CN215813826U - 一种智能灌溉控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能灌溉控制系统，包括MCU；MCU分别与LCD显示电路、供电系统、上位机、传感器模块和电机驱动模块电性连接；供电系统依次与摄像头、WIFI模块和视频显示端电性连接；电机驱动模块驱动灌溉设备对盆栽进行灌溉。本实用新型通过土壤监测传感器实时采集盆栽内土壤的湿度或者含水量信息，当湿度信息低于预设值时，MCU控制电机驱动模块驱动灌溉设备对盆栽进行浇灌，直至盆栽内的湿度和含水量在预设值范围内；本实用新型结构简单，自动浇灌效果好，成本低，实用性强，可实现自动浇水和定时浇水，既节省了人力成本，又可以避免水资源的浪费，同时，在现实农业中具有广泛的实际应用价值。

Description

一种智能灌溉控制系统

技术领域

本实用新型属于盆栽灌溉的技术领域，具体涉及一种智能灌溉控制系统。

背景技术

众所周知，灌溉，即用水浇地，是一种为地补充作物所需水分的技术措施，为了保证作物正常生长，必须供给作物以充足的水分。

随着人们生活水平的日益提高，每家每户都会种植多盆盆栽，然而由于各种原因，人们总是会遗忘对盆栽的灌溉浇水，尤其是工作繁忙的都市白领和经常出差的人，其更没有时间对盆栽进行浇灌。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种智能灌溉控制系统，以解决或改善上述的问题。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种智能灌溉控制系统，其包括MCU；MCU分别与LCD显示电路、供电系统、上位机、传感器模块和电机驱动模块电性连接；供电系统依次与摄像头、WIFI模块和视频显示端电性连接；电机驱动模块驱动灌溉设备对盆栽进行灌溉。

进一步地，MCU为STM32F103电路板；STM32F103电路板包括JTAG接口、AD模块、RTC时钟电路和运放模块。

进一步地，传感器模块包括用于测量盆栽周围环境温湿度信息的DHT11温湿度传感器和测量盆栽内土壤湿度的土壤监测传感器。

进一步地，DHT11温湿度传感器和土壤监测传感器均与STM32F103的AD模块信号相连。

进一步地，供电系统包括电源电路；所述电源电路包括用于产生3.3V的稳压电源给STM32F103的稳压器AMS1117-3.3。

进一步地，运放模块包括运放放大电路。

进一步地，RTC时钟电路包括一组连续计数的计数器。

本实用新型提供的智能灌溉控制系统，具有以下有益效果：

本实用新型通过土壤监测传感器实时采集盆栽内土壤的湿度或者含水量信息，当湿度信息低于预设值时，MCU控制电机驱动模块驱动灌溉设备对盆栽进行浇灌，直至盆栽内的湿度和含水量在预设值范围内；本实用新型结构简单，自动浇灌效果好，成本低，实用性强，可实现自动浇水和定时浇水，既节省了人力成本，又可以避免水资源的浪费，同时，在现实农业中具有广泛的实际应用价值。

附图说明

图1为智能灌溉控制系统的原理框图。

图2为智能灌溉控制系统的电源电路图。

图3为智能灌溉控制系统的JTAG接口电路图。

图4为智能灌溉控制系统的运放放大电路图。

图5为智能灌溉控制系统的串口驱动电路图。

图6为智能灌溉控制系统的LCD显示电路图。

图7为智能灌溉控制系统的上位机窗口图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的智能灌溉控制系统，包括MCU；MCU分别与LCD显示电路、供电系统、上位机、传感器模块和电机驱动模块电性连接；供电系统依次与摄像头、WIFI模块和视频显示端电性连接；电机驱动模块驱动灌溉设备对盆栽进行灌溉。

其中，MCU为STM32F103电路板，STM32F103电路板包括JTAG接口、AD模块、RTC时钟电路和运放模块。

传感器模块包括用于测量盆栽周围环境温湿度信息的DHT11温湿度传感器和测量盆栽内土壤湿度的土壤监测传感器。

DHT11温湿度传感器和土壤监测传感器均与STM32F103的AD模块信号相连。

DHT11是数字型的传感器，通过数字信号的输出来对外界温度和湿度进行测量的，它的不仅可靠性高，而且性能稳定，使用寿命也较长。该传感器模块为4针单排引脚，采用单线制串行接口，体积小，功耗比较低，信号的传输距离可达20米，可应用领域有汽车、数据记录器、自动控制、家电家具和医疗等。

DHT11温湿度传感器的数据引脚主要用于MCU(Micro Control Unit)与DHT11之间的数据传输，单总线数据传输的方式，一次通信时间大约4ms。传感器没有收到启动信号时，是不会对当前环境进行温湿度测量的，需要主机先发送开始的信号，然后DHT11响应后，才能进行数据的传输，测量当前环境的温湿度。

DHT11温湿度传感器实时采集盆栽周围环境的温湿度信息，并将该温湿度信息传送至STM32F103的AD模块中，并将温湿度信息的数字信号传送至LCD显示电路中，并显示于LCD显示屏上；同时，上传至上位机，上位机可以是监控端电脑或者手机或者云端服务器，以便于实时监控。

土壤监测传感器选用JXBS-3001-E土壤电导率传感器，用于实时监测土壤的含水量。当土壤较为干燥时，土壤电阻趋于无穷大，而当土壤较为湿润时，电阻率将迅速降低。土壤电导率传感器依据土壤电阻的变化输出不同模拟信号值，来监测湿度的变化，并将湿度信息传送至MCU的AD模块中，进行模数装换，转换为可直接读取的数字信号，并将湿度信息的数字信号传送至LCD显示电路中，并显示于LCD显示屏上；同时，上传至上位机，上位机可以是监控端电脑或者手机或者云端服务器，以便于实时监控。

定时灌溉

STM32 RTC实时时钟是一个独立的定时器，RTC模块拥有一组连续计数的计数器，可提供时钟日历的功能。修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。

通过寄存器的0、1、3～5这几个位，实现精确定时的灌溉，在进入RTC中断的时候，通过判断这几位来决定盆栽是否该进行浇灌。然后将该位清零(写0)，从而为下一次浇水做准备。

LCD显示电路

参考图6，LCD电路主要是用来控制LCD电容触摸屏，可以通过触摸屏上的虚拟按键去对特定水池进行抽水灌溉；例如要抽取一号水池，则只需要点一下屏幕上面的一号水池的虚拟按键就可以，关闭是只需要在点一下就可以了。

WiFi模块

采用WiFi模块进行局域网，已经云端在线配网摄像头进行实时现在图像传输，摄像头通过采集灌溉时的动作以每秒200张图片进行拍照，然后经过局域网进行传输图片上传，将WiFi的上传速度进行调节使得传输的图片以最高画质进行局域网的传输，同时以毫秒为单位进行刷新，从而人的眼睛看出来就是实时的动态视频，也就是实时画面。

上位机数据界面

参考图7，将数据线连接好单片机，点击连接，电脑将自动与单片机进行数据传输(数据传输以双方规定要求进行传输，例如30/30/30/30这里的/就是上位机与单片机通讯的协议，如果其中一方不满足这个要求就会把这个数据给扔掉作为错码给扔掉)，同时提供间隔时间的选择框供用户选择多久采集一次数据，同时点下“开始采集”按键，上位机会自动生成一个TXT记事表，将采集到的温度、湿度、土壤干度等记录详细的时间、数据等供后期进行数据研究，以及环境对植物等生长的影响。

上位机将单片机发送过来符合正确的协议的内容进行整理归纳，将数据的种类进行图像化显示，以及对数据的存储，方便研究等。

供电系统

参考图2，利用稳压器AMS1117-3.3产生3.3V的稳压电源给STM32F103和STM32F7芯片供电。

JTAG

参考图3，JTAG最初是用来对芯片进行测试的，基本原理是在器件内部定义一个TAP(Test Access Port，测试访问口)，通过专用的JTAG测试工具对进行内部节点进行测试。JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。JTAG接口常用于实现在线编程可以快速实现对程序的在线仿真与程序下载等。

运放放大电路

参考图4，LM393是电压比较器，将接在1和2端接入地面时产生的电阻值变化变成电压信号传递给电压比较器的同相输入端INB+，这个变化的电压信号与电压比较器的反相输入端INA-端的基准电压相比较，当同相端INB+电压大于反相端INA-端电压时，电压比较器的输出端OUT输出高电平电压，当同相端INB+电压小于反相端INA-端电压时，电压比较器的输出端OUT输出低电平电压，此时LED灯亮。同时将STM32AD接入A0进行采集模拟信号将会更加精确。

串口驱动电路

参考图5，CH340是一个USB总线的转接芯片，实现USB转串口、USB转IrDA红外或者USB转打印口。在串口方式下，CH340提供常用的MODEM联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到USB总线。这个实现单片机与上位机通讯必不可少的元器件之一。

电机驱动模块

电机驱动模块包括与STM32连接的电机驱动控制器，通过电机驱动控制器控制电机作业，进而控制灌溉设备对盆栽进行灌溉。

其中，灌溉设备可以为与水源连通的水泵，用于将水源中的水泵入盆栽内，电机驱动控制器用于控制水泵电机的作业状态。

水泵和电机驱动控制器为相匹配的电气元件，可根据实际场景进行选择，在此对其型号不作限制。

本实用新型通过土壤监测传感器实时采集盆栽内土壤的湿度或者含水量信息，当湿度信息低于预设值时，MCU控制电机驱动模块驱动灌溉设备对盆栽进行浇灌，直至盆栽内的湿度和含水量在预设值范围内；本实用新型结构简单，自动浇灌效果好，成本低，实用性强，可实现自动浇水和定时浇水，既节省了人力成本，又可以避免水资源的浪费，同时，在现实农业中具有广泛的实际应用价值。

虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能灌溉控制系统，其特征在于：包括MCU；所述MCU分别与LCD显示电路、供电系统、上位机、传感器模块和电机驱动模块电性连接；所述供电系统依次与摄像头、WIFI模块和视频显示端电性连接；所述电机驱动模块驱动灌溉设备对盆栽进行灌溉。

2.根据权利要求1所述的智能灌溉控制系统，其特征在于：所述MCU为STM32F103电路板；STM32F103电路板包括JTAG接口、AD模块、RTC时钟电路和运放模块。

3.根据权利要求1所述的智能灌溉控制系统，其特征在于：所述传感器模块包括用于测量盆栽周围环境温湿度信息的DHT11温湿度传感器和测量盆栽内土壤湿度的土壤监测传感器。

4.根据权利要求3所述的智能灌溉控制系统，其特征在于：所述DHT11温湿度传感器和土壤监测传感器均与STM32F103的AD模块信号相连。

5.根据权利要求1所述的智能灌溉控制系统，其特征在于：所述供电系统包括电源电路；所述电源电路包括用于产生3.3V的稳压电源给STM32F103的稳压器AMS1117-3.3。

6.根据权利要求2所述的智能灌溉控制系统，其特征在于：所述运放模块包括运放放大电路。

7.根据权利要求2所述的智能灌溉控制系统，其特征在于：所述RTC时钟电路包括一组连续计数的计数器。

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