种智能农田浇灌系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201420454365.7U CN203985368U (zh) | 2014-08-13 | 2014-08-13 | 一种智能农田浇灌系统 |
Publications (1)
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| CN203985368U true CN203985368U (zh) | 2014-12-10 |
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| CN (1) | CN203985368U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106718690A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-31 | 广西大学 | 一种智能农田浇灌系统 |
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2014
- 2014-08-13 CN CN201420454365.7U patent/CN203985368U/zh not_active Expired - Fee Related
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