專利名稱：農(nóng)業(yè)溫室大棚無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型公開了一種農(nóng)業(yè)溫室大棚無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點檢測裝置，屬于檢測技術(shù)和數(shù)據(jù)信息處理及傳輸應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，隨著人民生活水平的提高，對反季節(jié)蔬果、花卉的需要量越來越大，這樣就需要大量的溫室大棚。溫室內(nèi)的環(huán)境狀況直接影響農(nóng)作物的生長，而大棚中空間溫濕度檢測、土壤的溫濕度檢測是否實時、準(zhǔn)確并且及時傳輸，就成為能否正確地控制大棚執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要依據(jù)。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚多通過人工方式采集農(nóng)作物生長環(huán)境的空氣溫濕度和土壤水分等參數(shù)，難以保證數(shù)據(jù)的實時性和有效性。而采用以有線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的監(jiān)測系統(tǒng)受地理環(huán)境、施工布線等因素影響，具有明顯的不足。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種農(nóng)業(yè)溫室大棚無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點檢測裝置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在線、實時監(jiān)測和動態(tài)分析的功能。本實用新型提供的技術(shù)方案如下本實用新型檢測裝置包括空間溫濕度傳感器、光照度傳感器、土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器，上述傳感器與嵌入式微處理器相連，嵌入式微處理器和所述傳感器由電源管理模塊統(tǒng)一供電，且嵌入式微處理器和與之進(jìn)行雙向通信的終端計算機(jī)相連，終端計算機(jī)完成數(shù)據(jù)的接收、存儲和顯示。嵌入式微處理器集成CPU、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，以及集成ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的射頻模塊。嵌入式微處理器設(shè)有冗余傳感器接口。電源管理模塊包括5V直流穩(wěn)壓電源、5V可充電鋰電池和3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路。本實用新型的技術(shù)優(yōu)點本實用新型采用嵌入式微處理器負(fù)責(zé)接收、處理各個傳感器的信息，通過嵌入式微處理器中集成的射頻模塊實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)空間溫濕度、土壤溫濕度信息采集與遠(yuǎn)程無線傳輸?shù)氖侄?，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在線、實時監(jiān)測和動態(tài)分析的功能。本實用新型檢測裝置可以快捷、方便、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的檢測現(xiàn)場相關(guān)數(shù)據(jù)信息并實現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)信息的傳輸，具有布設(shè)方便、智能性高、工作性能可靠、成本低和功耗低等特點。

圖I本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的電壓轉(zhuǎn)換電路圖；圖3為本實用新型的嵌入式微處理器的電路原理圖；圖4為本實用新型嵌入式微處理器的JTAG接口電路原理圖；[0016]圖5為本實用新型數(shù)字型空間溫濕度傳感器SHTll外圍接口電路原理圖；圖6為本實用新型數(shù)字型光照傳感器ISL29002外圍接口電路原理圖；圖7為本實用新型數(shù)字型土壤溫度傳感器DS1820外圍接口電路原理圖；圖8為本實用新型模擬型土壤水分傳感器FDS100外圍接口電路原理圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型包括4個數(shù)據(jù)采集傳感器和集成射頻模塊的嵌入式微處理器，數(shù)據(jù)采集傳感器包括空間的溫濕度傳感器、光照度傳感器；土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器。各種傳感器輸出的數(shù)字、模擬量與嵌入式微處理器相連；電源管理模塊包括5V直流穩(wěn)壓電源、5V可充電鋰電池和3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路。傳感器和嵌入式微處理器可以選擇由直流穩(wěn)壓電源供電或由可充電的鋰電池供電。嵌入式微處理器集成增強(qiáng)型8051CPU、系統(tǒng) 內(nèi)可編程閃存和RF收發(fā)器。該嵌入式微處理器接受各個傳感器的數(shù)字、模擬信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并通過內(nèi)部集成了 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的射頻模塊完成數(shù)據(jù)的傳送和接收。如圖2所示，電源管理模塊包括5V接口和3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路。5V接口可以連接5V直流穩(wěn)壓電源或者可充電鋰電池。電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul的I引腳接地，3引腳為輸入端，接5V電源，2引腳為輸出端，輸出3. 3V直流電壓，3. 3V電壓用于給嵌入式微處理器、空間溫濕度傳感器SHTll和光照傳感器ISL29002供電。5V電壓直接用于給土壤溫濕度傳感器DS18B20和土壤水分傳感器FDS100供電?？諝鉁貪穸葌鞲衅鱏HTl I，與嵌入式微處理器通過I2C協(xié)議通信，可實現(xiàn)對空氣溫度和相對濕度的監(jiān)測。測溫度精度為±0.4°C，濕度精度為±4%。數(shù)字型光傳感器ISL29002，與嵌入式微處理器通過I2C協(xié)議通信，有多個測量范圍，可通過設(shè)置內(nèi)部寄存器及外部偏置電阻調(diào)節(jié)。數(shù)字型土壤溫度傳感器DS 18B20，具有獨(dú)特的單線接口方式，在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)雙向通訊。測溫范圍一 55°C +125°C，固有測溫分辨率O. 5°C模擬型土壤水分傳感器FDS100?；诮殡娎碚摬⑦\(yùn)用頻域測量技術(shù)開發(fā)的土壤水分傳感器FDS100能夠測量土壤基質(zhì)等多孔介質(zhì)的含水率，測量精度±3%，模擬信號輸出，輸出信號電壓直接由嵌入式微處理器通過PO 口采集并由微處理器內(nèi)部的ADC完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，無需外接ADC。如圖3和圖4所示，本實用新型嵌入式微處理器有48個引腳，其中的21個為可編程I/o引腳，而實際需要只用到其中的20個引腳。JPl的I引腳接經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換模塊處理而獲得的3. 3V電壓。JPl的19引腳共地處理。JPl的13引腳和15引腳接JTAG的相應(yīng)引腳上，實現(xiàn)程序的下載和在線仿真調(diào)試。如圖5，6，7，8所示，各種傳感器接入嵌入式微處理器的可編程I/O接口，通過程序驅(qū)動實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和存儲。
權(quán)利要求1.一種農(nóng)業(yè)溫室大棚無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點檢測裝置，其特征在于，包括空間溫濕度傳感器、光照度傳感器、土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器，上述傳感器與嵌入式微處理器相連，嵌入式微處理器和所述傳感器由電源管理模塊統(tǒng)一供電，且嵌入式微處理器連接終端計算機(jī)，終端計算機(jī)完成數(shù)據(jù)的接收、存儲和顯示。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，嵌入式微處理器集成CPU、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，以及集成ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的射頻模塊。
3.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，嵌入式微處理器設(shè)有冗余傳感器接口。
4.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，電源管理模塊包括5V直流穩(wěn)壓電源、5V可充電鋰電池和3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路。
專利摘要本實用新型公布了一種農(nóng)業(yè)溫室大棚無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點檢測裝置，屬于檢測技術(shù)和數(shù)據(jù)信息處理及傳輸應(yīng)用領(lǐng)域。該檢測裝置包括空間溫濕度傳感器、光照度傳感器、土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器，上述傳感器與嵌入式微處理器相連，嵌入式微處理器和所述傳感器由電源管理模塊統(tǒng)一供電，且嵌入式微處理器連接終端計算機(jī)，終端計算機(jī)完成數(shù)據(jù)的接收、存儲和顯示。本實用新型檢測裝置可以快捷、方便、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的檢測現(xiàn)場相關(guān)數(shù)據(jù)信息并實現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)信息的傳輸，具有布設(shè)方便、智能性高、工作性能可靠、成本低和功耗低等特點。
文檔編號G08C17/02GK202563668SQ20122019978
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者蘇維均, 于重重, 譚勵, 邵軍, 王曉垚 申請人:北京工商大學(xué)