一種無線節(jié)水滴灌自動控制系統(tǒng)的設(shè)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(jié)點模塊組成。采用STM32F103VET6 閃存32 位微控制器。它基于突破性的ARM Cortex?M3內(nèi)核，工作頻率為72 MHz,內(nèi)部集成了高速存儲器（高達128 Kb 閃存和20 Kb SRAM）、通過APB 總線連接豐富增強的外設(shè)和I/O,另外包含了2個12位的ADC、3個通用16位定時器和一個PWM 定時器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進的通信接口：2個I2C和SPI、3個USART、一個USB和一個CAN.

　　由于設(shè)備集成了標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，無需配置額外的組件，減少系統(tǒng)成本，為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了低價格、低功耗、高性能微控制器的解決方案。終端控制節(jié)點電路如圖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(shè)備，需要用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再由STM32 單片機進行處理。本設(shè)計需要采集液位、壓力、流量等4~20 mA設(shè)備信息，所以設(shè)計4通道采集電路，如圖4所示。

　　3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

　　系統(tǒng)軟件主要任務(wù)是實現(xiàn)傳感器工作的控制、無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)以及數(shù)據(jù)的無線收發(fā)。系統(tǒng)軟件主要包括上位機軟件與下位機軟件。上位機軟件設(shè)計，主要是基于Visual C++的參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、自動灌溉及查詢歷史記錄等的編程。下位機程序設(shè)計有兩個關(guān)鍵點：一是對溫濕度、液位、壓力、流量的采集，通過控制變頻器調(diào)節(jié)水泵或通過控制繼電器使得電磁閥開啟與閉合；二是ZigBee收發(fā)模塊對控制信號的接收、發(fā)送與執(zhí)行。

　　自動滴灌系統(tǒng)中，土壤濕度是一個重要變量。上位機通過無線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行顯示并對濕度做排序處理、判斷液位是否過限、將壓力和流量傳感器得到的數(shù)據(jù)進行融合來調(diào)節(jié)變頻器，然后通過ZigBee通信板向田間控制器發(fā)送開啟或關(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(jié)點上電后，首先進行系統(tǒng)的初始化，然后選擇信道并加入現(xiàn)有的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，休眠等待接收信號，當(dāng)接收到網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)出的查詢信號后，進行數(shù)據(jù)的采集并發(fā)送回協(xié)調(diào)器節(jié)點。

　　S3C6410 開發(fā)平臺具有4 個UART 接口，在研究設(shè)計中，采用了MAX3232 芯片來解決ZigBee通信模塊的CC2530芯片與該開發(fā)平臺之間的串口通信電平轉(zhuǎn)換。

　　ZigBee 無線收發(fā)模塊軟件開發(fā)采用IAR EmbeddedWorkbench（EW）平臺完成。EW的C/C++交叉編譯器和調(diào)試器是今天世界最完整的和最容易使用專業(yè)嵌入式應(yīng)用開發(fā)工具。網(wǎng)關(guān)ZigBee程序流程圖見圖6.