CN208689394U - 应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器，包括控制器和分别与控制器相连接的GPRS通信模块、总控继电器、LED补光灯、空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器和多个输出继电器；所述GPRS通信模块与手持终端无线连接；控制器的主控芯片的IO管脚分别连接三个LED驱动器；每个所述LED驱动器分别连接相对应的补光灯；补光灯为多种颜色的LED灯带；能实现自动控制，通过传感器实时采集种植植物的生长环境参数，控制器根据植物的生长环境参数，自动控制补水电机、补液电机、直流风扇和补光灯进行补水、通风和补光；根据所种植植物的喜光特性，补光灯采用多种颜色的LED灯带，通过控制器控制LED灯带进行补光调节，并自动补充水分和营养液。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能种植技术领域，特别涉及一种应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器。
背景技术
当前，随着生活水平的不断提高，人们对室内、外的生活环境日益重视。植物为环境提供氧气，并吸收和转换环境的有害物质、粉尘，提供健康环境。在居所、酒店、办公室、娱乐场所甚至地铁上，利用植物进行美化环境、净化室内空气已较普遍。
植物的生长离不开阳光、空气、水和合适的温度等要素。目前养在室内的景观植物，通常其养护的方法往往是通过人力打理，如定期人工浇水、将景观植物搬到太阳下晒太阳等，比较繁琐，而人们生活节奏的加快导致往往没有时间来照料这些植物。如室内较长时间无人打理或因室内温度过低等环境变化，容易造成植物萎蔫、生长不良甚至枯萎死亡，造成费时、费力、费钱且达不到美化室内环境、净化室内空气的效果，现有的种植物教学专业中，尤其是在为学生提供蔬菜、花卉等植物不同栽培方式的演示和教学应用器具进行教学演示和种植培养时，不能实现自动控制。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。
为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供一种应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器，应用于植物种植架，包括控制器和分别与控制器相连接的GPRS 通信模块、总控继电器、LED补光灯、空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器和多个输出继电器；所述GPRS通信模块与手持终端无线连接；所述控制器包括主控芯片、时钟电路和LED驱动器；所述主控芯片的时钟管脚与时钟电路连接；所述主控芯片的IO管脚分别连接两个LED驱动器；每个所述LED驱动器分别连接相对应的补光灯；所述补光灯为多种颜色的LED灯带；所述GPRS通信模块采用GPRS芯片；所述GPRS芯片与控制器的主控芯片相连接。
优选的，所述主控芯片采用STC12C5A60S2单片机，所述主控芯片通过连接总控继电器与双12V电源切换电路相连接。
优选的，所述主控芯片通过连接直流稳压芯片连接GPRS芯片，所述直流稳压芯片的型号为MIC29302BU。
优选的，所述输出继电器设有5个，其中，三路输出继电器分别可连接三个LED补光灯，并可单独控制；两路输出继电器分别连接补水电机和补液电机。
优选的，所述主控芯片通过连接三个三极管连接三个直流风扇。
优选的，所述主控芯片的I2C总线连接串行存储器。
优选的，所述GPRS芯片的型号为SIM800C，所述GPRS芯片的NETLIGHT管脚连接发光二极管用于连接状态显示。
优选的，每个所述继电器输入端同时并联发光二极管，用于显示继电器的运行状态。
根据本实用新型实施例提供的一种应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器，相比于现有的教学应用器具，能实现自动控制，通过传感器实时采集种植植物的生长环境参数，控制器根据植物的生长环境参数，自动控制补水电机、补液电机、直流风扇和补光灯进行补水、通风和补光；根据所种植植物的喜光特性，补光灯采用多种颜色的LED灯带，通过控制器控制LED灯带进行补光调节，并自动补充水分和营养液；能为植物生长提供更合适的生长环境；用户可以利用GPRS通信模块，实现了对控制器进行远程控制。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型实施例提供的一种应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器中控制器的电路原理图；
图3为本实用新型实施例提供的一种应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器中GPRS通信模块的电路原理图；
图中：1、控制器；2、GPRS通信模块；3、输出继电器；4、LED补光灯；5、空气温湿度传感器；6、土壤温度传感器；7、直流风扇；8、总控继电器；9、补水电机；10、补液电机；11、土壤湿度传感器；
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
如图1所示，本实用新型实施例的一种应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器1，应用于植物教学的种植架上，包括控制器1和分别与控制器1相连接的GPRS通信模块2、总控继电器8、LED补光灯4、空气温湿度传感器5、土壤温度传感器6、土壤湿度传感器11和多个输出继电器3；GPRS通信模块2与手持终端无线连接；控制器1包括主控芯片、时钟电路和LED驱动器；主控芯片的时钟管脚与时钟电路连接；主控芯片的IO管脚分别连接两个LED驱动器；每个LED驱动器分别连接相对应的LED补光灯4；LED补光灯 4为多种颜色的LED灯带；GPRS通信模块2采用GPRS芯片；GPRS芯片与控制器1的主控芯片相连接。
在本实用新型的一个实施例中，两个DHT11空气温湿度传感器5、一个DS18B20土壤温度传感器6；一个YS4718V土壤湿度传感器11；当通过传感器实时采集种植架的植物生长环境参数，控制器根据植物的生长环境参数，自动控制输出继电器，由输出继电器控制补水电机9、补液电机10、LED补光灯进行补充水分、补充营养液和补光；如果用户在离种植架较远的位置，可以通过手持终端选择补光、补水或通风等指令，远程与控制器进行无线通信，实现远程养护。
如图2所示，主控芯片采用STC12C5A60S2单片机，主控芯片通过连接总控继电器8与双12V电源切换电路相连接。控制器1包括主控芯片U1、时钟电路和LED驱动器PZ2和PZ3；主控芯片U1的时钟管脚与时钟电路连接；时钟电路包括晶振Y1、电容C3和电容C4；其中，晶振Y1的两端与U1的时钟管脚相连接并分别连接电容C3的一端和电容C4的一端；电容 C3的另一端和电容C4的另一端接地。主控芯片的IO管脚分别连接两个LED驱动器；每个 LED驱动器分别连接相对应的LED补光灯4；LED补光灯4为多种颜色的LED灯带；GPRS通信模块2采用GPRS芯片；GPRS芯片与控制器的主控芯片相连接；控制器通过连接输出继电器3分别与补水电机9、补液电机10和直流风扇7相连接。通过设定时钟电路，结合主控芯片U1设定控制中断，实现对补光的LED灯带自动控制开启和关断的时间。针对不同植株需要的补光颜色不同，通过手持终端选择该植株需要的LED灯的颜色，控制器通过控制输出继电器和LED驱动器，进行灯光变换，为植株补光。
如图3所示，主控芯片U1通过连接直流稳压芯片与供电电源相连接；直流稳压芯片的型号为MIC29302BU。通过主控芯片连接GPRS芯片SIM800C进行GPRS通讯，用于检测电路板自身环境的温湿度传感器，具备空气温湿度、土壤温湿度采集，直流风扇通过三极管与控制器相连接。直流稳压芯片的型号为MIC29302BU。GPRS芯片的型号为SIM800C，GPRS芯片的NETLIGHT管脚连接发光二极管用于连接状态显示。每个继电器输入端同时并联发光二极管，用于显示继电器的连接状态。输出继电器3设有5个，其中，两路输出继电器分别连接补水电机9和补液电机10；剩下三路输出继电器连接LED补光灯4。三路三极管输出连接三个直流风扇。主控芯片的I2C总线连接串行存储器。
具体地，主控芯片U1的P2.0-P2.4连接5个继电器控制端，P2.5-P2.7连接三个三极管直流输出控制端。P4.0、P4.1、P4.4-P4.6连接5个LED发光管用于状态显示。P0.4、 P1.5控制sim800C电源和电源开关。串口2用于连接sim800C模块。P3.2、P3.3为I2C总线SCL、SDA控制端，连接板载24C16串行存储器，并外接I2C引线，用于连接外部I2C设备。P1.0用于0-5V模拟量输入。
Sim800C模块中的Sim_Status和NETLIGHT管脚连接发光二极管用于连接状态显示。模块供电由一个MIXC9302芯片完成，控制管脚由单片机P1.5引出，MIC29302通过分压方式获得4.0V电压对sim800C供电。本系统sim卡座采用双封装，即电路板上同时具备翻盖式和自弹式卡座两种形式，便于在电路板不变的情况下，根据实际情况进行焊接。
5个继电器分为三组，采用12V驱动。1～3继电器公用输入端，4、5继电器具备独立的输入和输出端。每个继电器的控制信号来自于单片机对应管脚连接的S8050三极管。每个继电器输入端同时并联发光二极管，继电器控制信号有效时发光二极管同时点亮。外接DHT11空气温湿度传感器和DS18B20温度传感器与电路板采用3.5mm音频端子连接。电路板接口采用2层10线高低端子排，便于进行连接并缩小体积。
需要说明的是，本实施例中主控芯片、直流稳压芯片、GPRS芯片的举例，不限于上述举例，还可以为其他方式，在此不再赘述。
本实用新型是使用过程中，首先，通过传感器实时采集种植架的植物生长环境参数，在本实用新型中同时设置了空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器，因此本实用新型既能适用于水培植物，又能适用于土培植物，控制器根据植物的生长环境参数，自动控制补水电机、补液电机和直流风扇进行补水、通风和补光；根据所种植植物的喜光特性，补光灯采用多种颜色的LED灯带，通过控制器控制LED灯带进行色调调节，能为植物生长提供更合适的生长环境。如果用户在离种植架较远的位置，可以通过手持终端选择补光、补水或通风等指令，远程与控制器进行无线通信，实现远程养护。控制器采集传感器数据并发送到手持终端；手持终端下发指令驱动继电器运行实现三路光照、两路水泵、三路风扇等的控制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (8)
1.一种应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器，其特征在于，应用于植物种植架，包括控制器和分别与控制器相连接的GPRS通信模块、总控继电器、LED补光灯、空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器和多个输出继电器；所述GPRS通信模块与手持终端无线连接；
所述控制器包括主控芯片、时钟电路和LED驱动器；所述主控芯片的时钟管脚与时钟电路连接；所述主控芯片的IO管脚分别连接三个LED驱动器；每个所述LED驱动器分别连接相对应的补光灯；所述补光灯为多种颜色的LED灯带；所述GPRS通信模块采用GPRS芯片；所述GPRS芯片与控制器的主控芯片相连接。
2.根据权利要求1所述的应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器，其特征在于，所述主控芯片采用STC12C5A60S2单片机，所述主控芯片通过连接总控继电器与双12V电源切换电路相连接。
3.根据权利要求1所述的应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器，其特征在于，所述主控芯片通过连接直流稳压芯片连接GPRS芯片，所述直流稳压芯片的型号为MIC29302BU。
4.根据权利要求1所述的应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器，其特征在于，所述输出继电器设有5个，其中，三路输出继电器分别可连接三个LED补光灯，并可单独控制；两路输出继电器分别连接补水电机和补液电机。
5.根据权利要求1所述的应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器，其特征在于，所述主控芯片通过连接三个三极管连接三个直流风扇。
6.根据权利要求1所述的应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器，其特征在于，所述主控芯片的I2C总线连接串行存储器。
7.根据权利要求1所述的应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器，其特征在于，所述GPRS芯片的型号为SIM800C，所述GPRS芯片的NETLIGHT管脚连接发光二极管用于连接状态显示。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的应用于农业种植与物联网技术教学设备的智能控制器，其特征在于，每个所述继电器输入端同时并联发光二极管，用于显示继电器的运行状态。
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