一種基于Zigbee的液位實(shí)時監(jiān)測與控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于Zigbee的液位實(shí)時監(jiān)測與控制裝置，屬于電子產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的飛速發(fā)展，其應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)的技術(shù)也越來越廣泛。通過研宄發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的液位監(jiān)測與控制系統(tǒng)主要以模擬方式記錄數(shù)據(jù)，即使是數(shù)字方式記錄的，也很難方便的輸入計(jì)算機(jī)處理；另外數(shù)據(jù)的處理基本靠人工判斷，費(fèi)時易錯；并且對于水位信息的采集、傳輸?shù)膶?shí)時性和準(zhǔn)確性較差，效率較低，大都存在控制距離短、易受障礙物干擾、無反饋信息等缺點(diǎn)，造成了投入了較大的人力、物力、財(cái)力，但是卻沒有得到相應(yīng)的投入回報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:本實(shí)用新型提供了一種基于Zigbee的液位實(shí)時監(jiān)測與控制裝置，以用于解決傳統(tǒng)液位監(jiān)測控制系統(tǒng)操作復(fù)雜，系統(tǒng)實(shí)時性不高，采集到液位數(shù)據(jù)精度偏差大，以及開發(fā)成本較高等問題。
[0004]本實(shí)用新型技術(shù)方案是:一種基于Zigbee的液位實(shí)時監(jiān)測與控制裝置，包括手機(jī)
1、主控制器2、LED屏3、指示燈4 (從左至右依次是電機(jī)指示燈、上水指示燈、達(dá)標(biāo)指示燈)、控制按鈕5 (從上至下依次是啟動按鈕、停止按鈕、查詢按鈕)、無線超聲波液位變送器9、水泵10 ;所述主控制器2包括GSM通訊模塊6、微處理器模塊7、Zigbee收發(fā)模塊8 ;其中LED屏3、指示燈4、控制按鈕5安裝在主控制器2機(jī)殼的外部，手機(jī)I與主控制器2中的GSM通訊模塊6相連，GSM通訊模塊6與微處理器模塊7連接，微處理器模塊7中的ARM處理器電路與LED屏3相連，微處理器模塊7與Zigbee收發(fā)模塊8相連，Zigbee收發(fā)模塊8與無線超聲波液位變送器9以及水泵10連接。
[0005]所述GSM通訊模塊6包括TC35i通信電路、SIM_CARD電路、串口通信電路；
[0006]所述TC35i通信電路包括TC35i芯片、電容值為2200uF的濾波電容Cl、二極管Dl、電阻絲阻值為2.2K的Rl、阻值為100K的R2、阻值為1K的R3和R4、阻值為IK的R5和R6、晶體管型號為9014C的三極管Ql和Q2、電容值為10uF的電容C2、發(fā)光二極管D2 ;所述濾波電容Cl 一端與TC35i芯片的1、2、3、4、5引腳以及二極管Dl相連，另一端接地；所述二極管Dl —端與濾波電容Cl相連，另一端接電源；所述TC35i芯片的6引腳接地，并與TC35i芯片的7、8、9、10引腳相連；所述電阻絲Rl —端與TC35i芯片的15引腳相連，另一端與電阻絲R2以及晶體管Ql的基極相連；所述電阻絲R2—端與電阻絲Rl以及晶體管Ql的基極相連，另一端與晶體管Ql的發(fā)射極相連以及電容C2相連；所述電容C2—端與電阻絲R3以及晶體管Ql的集電極相連，另一端與電阻絲R2相連；所述電阻絲R3—端與晶體管Ql的集電極以及電容C2相連，另一端接電源；所述電阻絲R4 —端與TC35i芯片24引腳相連，另一端與TC35i芯片28引腳相連；所述電阻絲R5 —端與TC35i芯片32引腳相連，另一端與晶體管Q2的基極相連；所述晶體管Q2集電極與電阻絲R6相連，晶體管Q2發(fā)射極接地；所述發(fā)光二極管D2 —端與電阻絲R6相連，一端接電源。
[0007]所述SM_CARD電路包括SM_CARD芯片、電容值為InF的電容C3、值為0.1uF的電容C4和C5、值為1uH的電感LI ;所述電容C3—端與SM_CARD芯片的4引腳相連，另一端與SM_CARD芯片的2引腳相連；所述電容C4 一端與SM_CARD芯片的4引腳相連，另一端與SM_CARD芯片的I引腳相連；所述電容C5 —端與SM_CARD芯片的4引腳相連，另一端與SM_CARD芯片的電感LI相連；所述電感LI 一端與電容C5相連，另一端與SM_CARD芯片的4引腳相連；
[0008]所述串口通信電路包括MAX232芯片、型號為104的電容C6、C7、C8、C9、C10、串口JP4 ;所述電容C6 —端與MAX232芯片的I引腳相連，另一端與MAX232芯片的3引腳相連；所述電容C7 —端與MAX232芯片的4引腳相連，另一端與MAX232芯片的5引腳相連；所述電容C8 —端與MAX232芯片的6引腳相連，另一端接地；所述電容C9 一端與MAX232芯片的2引腳相連，另一端與電容C10、電源相連；所述電容ClO —端與電容C9、電源相連，另一端接地；所述MAX232芯片的15引腳接地；所述串口 JP4的3引腳與MAX232芯片的14引腳相連，其6引腳與MAX232芯片的13引腳相連，其5引腳接地；此處參考引用了已經(jīng)發(fā)表的(陳小虎等，《PC與仿形機(jī)械手的串口通信實(shí)現(xiàn)》，組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2014.07)論文，文中提到“設(shè)計(jì)了 RS232串行通信接口電路，將仿形機(jī)械手的數(shù)據(jù)通過串口通信電路傳輸?shù)絇C機(jī)上，以供處理和顯示”?？梢娎么谕ㄐ烹娐愤M(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸是現(xiàn)有技術(shù)中的常見使用方法。
[0009]所述微處理器模塊7包括ARM處理器電路、電源電路、按鍵電路、控制信號驅(qū)動電路；
[0010]ARM處理器電路包括STM32芯片、二極管D3、值為1pF的電容Cll、C12、C14和C15、型號為104的電容C13、值為1uF的電容C16、值為32.768K的晶體Y1、芯片P1、阻值為1K的電阻R7和R8、開關(guān)Kl ;所述二極管D3 —端與STM32芯片的I引腳相連，另一端與電源相連；所述晶體Yl —端與STM32芯片的3引腳、電容Cll相連，另一端與STM32芯片的4引腳、電容C12相連；所述電容Cll 一端與STM32芯片的3引腳、晶體Yl相連，另一端與電容C12相連以及接地；所述電容C12 —端與電容Cll相連以及接地，另一端與STM32芯片的4引腳、晶體Yl相連；所述電容C14 一端與STM32芯片的5引腳、芯片Pl的I引腳相連，另一端與電容C15相連以及接地；所述電容C15—端與STM32芯片的6引腳、芯片Pl的4引腳相連，另一端與電容C14相連以及接地；所述電容C13 —端與STM32芯片的7引腳相連，另一端接地；所述電阻R7 —端與STM32芯片的28引腳相連，另一端接地；所述電阻R8一端與STM32芯片的7引腳、電容C16、開關(guān)Kl相連，另一端接地；所述開關(guān)Kl 一端與電阻R8、STM32芯片的7引腳、電容C16相連，另一端接地；所述電容C16 —端與STM32芯片的7引腳、電阻R8、開關(guān)Kl相連，另一端接地；
[0011]電源電路包括穩(wěn)壓器AMSl 117、值為1uF的電容C17和C18、值為0.1uF的電容C19、值為10uH的電感L2、阻值為120 Ω的電阻絲R9、發(fā)光二極管D3 ;所述電容C17—端與穩(wěn)壓器AMSl117的IN腳、電源相連；另一端接地；所述穩(wěn)壓器AMSl117的GND腳接地；所述電感L2 —端與穩(wěn)壓器AMSl117的OUT腳相連，另一端與電容C18、C19、電阻絲R9、電源相連；所述電阻絲R9 —端與電感L2、電容C18和C19、電源相連，另一端與發(fā)光二極管D3相連；所述發(fā)光二極管D3 —端與電阻絲R9相連，另一端接地；
[0012]按鍵電路包括STM32芯片、阻值為IK的電阻R10、Rll、R12、R13、R14、R15和R16、開關(guān)S1、SI’、S2、S2’、S3、S3，、S4 ;所述電阻RlO 一端與STM32芯片的P0.6引腳、開關(guān)S4相連，另一端接電源；所述電阻Rll —端與STM32芯片的P0.5引腳、開關(guān)S3’相連，另一端接電源；所述電阻R12 —端與STM32芯片的P0.4引腳、開關(guān)S3相連，另一端接電源；所述電阻R13—端與STM32芯片的P0.3引腳、開關(guān)S2’相連，另一端接電源；所述電阻R14—端與STM32芯片的P0.2引腳、開關(guān)S2相連，另一端接電源；所述電阻R15 —端與STM32芯片的P0.1引腳、開關(guān)SI’相連，另一端接電源；所述電阻R16—端與STM32芯片的P0.1引腳、開關(guān)SI相連，另一端接電源；所述電阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16相互并聯(lián)；所述開*S1、S1’、S2、S2’、S3、S3’、S4并聯(lián)接地；此處采用已經(jīng)發(fā)表的(徐大詔等，《基于STM32的便攜式礦用多氣體檢測儀的設(shè)計(jì)》，儀表技術(shù)與傳感器，2014)論文，文中提到“設(shè)計(jì)一種基于STM32便攜式礦用多氣體檢測儀，其中主要涉及以STM32F103VET6微處理器為核心的最小硬件電路”?？梢娎肧TM32最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行控制和處理是現(xiàn)有技術(shù)中的常見使用方法。
[0013]控制信號驅(qū)動電路包括阻值為2K的電阻R17和R19、阻值為100K的電阻R18、二極管D4、發(fā)光二極管D5、光耦芯片AQW214、開關(guān)S5、繼電器KA2 ;所述電阻R17—端與光耦芯片的二極管D6相連，另一端接電源；所述電阻R18 —端與光耦芯片的三極管Q3連接，另一端與發(fā)光二極管D5、二極管D4相連；所述光耦芯片AQW214中的二極管D6 —端與電阻R17相連，另一端與ARM處理器電路中的STM32芯片的PRO腳相連；所述光耦芯片AQW214中的三極管Q3的發(fā)射極接地；發(fā)光二極管D5 —端與電阻R18連接，另一端與電阻R19相連；所述電阻R19 —端與發(fā)光二極管D5相連，另一端與二極管D4以及電源相連；所述二極管D4一端與電阻R19、電源相連，另一端與電阻R18相連；所述繼電器KA2與電阻R19、二極管D4并聯(lián)；開關(guān)S5 —端接電源，另一端與繼電器相連。
[0014]所述Zigbee收發(fā)模塊8包括CC2430射頻電路；CC2430射頻電路包括值為0.39uF的電容 C20、C21、C23 和 C24、值為 0.43uF 的電容 C22 和 C25、電阻 R20、R21、R22 和 R23、外部晶振XTALl和XTAL2、電感L3、L4和L5、天線ANT ;所述電容C20 —端與CC2430芯片的P2_3腳相連，另一端接地；所述電容C21 —端與CC2430芯片的P2_4腳、外部晶振XTALl相連，另一端接地；所述電容C22—端與CC2430芯片的DCOUPL腳相連，另一端接地；所述外部晶振XTALl —端與電容C20相連，另一端與電容C21相連；所述電容C23 —端與CC2430芯片的X0SC_02腳相連，另一端接地；所述電容C24 —端與CC2430芯片的X0SC_Q1腳、外部晶振XTAL2相連，另一端接地；所述電容C25 —端與CC2430芯片的RREG_0UT腳相連，另一端接地；所述外部晶振XTAL2 —端與電容C23相連，另一端與電容C24相連；所述電阻R20 —端與電感L3、CC2430芯片的RF_P腳相連，另一端與電感L4、電阻R21相連；所述電阻R21 —端與電阻R20、電感L4相連，另一端與電感L5相連；所述電容C26 —端與電感L5相連，一端與天線ANT相連；所述電阻R22 —端與CC2430芯片的RBL_AS2腳相連，另一端接地。此處采用已經(jīng)發(fā)表的(任小洪等，《基于Zigbee的CC2430芯片的汽車遙控門設(shè)計(jì)》，微計(jì)算機(jī)信息雜志，2010.6)論文，文中提到“采用具有低功耗、微體積、基于Zigbee技術(shù)的CC2430芯片作為通信核心，進(jìn)行汽車遙控門的高可靠性、安全性設(shè)計(jì)”。可見利用CC2430芯片進(jìn)行低功耗、高安全可靠性的通信處理是現(xiàn)有技術(shù)中的常見使用方法。
[0015]所述無線超聲波液位變送器9包括膠棒天線11、Zigbee射頻模塊12、導(dǎo)線13、電池組14、金屬片15、諧振器16、壓電陶瓷片17、防水外殼18 ;所述膠棒天線11和Zigbee射頻模塊12相連；所述Zigbee射頻模塊12通過導(dǎo)線13和電池組14相連；所述電池組14通過導(dǎo)線13和金屬片15、諧振器16、壓電陶瓷片17相連；膠棒天線11外置在防水外殼18上，Zigbee射頻模塊12、導(dǎo)線13、電池組14、金屬片15、諧振器16、壓電陶瓷片17均內(nèi)置于防水外殼18中。
[0016]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0017]使用本系統(tǒng)，首先將所有需要監(jiān)測和控制的水泵工作區(qū)域安裝上無線超聲波液位變送器9，其負(fù)責(zé)實(shí)時采集液位信息，并且周期性的將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給主控制器2，接著主控制器2上電，電源電路開始工作，蓄電池的額定輸出電壓為36V，經(jīng)過電源電路轉(zhuǎn)換之后，產(chǎn)生5V、12V、24V的恒壓，分別供GSM通訊模塊6、微處理器模塊7、Zigbee收發(fā)模塊使用。電源電路采用LM2596電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片，寬電壓輸入，大電流輸出，自動生降壓，為主控制器2各模塊的工作提供穩(wěn)定的電源保證。本系統(tǒng)分成兩種工作模式，即本地模式和遠(yuǎn)程模式。本地模