CN207424597U - 基于ZigBee技术的农场智能化灌溉系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于ZigBee的无线传感网络的智能化自动灌溉系统，信息采集及控制技术领域，包括单片机模块、数据存储器的扩展电路、I/O扩展电路、温湿度传感器电路、ZigBee电路模块、报警模块和显示模块；本实用新型由温湿度传感器采集影响农作物生长的土壤温湿度值，将测量信息进行数模转换之后传送至单片机，单片机根据阈值上下限打开或关闭灌溉电路。另外，系统测量到的土壤湿度信息通过ZigBee无线传感网络传送至ZigBee路由，再到ZigBee解调器传送到管理计算机，管理计算机对数据进行管理和分析，为提高农场管理水平提供了技术支持，本实用新型具有自动化、智能化的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测控系统，属于信息采集及控制技术领域，具体涉及一种基于ZigBee技术的农场智能化灌溉系统。
背景技术
农业是人类的“母亲产业”，没有农业就不会有人类的成长和繁衍。我国是一个拥有13亿多人口的大国，农业收入对我国国民生产总值的贡献不容小觑。我国农业正处在由传统农业向现代农业过渡的重要时期，也就是说我国农业已迈入历史发展新阶段。灌溉系统是从水源取水，通过渠道、管道及附属建筑物输水、配水至农田进行灌溉的工程系统，是农业发展的重要设施，我国在20世纪70年代以来，一直在进行灌溉系统的研究，发现土壤湿度与农作物产量以及生长发育有很大关系，合理的土壤灌溉方式有助于提高农作物的产量，而传统的灌溉模式以人工劳作、大水漫灌为主，造成了大量的水资源浪费。
发明内容
针对上述问题，本实用新型旨在提供一种基于ZigBee的无线传感网络的智能化自动灌溉系统。系统采用单片机采集土壤湿度、温度等信息，采用ZigBee传送有效信息给路由器，再由其传送给协调器，然后主机接收并分析土壤状况，可以通过传感网实施远程控制进行灌溉，实现灌溉技术的智能化和自动化。
为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
一种基于ZigBee技术的农场智能化灌溉系统，包括测控节点、执行模块、无线传感网络、主机和电源；若干个所述测控节点通过所述无线传感网络与所述主机连接，所述电源用于向所述农场智能化灌溉系统供电；
所述测控节点包括温湿度传感器和控制器，所述温湿度传感器通过AD数模转换模块接入所述控制器的输入端，所述控制器的输出端与所述无线传感网络双向通信；
所述无线传感网络包括ZigBee终端、ZigBee路由器和ZigBee解调器，所述控制器的输出端依次与所述ZigBee终端、所述ZigBee路由器和所述ZigBee解调器连接；
所述控制器与所述执行模块连接。
更进一步地，所述执行模块包括显示器、报警器和继电器，所述控制器的输出端分别与所述显示器、所述报警器和所述继电器连接，所述继电器控制灌溉电路的通断。
更进一步地，所述控制器为AT89C51单片机。
更进一步地，所述AT89C51单片机与静态RAM芯片6116连接，所述静态RAM芯片6116用于拓展所述AT89C51单片机的RAM。
更进一步地，所述ZigBee终端为CC2530射频模块，所述CC2530射频模块的芯片上设有20个输入输出引脚，所述输入输出引脚与两个带有12个引脚的双排插座相连。
更进一步地，所述温湿度传感器的型号为DHT11。
相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：本实用新型由温湿度传感器采集影响农作物生长的土壤温湿度值，将测量信息进行数模转换之后传送至单片机，单片机判断土壤湿度值小于设置阈值下限时，启动继电器控制灌溉电路进行灌溉，当土壤湿度大于设置阈值上限时，关闭灌溉电路。另外，系统测量到的土壤湿度信息通过无线传感网络传送至ZigBee路由器，再到ZigBee解调器传送到管理计算机，管理计算机对数据进行管理和分析，为提高农场管理水平提供了技术支持。本实用新型与目前的人工灌溉方式和人工控制的灌溉系统相比，具有自动化、智能化的优点。
附图说明
图1为本实用新型的系统工作流程示意图；
图2为本实用新型的测控节点结构框图；
图3为本实用新型的单片机最小系统；
图4为本实用新型的数据存储器扩展电路；
图5为本实用新型的I/O扩展电路；
图6为本实用新型的温湿度传感器电路；
图7为本实用新型的CC2530电路图；
图8为本实用新型的报警电路；
图9为本实用新型的液晶显示电路；
图10为本实用新型的主程序流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细描述。
实施例1
如图1～10所示的本实施例的一种基于ZigBee技术的农场智能化灌溉系统，包括测控节点、执行模块、无线传感网络、主机和电源；如图1所示，若干个测控节点通过无线传感网络与主机连接，电源用于向整个农场智能化灌溉系统供电；主机作为管理计算机将收集到的系统测量到的土壤湿度信息进行管理和分析，为提高农场管理水平提供技术支持。
如图2所示的测控节点结构框图，测控节点包括温湿度传感器和控制器，温湿度传感器通过AD数模转换模块接入控制器的输入端，控制器的输出端与无线传感网络双向通信。
无线传感网络包括ZigBee终端、ZigBee路由器和ZigBee解调器，控制器的输出端依次与ZigBee终端、ZigBee路由器和ZigBee解调器连接。
控制器与执行模块连接，执行模块包括显示器、报警器和继电器，控制器的输出端分别与显示器、报警器和继电器连接，继电器控制灌溉电路的通断。
在本实施例中，控制器采用爱特梅尔89系列的单片机AT89C51，单片机最小系统连接图如图3所示。由于AT89C51单片机只有128字节的数据RAM，本专利中需用到更多的RAM，所以需要片外扩展。扩展RAM芯片一般采用静态RAM，本专利采用6116，6116的存储容量为8x2k。P0口作为数据总线使用，地址锁存器选用74LS373，电路如图4所示。
AT89C51单片机有4个并行I/O端口，P0口用于低8位的地址总线和复用数据总线，P2口用于高8位的地址总线，P3口是多功能口，本专利所需要的并行I/O端口不够用，需要扩展I/O口，采用8155芯片即可。8155HC有8位的A口、8位的B口和6位的C口这3个并行端口，以及一个地址锁存器，可以进行I/O口扩展，电路如图5所示。
温湿度传感器DHT11芯片内部包括一个电阻感湿器件和一个温度测量器件，采用专用的采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有很高的可靠性和优异的稳定性，可以连接到8位微控制器。每个DHT11温湿度传感器的校准系数以OTP存储器中的程序的形式存储，也具有尺寸小、功耗低，传输距离远等显著的优点，连接方便快捷，还可根据用户需要提供特殊包装。温湿度传感器DHT11上电时的稳压电源电压是3至5.5V，当上电后，需等待1秒过渡不稳定状态，不发送任何指令。在电源引脚VCC和GND之间添加一个100pF的电容，用于去耦滤波。DHT11数据传输端口和单片机的P1.0引脚相连。温湿度传感器电路连接如图6所示。
ZigBee终端为CC2530射频模块，CC2530最小系统电路如图7所示，其中C2到C5都是主导芯片工作电压滤波电容，通过滤波电容可以降低主导芯片工作电压的纹波指数，使系统供电更加地稳定安全。由于CC2530预留了20个输入输出引脚，因此还需要两个12个引脚的双排插座与其相连接。P1和P2是两个12个引脚的双排插座，这两个双排插座与CC2530的输入输出引脚相连作为CC2530与其他电路的接口。
当温湿度传感器检测到的温湿度信息超过设定阈值时，报警器报警。报警电路如图8所示。使用1602液晶显示屏来显示测量到的温湿度值，单片机的P0.0～P0.7口与LCD1602的D0～D7相连，另外单片机的P2.0～P2.2分别与LCD1602的RS、R/W及E相连。液晶显示电路如图9所示。
测控节点主流程图如图10所示，根据传感器所采集到的数据进行判断，判断土壤湿度值小于设置阈值下限时，启动继电器控制灌溉电路进行灌溉，当土壤湿度大于设置阈值上限时，关闭灌溉电路，同时当测量湿度值小于设定阈值时启动报警。
在本发明中，采集土壤温湿度信息、对比阈值及执行操作都是由监测节点的单片机系统完成的，所以监测节点可独立实现智能灌溉的控制，在ZigBee通信故障情况下不影响各个节点的工作状态，即“节点智能化设计”。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
Claims (6)
1.一种基于ZigBee技术的农场智能化灌溉系统，其特征在于，包括测控节点、执行模块、无线传感网络、主机和电源；若干个所述测控节点通过所述无线传感网络与所述主机连接，所述电源用于向所述农场智能化灌溉系统供电；
所述测控节点包括温湿度传感器和控制器，所述温湿度传感器通过AD数模转换模块接入所述控制器的输入端，所述控制器的输出端与所述无线传感网络双向通信；
所述无线传感网络包括ZigBee终端、ZigBee路由器和ZigBee解调器，所述控制器的输出端依次与所述ZigBee终端、所述ZigBee路由器和所述ZigBee解调器连接；
所述控制器与所述执行模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的农场智能化灌溉系统，其特征在于，所述执行模块包括显示器、报警器和继电器，所述控制器的输出端分别与所述显示器、所述报警器和所述继电器连接，所述继电器控制灌溉电路的通断。
3.根据权利要求1或2所述的基于ZigBee技术的农场智能化灌溉系统，其特征在于，所述控制器为AT89C51单片机。
4.根据权利要求3所述的基于ZigBee技术的农场智能化灌溉系统，其特征在于，所述AT89C51单片机与静态RAM芯片6116连接，所述静态RAM芯片6116用于拓展所述AT89C51单片机的RAM。
5.根据权利要求4所述的基于ZigBee技术的农场智能化灌溉系统，其特征在于，所述ZigBee终端为CC2530射频模块，所述CC2530射频模块的芯片上设有20个输入输出引脚，所述输入输出引脚与两个带有12个引脚的双排插座相连。
6.根据权利要求4或5所述的基于ZigBee技术的农场智能化灌溉系统，其特征在于，所述温湿度传感器的型号为DHT11。
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| CN201721520245.2U CN207424597U (zh) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 基于ZigBee技术的农场智能化灌溉系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114982605A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-09-02 | 河南绿登信息科技有限公司 | 一种农田灌溉的智能控制系统及控制方法 |
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