一種智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)，包括射頻卡模塊、主控模塊、電量測量模塊和GPRS模塊，所述射頻卡模塊、電量測量模塊和GPRS模塊皆與主控模塊互相連接，所述主控模塊連有水泵開關，所述電量測量模塊連有數(shù)碼管，所述主控模塊由單片機及外設器件組成；該智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)可擴展性較強、可計量用水量、系統(tǒng)結構簡單、工作效率高、人力投資較少，且能夠保護財產(chǎn)安全和杜絕拖欠水費。
【專利說明】一種智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的農(nóng)田澆灌方式需要專人看管機井浪費人力，收費時又經(jīng)常遇到困難。因此，需要一套方便快捷的智能澆灌系統(tǒng)來解決這些問題。系統(tǒng)使用FM1702SL射頻芯片實現(xiàn)讀寫IC卡的射頻通信，通過電量芯片ADE7758把用水量轉換為電量方便的實現(xiàn)用水量的扣費。以微處理器PIC24FJ64GA006為核心通過對寄存器的讀寫控制來實現(xiàn)智能澆灌的目的，并通過GPRS模塊實現(xiàn)與數(shù)據(jù)中心的通信，保證了該系統(tǒng)的安全性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一種可擴展性較強、可計量用水量、系統(tǒng)結構簡單、工作效率高、人力投資較少，且能夠保護財產(chǎn)安全和杜絕拖欠水費的智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)。
[0004]為解決上述問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0005]一種智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)，包括射頻卡模塊、主控模塊、電量測量模塊和GPRS模塊，GPRS模塊是一個集成化的模塊，通過購買現(xiàn)成的GPRS模塊SIM900外加一些外圍電路來實現(xiàn)無線通信，所述射頻卡模塊、電量測量模塊和GPRS模塊皆與主控模塊互相連接，所述主控模塊連有水泵開關，所述電量測量模塊連有數(shù)碼管，所述主控模塊由單片機及外設器件組成，主控芯片的單片機為microchip公司的PIC18F14K50單片機，通過它的豐富的接口，可以方便的與各個模塊通信，高性能的RISCCPU，靈活的振蕩器結構，以及低功耗管理，這些特性可以很好的完成澆灌系統(tǒng)工作。
[0006]作為優(yōu)選，所述射頻模塊為射頻卡讀寫器，可進行IC卡的讀取。
[0007]作為優(yōu)選，所述外設器件為串行EEPR0M、移位寄存器、顯示驅動器或A/D轉換器坐寸ο
[0008]作為優(yōu)選，所述射頻通信模塊采用FM1702SL芯片，F(xiàn)M1702SL是復旦微電子股份有限公司設計的基于IS014443標準的非接觸式讀卡機芯片，支持13.56MHz頻率下的TYPEA非接觸通信協(xié)議，支持多種加密算法，支持SPI接口模式，可以方便的與主控芯片通信。
[0009]作為優(yōu)選，所述電量測量模塊采用ADE7758芯片，ADE7758是美國ADI公司開發(fā)的一種體積小、動態(tài)范圍可達1000:1的新型電能測量集成電路，它具有數(shù)字積分、數(shù)字濾波和實用電能監(jiān)測、計量等功能。
[0010]本實用新型的有益效果是:由于設置有射頻卡模塊，能夠將相應的IC卡數(shù)據(jù)反饋至主控模塊中，由于設置有主控模塊，能夠進行IC卡的讀取和驗證，并進行水泵開關的控制，由于設置有電量測量模塊，能夠計量水泵的用電量，并在數(shù)碼管上顯示，由于設置有GPRS模塊，能夠上傳用戶的IC卡信息。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型一種智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)的示意圖。
[0012]圖2為本實用新型一種智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)的射頻卡模塊發(fā)射接收電路圖。
[0013]圖3為本實用新型一種智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)的軟件流程圖。

【具體實施方式】
[0014]參閱圖1所示，種智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)，包括射頻卡模塊、主控模塊、電量測量模塊和GPRS模塊，所述射頻卡模塊、電量測量模塊和GPRS模塊皆與主控模塊互相連接，所述主控模塊連有水泵開關，所述電量測量模塊連有數(shù)碼管，所述主控模塊由單片機及外設器件組成。
[0015]所述射頻模塊為射頻卡讀寫器。
[0016]所述外設器件為串行EEPR0M、移位寄存器、顯示驅動器或A/D轉換器等，本設計使用PIC18F14K50的SPI接口和射頻芯片、電量芯片進行通信，SPI模式允許同時同步發(fā)送和接收8位數(shù)據(jù)，使用以下4個引腳來實現(xiàn)通信:串行數(shù)據(jù)輸出(SDO)，串行數(shù)據(jù)輸入(SDI)，串行時鐘(SCK)，從選擇(NSS)。
[0017]所述射頻通信模塊采用FM1702SL芯片，F(xiàn)M1702SL芯片的SPI管腳與主控芯片的SPI管腳相連，RSTPD是FM1702SL硬件復位管腳，當系統(tǒng)上電或者FM1702SL出現(xiàn)異常情況時，主控芯片給RSTH)管腳上輸入一個大于512個時鐘周期的低電平即可硬件復位FM1702SL, IRQ是FM1702SL中斷使能管腳，給主控芯片提供中斷信號，標識FM1702SL執(zhí)行完一個完整命令。
[0018]參閱圖2所示，F(xiàn)M1702SL芯片的TXl和TX2管腳是用來發(fā)射調(diào)制過的13.56MHz載波信號，輔助幾個無源器件來匹配和濾波就可以直接驅動天線，RX管腳用來接收卡片發(fā)出的信號，F(xiàn)M1702SL采用了正交解調(diào)電路來解調(diào)RX管腳上的IS014443標準的副載波信號，。
[0019]所述電量測量模塊采用ADE7758芯片，ADE7758通過SPI方式與主控芯片通信，通過計量電量來實現(xiàn)用水量的計量。
[0020]在模塊上電之前，要確保模塊外圍電路接口連接正確，無短路等異常情況以免損壞模塊，通過PWRKEY鍵給模塊開機，然后讀取模塊STATUS腳判斷是否開機，通過串口發(fā)送大寫AT\r去同步波特率，SM900通過它的串口與主控芯片進行通信，使?jié)补嘞到y(tǒng)連接到數(shù)據(jù)中心通信，同步用戶IC卡信息，來防止復制卡片，惡意修改卡片信息等不安全行為。
[0021]參閱圖3所示，智能澆灌系統(tǒng)的軟件設計包括系統(tǒng)各個模塊的初始化，通信程序，射頻卡的讀寫，智能澆灌系統(tǒng)底層軟件可在Pic開發(fā)工具下用C語言編寫，具體流程為先對各個端口進行初始化，再由主控芯片發(fā)送命令對各個模塊進行初始化，主控芯片接收到初始化成功的信息后，等待接收用戶卡片送來的卡片操作命令，接收到操作命令后，主控芯片發(fā)送射頻卡處理命令到FM1702SL，同時GPRS模塊和電量測量模塊也根據(jù)主控芯片發(fā)送來的命令進行相關操作。
[0022]智能澆灌系統(tǒng)由用水管理軟件、主控模塊、射頻通信模塊、電量測量模塊、GPRS模塊以及外圍電路組成，管理人員通過用水管理軟件以及射頻卡讀寫器進行開卡，充值等操作，充值成功后，用戶使用IC卡在讀卡區(qū)域刷卡，系統(tǒng)讀取IC卡信息并通過GPRS模塊和數(shù)據(jù)中心通信，驗證當前IC卡的卡片信息和數(shù)據(jù)中心存儲的是否一致，系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)中心返回的信息并做出判斷。當卡片信息不一致時，系統(tǒng)對卡片進行停卡操作，用戶需要去管理中心重新激活卡片才能使用。當卡片信息一致并且有余額的情況下，主控模塊打開水泵開關，水泵開始抽水，同時電量測量模塊開始計量水泵的用電量，并在數(shù)碼管上顯示，在當前用戶澆灌過程中，有其他用戶來刷卡取水，澆灌系統(tǒng)不做任何反應繼續(xù)執(zhí)行當前用戶的取水操作。當前用戶澆灌完后再刷一次卡，主控模塊通過讀取IC卡的扇區(qū)信息，判斷該用戶為當前開泵取水用戶，然后執(zhí)行關水泵操作抽水停止，電量計量結束同時停止IC卡扣費，并通過GPRS模塊上傳該用戶的卡片信息。
[0023]射頻卡片的具體操作流程為:
[0024]尋卡、防沖突、選卡、密碼認證、讀寫卡片和停止卡片。
[0025](I)尋卡
[0026]尋卡操作通過FM1702SL發(fā)送尋卡命令Request,當在天線覆蓋范圍內(nèi)出現(xiàn)Ml卡片，Ml卡片回應Request命令,給讀寫器返回Request應答信號。
[0027]⑵防沖突
[0028]如果在讀寫器的工作范圍內(nèi)出現(xiàn)了多張Ml卡，通過防沖突算法AntiColl可以區(qū)別出其中的一張卡片，讀回卡片全球唯一的系列號并進行其他相關操作，沒被選定的卡片轉入等待狀態(tài)，等待新的尋卡命令。
[0029](3)選卡
[0030]通過發(fā)送選卡Select Card命令，讀寫器可以選定一張Ml卡并進行密碼認證以及后續(xù)操作?？梢酝ㄟ^判斷卡片返回的應答信號來判斷卡片是否選擇成功。
[0031](4)密碼認證
[0032]選卡成功后，讀寫器指定要讀寫的Ml卡的某個扇區(qū)，發(fā)送Authenticat1n命令，進行相應的三次握手認證，當認證成功后，可以對相應的Ml卡扇區(qū)進行讀寫操作。
[0033](5)讀寫卡片
[0034]當對某個扇區(qū)的密碼認證操作成功之后，就可以對Ml卡片的密碼認證扇區(qū)的某個塊進行讀寫。通過對選定扇區(qū)的第四個塊的寫操作可以修改這個扇區(qū)的密碼，從而實現(xiàn)“一卡通”的功能。
[0035](6)停止卡片
[0036]卡片讀寫完成后，發(fā)送MICARD Halt命令，終止卡片，表示本次操作完成。
[0037]GPRS模塊軟件流程為:
[0038]SIM900模塊開機后執(zhí)行下面初始化流程:
[0039]AT//測試串口通訊是否正常
[0040]OK
[0041 ] AT+CPIN?// 查詢 S 工 M 卡是否 READY
[0042]+CPIN: READY
[0043]OK
[0044]AT 十 CSQ// 查詢 CSQ
[0045]+CSQ: 18, O
[0046]OK
[0047]AT+CREG?//是否已注冊到GSM網(wǎng)絡
[0048]+CREG:0, I
[0049]OK
[0050]AT+CGATT?//是否已附著GPRS服務
[0051]+CGATT:1
[0052]OK
[0053]本實用新型的有益效果是:由于設置有射頻卡模塊，能夠將相應的IC卡數(shù)據(jù)反饋至主控模塊中，由于設置有主控模塊，能夠進行IC卡的讀取和驗證，并進行水泵開關的控制，由于設置有電量測量模塊，能夠計量水泵的用電量，并在數(shù)碼管上顯示，由于設置有GPRS模塊，能夠上傳用戶的IC卡信息。
[0054]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)，其特征在于:包括射頻卡模塊、主控模塊、電量測量模塊和GPRS模塊，所述射頻卡模塊、電量測量模塊和GPRS模塊皆與主控模塊互相連接，所述主控模塊連有水泵開關，所述電量測量模塊連有數(shù)碼管，所述主控模塊由單片機及外設器件組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)，其特征在于:所述射頻模塊為射頻卡讀與器。
3.根據(jù)權利要求1所述的智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)，其特征在于:所述外設器件為串行EEPROM、移位寄存器、顯示驅動器或A/D轉換器等。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)，其特征在于:所述射頻通信模塊采用FM1702SL 芯片。
5.根據(jù)權利要求1所述的智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)，其特征在于:所述電量測量模塊采用ADE7758 芯片。
【文檔編號】A01G25/16GK203985368SQ201420454365
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權日:2014年8月13日
【發(fā)明者】朱文忠 申請人:朱文忠