一種無(wú)線(xiàn)節水滴灌自動(dòng)控制系統的設計方案

　　ZigBee通信板原理圖如圖2所示。

　　2.3 STM32田間控制器

　　由STMicroelectronics 的STM32 單片機與ZigBee 收發(fā)節點(diǎn)模塊組成。采用STM32F103VET6 閃存32 位微控制器。它基于突破性的ARM Cortex?M3內核，工作頻率為72 MHz,內部集成了高速存儲器（高達128 Kb 閃存和20 Kb SRAM）、通過(guò)APB 總線(xiàn)連接豐富增強的外設和I/O,另外包含了2個(gè)12位的ADC、3個(gè)通用16位定時(shí)器和一個(gè)PWM 定時(shí)器，還包含標準和先進(jìn)的通信接口：2個(gè)I2C和SPI、3個(gè)USART、一個(gè)USB和一個(gè)CAN.

　　由于設備集成了標準的通信接口，無(wú)需配置額外的組件，減少系統成本，為手持設備和一般類(lèi)型應用提供了低價(jià)格、低功耗、高性能微控制器的解決方案。終端控制節點(diǎn)電路如圖3所示。

　　由于液位、壓力、流量傳感器均是4~20 mA模擬信號輸出設備，需要用模/數轉換器將模擬信號轉換為數字信號，再由STM32 單片機進(jìn)行處理。本設計需要采集液位、壓力、流量等4~20 mA設備信息，所以設計4通道采集電路，如圖4所示。

　　3 系統的軟件設計

　　系統軟件主要任務(wù)是實(shí)現傳感器工作的控制、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的組網(wǎng)以及數據的無(wú)線(xiàn)收發(fā)。系統軟件主要包括上位機軟件與下位機軟件。上位機軟件設計，主要是基于Visual C++的參數設置、數據采集、自動(dòng)灌溉及查詢(xún)歷史記錄等的編程。下位機程序設計有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一是對溫濕度、液位、壓力、流量的采集，通過(guò)控制變頻器調節水泵或通過(guò)控制繼電器使得電磁閥開(kāi)啟與閉合；二是ZigBee收發(fā)模塊對控制信號的接收、發(fā)送與執行。

　　自動(dòng)滴灌系統中，土壤濕度是一個(gè)重要變量。上位機通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式向田間控制器發(fā)送采集命令，將接收到傳感器返回信息進(jìn)行顯示并對濕度做排序處理、判斷液位是否過(guò)限、將壓力和流量傳感器得到的數據進(jìn)行融合來(lái)調節變頻器，然后通過(guò)ZigBee通信板向田間控制器發(fā)送開(kāi)啟或關(guān)閉電磁閥的指令。上位機主程序流程圖如圖5所示。

　　傳感器節點(diǎn)上電后，首先進(jìn)行系統的初始化，然后選擇信道并加入現有的ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，休眠等待接收信號，當接收到網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)發(fā)出的查詢(xún)信號后，進(jìn)行數據的采集并發(fā)送回協(xié)調器節點(diǎn)。

　　S3C6410 開(kāi)發(fā)平臺具有4 個(gè)UART 接口，在研究設計中，采用了MAX3232 芯片來(lái)解決ZigBee通信模塊的CC2530芯片與該開(kāi)發(fā)平臺之間的串口通信電平轉換。

　　ZigBee 無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊軟件開(kāi)發(fā)采用IAR EmbeddedWorkbench（EW）平臺完成。EW的C/C++交叉編譯器和調試器是今天世界最完整的和最容易使用專(zhuān)業(yè)嵌入式應用開(kāi)發(fā)工具。網(wǎng)關(guān)ZigBee程序流程圖見(jiàn)圖6.