本發(fā)明涉及農(nóng)田澆灌系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，特別涉及一種智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

RFID(無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別, Radio FrequencyIdentification) 是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù),經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，RFID 系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，在日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，如第二代居民身份證，公交卡，校園一卡通等。

傳統(tǒng)的農(nóng)田澆灌方式需要專(zhuān)人看管機(jī)井浪費(fèi)人力，收費(fèi)時(shí)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(lái)解決這些問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種智能農(nóng)田澆灌系統(tǒng)，使用 FM1702SL 射頻芯片實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě) IC 卡的射頻通信， 通過(guò)電量芯片 ADE7758 把用水量轉(zhuǎn)換為電量方便的實(shí)現(xiàn)用水量的扣費(fèi)。以微處理器 PIC24FJ64GA006 為核心通過(guò)對(duì)寄存器的讀寫(xiě)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)智能澆灌的目的，并通過(guò) GPRS 模塊實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)中心的通信，保證了該系統(tǒng)的安全性。

智能澆灌系統(tǒng)包括用水管理軟件、主控模塊、射頻通信模塊、電量計(jì)量模塊、GPRS 模塊以及外圍電路。智能澆灌系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)各個(gè)模塊的初始化，通信程序，射頻卡的讀寫(xiě)。所述主控模塊的主控芯片為PIC18F14K50，主控模塊與水泵開(kāi)關(guān)相連，并控制水泵的開(kāi)關(guān)；所述射頻模塊的射頻芯片為FM1702SL射頻芯片，實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)IC卡的射頻通信；電量計(jì)量模塊的電量芯片為ADE7758，可計(jì)量水泵的用電量實(shí)現(xiàn)用水量的扣費(fèi)。主控模塊通過(guò)對(duì)寄存器的讀寫(xiě)控制GPRS模塊實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)中心的通信。

管理人員通過(guò)用水管理軟件以及射頻卡讀寫(xiě)器進(jìn)行開(kāi)卡，充值等操作。充值成功后，用戶(hù)使用 IC 卡在讀卡區(qū)域刷卡，系統(tǒng)讀取 IC 卡信息并通過(guò) GPRS 模塊和數(shù)據(jù)中心通信，驗(yàn)證當(dāng)前 IC 卡的卡片信息和數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)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(dāng)卡片信息不一致時(shí)，系統(tǒng)對(duì)卡片進(jìn)行?？ú僮鳎脩?hù)需要去管理中心重新激活卡片才能使用。當(dāng)卡片信息一致并且有余額的情況下，主控模塊打開(kāi)水泵開(kāi)關(guān)，水泵開(kāi)始抽水。同時(shí)電量計(jì)量模塊開(kāi)始計(jì)量水泵的用電量，并在數(shù)碼管上顯示。在當(dāng)前用戶(hù)澆灌過(guò)程中，有其他用戶(hù)來(lái)刷卡取水，澆灌系統(tǒng)不做任何反應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前用戶(hù)的取水操作。當(dāng)前用戶(hù)澆灌完后再刷一次卡，主控模塊通過(guò)讀取 IC 卡的扇區(qū)信息，判斷該用戶(hù)為當(dāng)前開(kāi)泵取水用戶(hù)， 然后執(zhí)行關(guān)水泵操作抽水停止， 電量計(jì)量結(jié)束同時(shí)停止 IC 卡扣費(fèi)。 并通過(guò) GPRS模塊上傳該用戶(hù)的卡片信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)使用 FM1702SL 射頻芯片實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě) IC 卡的射頻通信， 通過(guò)電量芯片 ADE7758 把用水量轉(zhuǎn)換為電量方便的實(shí)現(xiàn)用水量的扣費(fèi)。以微處理器 PIC24FJ64GA006 為核心通過(guò)對(duì)寄存器的讀寫(xiě)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)智能澆灌的目的，并通過(guò) GPRS 模塊實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)中心的通信，系統(tǒng)使用方便、工作穩(wěn)定、可靠性高，有很好的實(shí)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明所述系統(tǒng)總體框圖。

圖2是本發(fā)明所述系統(tǒng)主控模塊電路。

圖3是本發(fā)明所述系統(tǒng)射頻模塊電路。

圖4是本發(fā)明所述系統(tǒng)發(fā)射接收電路。

圖5是本發(fā)明所述系統(tǒng)電量計(jì)量模塊電路。

圖6是本發(fā)明所述系統(tǒng)GPRS 模塊電路。

圖7是本發(fā)明所述系統(tǒng)軟件流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種智能澆灌系統(tǒng)，智能澆灌系統(tǒng)由用水管理軟件、主控模塊、射頻通信模塊、電量計(jì)量模塊、GPRS 模塊以及外圍電路組成。管理人員通過(guò)用水管理軟件以及射頻卡讀寫(xiě)器進(jìn)行開(kāi)卡，充值等操作。充值成功后，用戶(hù)使用 IC 卡在讀卡區(qū)域刷卡，系統(tǒng)讀取 IC 卡信息并通過(guò) GPRS 模塊和數(shù)據(jù)中心通信，驗(yàn)證當(dāng)前 IC 卡的卡片信息和數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)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(dāng)卡片信息不一致時(shí)，系統(tǒng)對(duì)卡片進(jìn)行?？ú僮鳎脩?hù)需要去管理中心重新激活卡片才能使用。當(dāng)卡片信息一致并且有余額的情況下，主控模塊打開(kāi)水泵開(kāi)關(guān)，水泵開(kāi)始抽水。同時(shí)電量計(jì)量模塊開(kāi)始計(jì)量水泵的用電量，并在數(shù)碼管上顯示。在當(dāng)前用戶(hù)澆灌過(guò)程中，有其他用戶(hù)來(lái)刷卡取水，澆灌系統(tǒng)不做任何反應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前用戶(hù)的取水操作。當(dāng)前用戶(hù)澆灌完后再刷一次卡，主控模塊通過(guò)讀取 IC 卡的扇區(qū)信息，判斷該用戶(hù)為當(dāng)前開(kāi)泵取水用戶(hù)， 然后執(zhí)行關(guān)水泵操作抽水停止， 電量計(jì)量結(jié)束同時(shí)停止 IC 卡扣費(fèi)。 并通過(guò) GPRS模塊上傳該用戶(hù)的卡片信息。

主控模塊由單片機(jī) PIC24FJ64GA006 以及一些外圍電路組成。主控芯片使用PIC18F14K50，通過(guò)它的豐富的接口，可以方便的與各個(gè)模塊通信。高性能的 RISC CPU，靈活的振蕩器結(jié)構(gòu)，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 。單片機(jī) PIC24FJ64GA006 的串行外設(shè)接口（SPI）是用于同其他外設(shè)或單片機(jī)器件進(jìn)行通信的串行接口。這些外設(shè)器件可以是串行 EEPROM、移位寄存器、顯示驅(qū)動(dòng)器和 A/D 轉(zhuǎn)換器等。本發(fā)明使用 PIC18F14K50 的 SPI 接口和射頻芯片，電量芯片進(jìn)行通信。SPI 模式允許同時(shí)同步發(fā)送和接收 8 位數(shù)據(jù)。使用以下4個(gè)引腳來(lái)實(shí)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(shí)鐘（SCK），從選擇（NSS）。主控模塊相關(guān)電路如圖 2 所示。

射頻通信模塊主要由 FM1702SL 芯片以及一些外圍電路組成， 完成系統(tǒng)的射頻通信功能。FM1702SL是復(fù)旦微電子股份有限公司設(shè)計(jì)的基于ISO14443 標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式讀卡機(jī)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。FM1702SL 芯片的 SPI 管腳與主控芯片的SPI管腳相連，RSTPD是 FM1702SL 硬件復(fù)位管腳, 當(dāng)系統(tǒng)上電或者 FM1702SL 出現(xiàn)異常情況時(shí), 主控芯片給 RSTPD管腳上輸入一個(gè)大于512個(gè)時(shí)鐘周期的低電平即可硬件復(fù)位 FM1702SL。IRQ 是 FM1702SL 中斷使能管腳, 給主控芯片提供中斷信號(hào), 標(biāo)識(shí) FM1702SL 執(zhí)行完一個(gè)完整命令。射頻模塊相關(guān)電路如圖 3 所示。

FM1702SL芯片的 TX1 和 TX2 管腳是用來(lái)發(fā)射調(diào)制過(guò)的 13.56MHz 載波信號(hào)，輔助幾個(gè)無(wú)源器件來(lái)匹配和濾波就可以直接驅(qū)動(dòng)天線(xiàn)。RX 管腳用來(lái)接收卡片發(fā)出的信號(hào)，F(xiàn)M1702SL采用了正交解調(diào)電路來(lái)解調(diào) RX 管腳上的 ISO14443 標(biāo)準(zhǔn)的副載波信號(hào)。發(fā)射接收電路如圖4所示。

電量計(jì)量使用 ADE7758 芯片實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小型的電量表。ADE7758 是美國(guó) ADI 公司開(kāi)發(fā)的一種體積小、動(dòng)態(tài)范圍可達(dá) 1000∶1 的新型電能測(cè)量集成電路,它具有數(shù)字積分、數(shù)字濾波和實(shí)用電能監(jiān)測(cè)、計(jì)量等功能。ADE7758 通過(guò) SPI 方式與主控芯片通信，通過(guò)計(jì)量電量來(lái)實(shí)現(xiàn)用水量的計(jì)量。電量計(jì)量模塊相關(guān)電路如圖 5 所示。

GPRS 模塊是一個(gè)集成化的模塊，通過(guò)購(gòu)買(mǎi)現(xiàn)成的GPRS模塊SIM900外加一些外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信。在模塊上電之前，要確保模塊外圍電路接口連接正確，無(wú)短路等異常情況以免損壞模塊。通過(guò)PWRKEY鍵給模塊開(kāi)機(jī)，然后讀取模塊STATUS腳判斷是否開(kāi)機(jī)。通過(guò)串口發(fā)送大寫(xiě)AT\r去同步波特率。SIM900通過(guò)它的串口與主控芯片進(jìn)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(hù)IC卡信息，來(lái)防止復(fù)制卡片，惡意修改卡片信息等不安全行為。GPRS模塊相關(guān)電路如圖 6 所示。

智能澆灌系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)各個(gè)模塊的初始化，通信程序，射頻卡的讀寫(xiě)。智能澆灌系統(tǒng)底層軟件可在PIC開(kāi)發(fā)工具下用C語(yǔ)言編寫(xiě)。具體流程為先對(duì)各個(gè)端口進(jìn)行初始化，再由主控芯片發(fā)送命令對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)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(hù)卡片送來(lái)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(shí)GPRS模塊和電量計(jì)量模塊也根據(jù)主控芯片發(fā)送來(lái)的命令進(jìn)行相關(guān)操作。軟件流程如圖 7 所示。

雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是專(zhuān)利所有者可以在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)做出各種變形或修改，只要不超過(guò)本發(fā)明的權(quán)利要求所描述的保護(hù)范圍，都應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。