一种设施农业分布式智能灌溉控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于设施农业自动灌溉领域，具体地涉及一种设施农业分布式智能灌溉控制器。
【背景技术】
[0002]设施农业是农业现代化水平的重要体现，温室是设施农业的典型代表，因此提高温室的现代化水平是农业设施建设的重要任务灌溉是设施农业的基础，加上我国西北地区缺水现象尤为严重，传统的农业设施落后，对水资源利用率低，所以研制一款节水智能的精细灌溉控制器显得极其重要。
[0003]我国设施农业起步较晚，但发展较快。目前，世界塑料大棚和温室面积约36.576万hm2，而我国面积最大，我国塑料大棚和温室的建设面积已经从20世纪90年代初的40多hm2发展到现在近15.67万hm2，占世界42.8%。设施农业同普通农业相比，产业化程度高，效益好，接受新技术的能力强；而新的灌溉控制器的应用对水资源有了更加充分的利用，提高了生产效率，节省了劳动力，加上科学合理的灌溉策略，对作物增产增收起到了一定效果。
[0004]国内有几十个厂家有制造销售大型温室的能力，但市场占有量差距很大，目前形成较大规模的有4家，分别是上海长征、北京农机所、廊坊九天、胖龙公司。虽然这些企业具有很强的温室生产能力，但由于我国温室发展起步较晚，室内作物生长发育与环境因子关系等方面基础研究薄弱，控制方法、手段落后，所以我国的温室控制系统科研水平跟国外仍有较大差距。以以色列、美国、日本、澳大利亚等经济发达国家为代表，它们在灌溉技术方面已经实现了灌区大面积远程电话控制和喷微灌技术，充分节省了水资源，实现了灌溉自动化。
【发明内容】
[0005]本发明就是针对我国当前设施农业中自动灌溉水平低下的状况，提出了一种设施农业分布式智能灌溉控制器；本发明具有运行稳定、准确性和快速性等指标均满足农业技术要求，应用于日光温室、塑料大棚等设施农业中，实现了灌区分布式灌溉。
[0006]为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0007]本发明一种设施农业分布式智能灌溉控制器，包括单片机模块、输入模块、输出模块、显示器、通信模块、电源电路和上下位PC机；其结构特点是:所述单片机模块包括控制器1、控制器2、控制器3，所述输入模块包括土壤温湿度传感器、霍尔流量传感器、空气温度传感器，所述输出模块包括电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、电磁阀4，所述通信模块采用RS485串口通信；所述单片机模块外部设置还包括显示器和按键。
[0008]作为本发明的一种优选方案，所述控制器采用STC90C516 R D+单片机，内部集成MAX810专用复位电路，时钟频率在12MHz以下时，复位脚可直接接地。
[0009]作为本发明的另一种优选方案，所述显示器采用IXD1602，外部存储采用24C02芯片，所述按键由薄膜按键构成。
[0010]作为本发明的另一种优选方案，所述土壤温湿度传感器采用SHTlO传感器，其供电电压是2.4?5.5V，温度测量范围为一40?123.8°C，湿度测量范围为O?100RH，误差为 4.5%ο
[0011]作为本发明的另一种优选方案，所述空气温度传感器采用DS18B20传感器，供电电压为3?5V，温度测量范围为一55?一125°C。
[0012]作为本发明的另一种优选方案，所述流量传感器采用普通的霍尔流量计RG -1进行脉冲计数，额定供电电压为5V，测量精度为I?60L /min，流量特性为f=4.8XQ，Q的单位为L/min。
[0013]本发明的有益效果是。
[0014]本发明灌溉控制器系统以单片机为控制器核心，实现了对土壤温湿度检测、空气温度检测、水流量检测和多个电磁阀的控制，可实现对农作物的适时、适量灌溉，摆脱了传统的大水漫灌方式，让灌溉更加精细化、数字化，也可对作物现场进行定时灌溉，从而使农作物保持在最佳生长状态，提高了作物产量和质量。主要应用于日光温室、塑料大棚等设施农业中，系统由控制器、电磁阀、土壤温湿度传感器、空气温度传感器、水箱和渗管管网组成，实现灌区分布式灌溉。该系统运行稳定，准确性和快速性等指标均满足农业技术要求；该系统成本低，外部还可以扩展多个传感器进行相关参数的检测和控制。经过长时间不断电运行，证实该控制器运行可靠，应用前景十分广阔。
【附图说明】
[0015]图1是本发明一种设施农业分布式智能灌溉控制器结构示意图。
[0016]图2是本发明一种设施农业分布式智能灌溉控制器主程序流程图。
[0017]图3是本发明一种设施农业分布式智能灌溉控制器主程序流程图土壤温湿度传感器程序流程图。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，为本发明本发明一种设施农业分布式智能灌溉控制器结构示意图；包括单片机模块、输入模块、输出模块、显示器、通信模块、电源电路和上下位PC机；其结构特点是:所述单片机模块包括控制器1、控制器2、控制器3，所述输入模块包括土壤温湿度传感器、霍尔流量传感器、空气温度传感器，所述输出模块包括电磁阀1、电磁阀2、电磁阀
3、电磁阀4，所述通信模块采用RS485串口通信；所述单片机模块外部设置还包括显示器和按键。
[0019]本发明所述控制器I采用STC90C516 R D+单片机，内部集成MAX810专用复位电路，时钟频率在12MHz以下时，复位脚可直接接地，单片机的PO 口为显示器IXD1602的显示端口，接Ik上拉电阻，其他端口内部有上拉电阻，无需外接。所述单片机的晶振为
11.0592MHz，选择12时钟/机器周期，单片机执行一行代码的时间接近I μ s,复位按键的时间为2μ s以上可以实现系统手动复位。所述显示器采用IXD1602，外部存储采用24C02芯片，所述按键由薄膜按键构成。
[0020]本发明所述控制器1、控制器2、控制器3和上下位PC机之间采用485串口通信，所述上下位PC机通信选择传输距离较长的485串口通信；RS485为半双工通信，最大传输距离为1219m(波特率为9600bps)，RS485是半双工模式，所以发送和接收需要有一定的控制。
[0021]本发明所述土壤温湿度传感器采用SHTlO传感器，其供电电压是2.4?5.5V，温度测量范围为一 40?123.8°C，湿度测量范围为O?100RH，误差为4.5% ;所述空气温度传感器采用DS18B20传感器，供电电压为3?5V，温度测量范围为一 55?一 125°C;所述流量传感器采用普通的霍尔流量计RG -1进行脉冲计数，额定供电电压为5V，测量精度为I?60L/min,流量特性为f=4.8XQ, Q的单位为L/min。
[0022]所述控制器I单片机是接收传感器的12位二进制数字信息，通过一定的转化和计算变为十进制，将信息显示到显示器LCD1602上，同时将信息以字符串形式通过串口传送给PC机。单片机在运行过程中中断接收按键信息，将其与LCD1602配合现场控制电磁阀的开/关，并对每个电磁阀的开关时间进行中断计时，每次打开电磁阀就可以看到上一次的灌溉时间。所述输入模块主要是温湿度传感器的数字信号输入和流量传感器的脉冲输入，即传感器将采集到的信息以数字形式传送给单片机，方便单片机进行处理，简化了电路和程序。所述输出模块是单片机通过I/O 口控制电磁阀的开与关。
[0023]本发明软件采用模块化软件设计，各功能由相应子程序来完成。软件模块主要由主程序模块、LCD显示模块、土壤温湿度传感器模块、串口通信模块和继电器模块组成。各部分完成各自的功能，该系统具有通用性强、易调试、稳定性好的特点。单片机上电后首先执行的是初始化和自检，包括各接口芯片的初始化、各种标志位和变量的初始化及各个模块的初始化等；然后程序进入主程序，单片机把采集到的土壤温湿度信息和空气温度信息进行计算，由LCD显示器显示土壤温湿度值和空气温度；单片机将采集到的信息通过串口发送给上位机，供上位机进行数据的提取和处理。图2为本发明一种设施农业分布式智能灌溉控制器主程序流程图。
[0024]如图3所示，为本发明一种设施农业分布式智能灌溉控制器主程序流程图土壤温湿度传感器程序流程图；开始，单片机首先对传感器进行初始化，然后传感器发送一串14位的温度数据进行读温度数据，单片机对该数据进行计算与解析，将数据显示到显示器上并将其存储到R OM中；此时单片机处于接收状态，传感器将检测到的12位湿度值再传送给单片机，单片机接收到后进行相似的处理，最后通过串口发送给PC机。
【主权项】
1.一种设施农业分布式智能灌溉控制器,包括单片机模块、输入模块、输出模块、显TK器、通信模块、电源电路和上下位PC机；其特征在于:所述单片机模块包括控制器1、控制器2、控制器3，所述输入模块包括土壤温湿度传感器、霍尔流量传感器、空气温度传感器，所述输出模块包括电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、电磁阀4，所述通信模块采用RS485串口通信；所述单片机模块外部设置还包括显示器和按键。2.根据权利要求1所述的一种设施农业分布式智能灌溉控制器，其特征在于:所述控制器采用STC90C516 R D+单片机，内部集成MAX810专用复位电路。3.根据权利要求1所述的一种设施农业分布式智能灌溉控制器，其特征在于:所述显示器采用IXD1602，外部存储采用24C02芯片，所述按键由薄膜按键构成。4.根据权利要求1所述的一种设施农业分布式智能灌溉控制器，其特征在于:所述土壤温湿度传感器采用SHTlO传感器，其供电电压是2.4?5.5V，温度测量范围为一 40?123.8°C，湿度测量范围为O?100RH，误差为4.5%。5.根据权利要求4所述的一种设施农业分布式智能灌溉控制器，其特征在于:所述空气温度传感器采用DS18B20传感器，供电电压为3?5V，温度测量范围为一 55?一125。。。6.根据权利要求1所述的一种设施农业分布式智能灌溉控制器，其特征在于:所述流量传感器采用普通的霍尔流量计RG — I进行脉冲计数，额定供电电压为5V，测量精度为I?60L/min,流量特性为f=4.8 XQ, Q的单位为L/min。
【专利摘要】本发明一种设施农业分布式智能灌溉控制器，具有运行稳定、准确性和快速性等指标均满足农业技术要求，应用于日光温室、塑料大棚等设施农业中，实现了灌区分布式灌溉。包括单片机模块、输入模块、输出模块、显示器、通信模块、电源电路和上下位PC机；其结构特点是：所述单片机模块包括控制器1、控制器2、控制器3，所述输入模块包括土壤温湿度传感器、霍尔流量传感器、空气温度传感器，所述输出模块包括电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、电磁阀4，所述通信模块采用RS485串口通信；所述单片机模块外部设置还包括显示器和按键。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN105589418
【申请号】CN201410561438
【发明人】张学一
【申请人】张学一
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年10月22日