农业灌溉测控终端的设计与研究
智能灌溉系统的研究与设计
智能灌溉系统的研究与设计智能灌溉系统的关键技术包括传感器技术、控制算法和通信技术。
传感器技术用于实时监测土壤湿度、气象条件和作物生长状况等信息，以提供决策依据。
控制算法根据传感器数据和预设的决策规则，自动调节灌溉设备的工作状态，实现精确的灌溉控制。
通信技术用于传输传感器数据和接收指令，实现系统的远程监控和控制。
智能灌溉系统的设计思路是综合考虑植物的生理需求、土壤水分特性和环境因素等因素，根据这些因素调整灌溉的时机、时长和强度，以保持土壤湿度在适宜的范围内，促进作物生长和发育。
具体的设计步骤包括：确定监测指标、选择传感器和控制设备、建立模型、优化算法和进行系统测试等。
在确定监测指标时，需要考虑作物的需水量、土壤水分特性和环境因素等因素。
对于不同的作物和土壤类型，需水量和灌溉时机有所差异，因此需要根据具体情况确定监测指标。
传感器的选择包括土壤水分传感器、气象传感器和作物生长监测传感器等。
这些传感器可以实时监测土壤湿度、气象条件和作物生长状况等信息，为灌溉控制提供数据支持。
建立灌溉模型是智能灌溉系统设计的关键。
根据作物的生理特性和土壤水分特性，可以建立数学模型来描述作物水分和土壤水分的关系。
通过模型，可以预测土壤湿度的变化趋势，从而确定灌溉的时机和时长。
优化算法可以根据模型的预测结果和实际传感器数据，自动调节灌溉设备的工作状态，实现精准灌溉控制。
智能灌溉系统的通信技术可以实现远程监控和控制。
通过互联网或其他通信网络，传感器数据可以远程传输到中心服务器或手机APP上，用户可以实时监测土壤湿度和其他环境参数。
同时，用户还可以通过手机APP 发送指令，远程控制灌溉设备的工作状态，实现智能灌溉的远程管理。
智能灌溉系统的研究与设计旨在提高灌溉的精度和自动化程度，减少水资源的浪费和环境污染，提高农业生产的效益和可持续发展水平。
随着传感器、控制设备和通信技术的不断发展，智能灌溉系统的性能和可靠性将得到进一步提升，有望在农业生产中得到广泛应用。
智能灌溉系统的研究与设计
智能灌溉系统的研究与设计智能灌溉系统是一种利用现代科技手段通过感知环境信息、分析数据并进行智能控制的灌溉系统。
它能够根据土壤湿度、气象状况、植物需水量等参数自动调节灌溉频率和水量，实现精准灌溉，提高水资源利用效率和农作物产量。
本文将对智能灌溉系统的研究与设计进行探讨。
一、智能灌溉系统的研究背景我国水资源短缺严重，农业用水是最大用水领域，因此提高农田水资源利用效率具有重要意义。
传统的灌溉方法主要依靠人工判断和经验进行，存在水量浪费和操作不精准等问题。
而智能灌溉系统则能够根据实时的环境参数自动控制灌溉，实现精确用水，减少水资源浪费，满足农田的需水量。
二、智能灌溉系统的研究方法1.环境感知技术：通过传感器等设备，获取土壤湿度、气象状况等环境参数的数据。
常用的传感器包括土壤湿度传感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器等。
这些数据能够准确地反映农田的水分状况和气候变化，是智能灌溉系统的基础。
2.数据分析技术：通过分析环境参数数据，判断灌溉的需求程度。
常用的数据分析方法包括模糊逻辑、神经网络、模型预测控制等。
这些方法能够对环境参数进行综合评估，并提供相应的灌溉决策。
3.控制策略设计：根据环境参数的数据和分析结果，制定合理的灌溉策略。
包括灌溉频率、灌溉时长和灌溉水量等。
控制策略的设计需要考虑农作物的需水量、土壤的水分保持能力以及气象变化等因素。
三、智能灌溉系统的设计方案1.硬件设计：智能灌溉系统需要配备环境感知设备，如土壤湿度传感器、气象站等，这些设备要能够实时采集环境参数的数据，并传输给中央控制系统。
同时，系统还需要具备自动控制装置，能够根据控制策略自动实现灌溉操作。
2.软件设计：中央控制系统需要通过软件来处理环境参数数据、分析数据并进行灌溉决策。
软件要具备较强的计算能力，能够实时处理大量数据，并输出相应的控制信号。
同时，软件还需要具备灌溉策略的编程能力，能够根据不同的作物和不同的环境需求进行灌溉控制。
3.系统优化：智能灌溉系统需要不断进行优化，以提高其灌溉精度和效率。
面向智慧农业的远程灌溉监控与控制系统设计
面向智慧农业的远程灌溉监控与控制系统设计智慧农业的迅猛发展对农田灌溉提出了新的要求。
传统的农田灌溉方式存在诸多问题，例如资源浪费、效率低下、操作不便等。
远程灌溉监控与控制系统的设计应运而生，通过远程监控和控制技术的应用，实现智能化的农田灌溉，提高农田水资源的利用效率，降低人工成本，促进农业的可持续发展。
一、系统设计概述远程灌溉监控与控制系统是基于物联网技术实现的，其主要功能包括监测农田灌溉水位、土壤湿度以及环境温湿度等信息，实时控制灌溉设备开关，以及远程管理和控制系统的运行。
系统由传感器、控制器、通信模块、服务器和手机应用等组成。
传感器用于实时采集农田环境和水文信息，并将数据传输给控制器。
控制器根据接收到的数据，决定是否需要进行灌溉操作，并控制灌溉设备的开启和关闭。
通信模块负责将采集到的数据和控制指令通过无线网络传输到服务器。
服务器上搭建的数据库用于存储和管理数据，并提供数据查询和分析功能。
手机应用则是农民和管理者通过手机实现对远程灌溉监控与控制系统的操作和管理。
二、传感器选择与布局合适的传感器选择和布局对于系统的正常运行至关重要。
首先，选择可靠稳定的传感器，能够准确地监测农田灌溉所需的各项参数。
例如，水位传感器用于监测水源河流或水库的水位，土壤湿度传感器用于监测农田土壤湿度，环境传感器用于监测环境温湿度。
其次，合理布局传感器，确保其能够充分覆盖整个农田区域，并避免受到其他人为因素的影响。
传感器通常需安装在经过精确测量的位置，并通过专用线缆或者现场无线网络与控制器连接。
三、控制器设计与功能控制器是系统的核心，主要负责采集传感器数据、进行数据处理和决策、控制灌溉设备的开启和关闭。
为了提高控制的精准度和效率，控制器需要具备以下功能：1. 数据采集和处理：实时采集传感器数据，并进行筛选和处理，依据设定的阈值进行判断和决策；2. 远程控制：支持远程灌溉设备的开关，通过与服务器建立的连接，接收控制指令并执行；3. 报警功能：当系统检测到异常情况时，及时发送报警信息给农民或管理者，以便进行及时处理；4. 数据存储和分析：控制器需要具备一定的存储能力，将采集到的数据存储在本地，方便以后的分析和查询。
农田灌溉自动化控制系统的设计与实现
农田灌溉自动化控制系统的设计与实现一、引言随着科技的不断发展和农业现代化的推进，农田灌溉自动化控制系统成为提高农田灌溉效率和水资源利用率的重要手段。
本文将介绍农田灌溉自动化控制系统的设计与实现，包括系统框架、关键技术和优势。
二、系统框架农田灌溉自动化控制系统主要由以下几个模块组成：1. 传感器模块：通过感知农田的土壤湿度、空气温度、湿度和作物生长状态等信息，实时监测农田的灌溉需求。
2. 控制器模块：根据传感器模块获取的数据，经过数据处理和分析，制定最优的灌溉策略，并通过控制执行机构实现自动灌溉。
3. 执行机构模块：根据控制器模块的指令，控制水泵、阀门等灌溉设备的开关，实现农田的自动灌溉。
三、关键技术1. 传感技术：选择合适的传感器，如土壤湿度传感器、温湿度传感器等，准确感知农田的环境参数，并提供准确的数据支持。
2. 数据处理与分析技术：通过对传感器获取的数据进行处理和分析，结合农田的灌溉需求和作物的生长情况，制定合理的灌溉策略，以节约水资源并提高灌溉效率。
3. 控制算法技术：利用控制算法，根据传感器获取的数据和灌溉需求制定最优的灌溉方案，并控制执行机构实现自动灌溉。
4. 通信技术：将传感器模块、控制器模块和执行机构模块进行联网，实现实时数据传输和指令控制，提高灌溉系统的智能化和交互性。
四、优势农田灌溉自动化控制系统具有以下优势：1. 提高灌溉效率：通过实时监测农田的环境参数和作物生长情况，并结合科学的控制算法，制定最优的灌溉策略，减少水资源的浪费，提高灌溉效率。
2. 节约劳动力：自动化控制系统可以代替人工进行农田灌溉的监测和控制，减少人力资源的投入，提高农民的劳动效率。
3. 降低成本：自动化控制系统可以根据实际情况动态调整灌溉方案，减少灌溉所需的水、电和化肥等资源的费用，降低农田灌溉的成本。
4. 提高产量和品质：科学合理的灌溉策略可以保证作物的生长需要得到满足，提高产量和品质，增加农民的收入。
五、实例分析以某农田为例，该农田的自动化灌溉系统由土壤湿度传感器、温湿度传感器、水泵、阀门和控制器等组成。
智慧农业中的精准灌溉系统设计与控制策略
智慧农业中的精准灌溉系统设计与控制策略随着人口的增长和气候变化的影响，全球粮食安全日益成为一个重要的问题。
为了提高农业的效益和可持续发展，科学家们不断探索新的农业技术和方法。
其中，智慧农业中的精准灌溉系统设计与控制策略成为了关注的焦点。
精准灌溉系统是利用先进的传感和控制技术，根据农作物的需水量和土壤的含水量等因素，准确测量和调控灌溉水的运输和分配。
这种系统可以帮助农民精确地为农作物提供适量的水分，最大程度地提高产量和资源利用效率。
在精准灌溉系统的设计中，有几个关键组成部分需要特别注意。
首先是传感器技术的选择和布局。
传感器是实现精准灌溉的关键，它能够实时测量土壤的含水量、气候条件和作物的生长情况等信息。
根据农田的大小和地形特点，合理地选择和布局传感器，可以更好地监测和掌握农田的水分状态，从而进行精准的灌溉。
其次是灌溉控制系统的设计。
根据传感器的数据和预设的灌溉需求，灌溉控制系统能够自动控制灌溉设备的启动和关闭，实现精确的灌溉过程。
灌溉控制系统还可以与气象预报系统和水资源管理系统等进行数据交互和智能决策，提供更加可靠和高效的灌溉策略。
通过合理地设计和配置灌溉控制系统，农民不仅可以减少水资源的浪费，还可提高农作物的生长质量和产量。
此外，精准灌溉系统中的水资源管理也需要有一套有效的策略。
农田的水资源是有限的，因此需要进行科学的调度和分配。
通过建立农田水分平衡模型，结合实时的气象和土壤信息，可以确定灌溉策略和水资源的分配比例。
合理的水资源管理不仅可以满足农作物的需水量，还可以减少水分浪费和土壤的盐渍化情况，提高农田的产出和可持续发展。
在实际应用中，精准灌溉系统还需要考虑到农民的意愿和经济实际。
只有适合农民的灌溉系统才能够广泛应用和持续发展。
因此，在系统设计和控制策略中，需要注重与农民的沟通和参与，了解他们的需求和意见，确保灌溉系统的可操作性和可接受性。
总之，智慧农业中的精准灌溉系统设计与控制策略是提高农业效益和可持续发展的关键因素。
智慧农业灌溉控制与管理系统的研究与优化
智慧农业灌溉控制与管理系统的研究与优化智慧农业灌溉控制与管理系统的研究与优化一直是农业生产中的重要课题，它涉及到农田水利资源的有效利用、农作物的生长发育以及农业生产的经济效益。
为了提高农田水利资源的利用率，降低灌溉成本，并最大限度地满足农作物生长对水分的需求，研究和优化智慧农业灌溉控制与管理系统是至关重要的。
在智慧农业灌溉控制与管理系统的研究中，首先需要建立合理的农田水利资源监测网络。
该网络可以通过安装传感器、无线通信以及云计算等技术手段，实时监测农田土壤湿度、气象环境等参数数据。
通过监测网络的数据收集和分析，可以实现对农田的智能化管理，准确判断农地的灌溉需求。
其次，针对农田的不同需求，智慧农业灌溉控制与管理系统需要建立合理的灌溉控制策略。
根据农作物的生长周期、生长期水分需求的变化以及不同地区的气候特征，系统可以自适应地调整灌溉量和灌溉频率。
通过精确地控制灌溉量和频率，可以最大限度地减少水资源的浪费，并保证农作物的生长发育。
此外，智慧农业灌溉控制与管理系统还需要考虑农地的配水管理。
针对农田水利资源的不均衡分布问题，可以利用系统优化算法，对农田进行合理的配水计划。
通过将农田分为不同的水管区，根据各区的灌溉需求和水源供给能力，进行合理的水源调配和灌溉水量分配。
另外，为了提高智慧农业灌溉控制与管理系统的智能化程度，可以引入人工智能、大数据和机器学习等技术。
通过对历史数据的分析和建模，系统可以学习和预测农作物的生长周期和水分需求，并自动调整灌溉控制策略。
此外，利用智能化的传感器和执行器，系统可以实现远程监控和操作，进一步提高农田的管理效率。
此外，在智慧农业灌溉控制与管理系统的研究中，还需要充分考虑农民的参与和接受程度。
通过智能手机应用程序、短信提醒和远程控制等方式，将农民与系统进行有效互动，提高农民对系统的使用和管理能力。
只有农民能够理解和接受系统的优势，并主动参与到系统的操作和管理中，才能更好地发挥智慧农业灌溉控制与管理系统的作用。
智能农业中的智能灌溉控制系统设计与优化
智能农业中的智能灌溉控制系统设计与优化一、引言随着科技的不断进步，智能农业成为农业现代化的重要方向之一。
在智能农业中，智能灌溉控制系统是关键技术之一，它能够精确控制灌溉水量和节约资源。
本文旨在介绍智能灌溉控制系统的设计与优化方法，提高农田的水资源利用效率。
二、需求分析智能灌溉控制系统设计的第一步是需求分析。
该系统应能够实时监测农田土壤湿度、气象数据等信息，以便根据作物需水量确定灌溉水量和时间。
此外，系统应具备自动控制和人工干预的功能，以适应不同情况下的需求。
三、系统组成及原理智能灌溉控制系统由传感器、控制器、执行机构和用户界面组成。
传感器用于监测土壤湿度、气候等环境信息，传输给控制器进行处理。
控制器根据输入的数据计算作物需水量，并控制执行机构进行灌溉操作。
用户界面提供操作界面和显示灌溉状态，供农民进行人工干预。
四、系统设计与优化4.1 传感器选择与布置选取合适的传感器对智能灌溉控制系统的精度和稳定性至关重要。
土壤湿度传感器应具备高灵敏度和抗干扰能力，能够准确测量土壤湿度；气象传感器应能监测气温、湿度、光照等环境参数。
同时，合理布置传感器可以提高监测的全面性和准确性。
4.2 控制算法与模型建立通过建立灌溉水量的控制算法和模型，可以根据土壤湿度和气象条件预测作物需水量。
最常用的算法是基于PID（比例-积分-微分）控制的方法，通过对传感器数据的实时处理，实现对灌溉水量和时间的精确控制。
4.3 执行机构选择与调试执行机构是智能灌溉控制系统的关键部分，其性能直接关系到灌溉水量的控制精度。
选择合适的执行机构可以提高系统的可靠性和稳定性。
在安装调试过程中，需要调整执行机构的打开和关闭时间，使其与控制算法实现协调工作。
4.4 用户界面设计用户界面应具备友好的操作界面和直观的显示信息功能。
用户可以通过界面设置灌溉参数，监控灌溉状态，并进行人工干预。
优化用户界面的设计可以提高系统的易用性和实用性。
五、实验验证为了验证系统设计与优化的效果，可以选择合适的农田进行实验。
农业灌溉测控终端的设计与研究
第 ２ ３卷 第 １ ４期
Ｖ０ １ ． ２ ３ Ｎ Ｏ ． １ ４
电 子 设 计 工 程
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ
２ ０ １ ５年 ７月
Ｊ ｕ １ 与研 究
王 伟’ ， 蔡 慧英 ， 董 淑敏 ，周 圣仓 ， 李 帅。 ，王 超
（ １ ． 山 东 正 晨科 技 股 份 有 限公 司 山 东 济 南 ２ ５ ０ １ ０ １ ； ２ ． 中 国科 学 院沈 阳 自动 化 研 究所 辽 宁 沈 阳 ｌ １ ０ ０ １ ６ ； ３ ． 山 东 三龙 智 能技 术 有 限公 司 山 东 济 南 ２ ５ ０ １ ０ １ ） 摘 要 ：从 国 家加 强 小农 水 重 点 县推 广 的 政 策 出发 。 针 对 农 业 生 产 过 程 中需 要 对 用 水 进 行 计 量 与控 制 的 需 求 ． 本 文 设 计 了一 种 农 业灌 溉 测 控 终 端 的 计 量 与 控 制 系统 。 系统 采 用 Ｓ Ｔ公 司的 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ Ｆ ｌ Ｏ ３ Ｖ Ｅ Ｔ ６单 片机 作 为主 控 芯 片 ． 并且 运
关 键 词 ：液 晶 显 示 器 ；以 电 控 水 ： 水 泵 水 量 ；时 间计 划
农田灌溉智能控制系统设计与优化
农田灌溉智能控制系统设计与优化随着科技的不断发展和人工智能技术的应用，农业生产也在不断提高效率和质量。
农田灌溉是农业生产中至关重要的一个环节，传统的人工操作方式对于农田灌溉的控制和调度存在一定的局限性。
因此，设计和优化一个智能控制系统对于提高农田灌溉的效率和可靠性具有重要意义。
一、系统设计1. 传感器网络：农田灌溉智能控制系统的第一步是建立一个有效的传感器网络。
通过在农田中布置各类传感器，如土壤湿度传感器、风速传感器、气温传感器等，可以实时获取各项环境数据。
这些传感器数据将成为决策和控制的基础。
2. 数据采集和分析：通过传感器网络获取到的数据将被发送到数据采集和分析模块中进行处理。
在这个模块中，可以利用各种算法和模型对数据进行分析，包括土壤水分含量分析、农作物需水量估计等。
通过对数据的分析，可以获取到关键的农田灌溉决策参数。
3. 决策和控制：在决策和控制模块中，可以利用人工智能算法，如模糊逻辑控制、神经网络等，对农田灌溉进行智能化控制。
根据传感器数据和分析结果，系统可以自动进行灌溉调度，确定最佳的灌溉时间、水量和灌溉方式。
4. 远程监控和管理：为了方便农田灌溉的监控和管理，可以建立一个远程监控和管理平台。
通过该平台，农民可以随时随地监测农田灌溉的情况，并对灌溉进行控制和调整。
二、系统优化1. 数据预处理：农田灌溉智能控制系统中的数据往往会受到各种干扰，如传感器误差、环境变化等。
为了提高数据的准确性和可靠性，需要对采集到的数据进行预处理，包括去除噪声、补充缺失数据等。
2. 智能算法优化：决策和控制模块中的智能算法对于系统的性能和效果起着至关重要的作用。
优化智能算法可以提高农田灌溉系统的控制精度和效率。
可以通过选择合适的算法、调整算法参数等方式进行优化。
3. 节水技术应用：农田灌溉是一个水资源消耗较大的过程，为了提高灌溉效率和节约水资源，可以利用一些节水技术。
例如，利用滴灌、喷灌等精确灌溉技术，根据土壤湿度进行动态调整，减少灌溉水量的浪费。
农业智能灌溉系统的设计与优化
农业智能灌溉系统的设计与优化随着人口的增长和气候变化的影响，全球范围内农业面临着越来越大的挑战。
为了提高农作物的产量和质量，减少用水量并保护环境，农业智能灌溉系统应运而生。
本文将从农业智能灌溉系统的基本原理、设计要点、优化方法以及未来发展趋势等方面展开讨论。
一、农业智能灌溉系统的基本原理农业智能灌溉系统是利用传感器、控制器和执行机构等装置，根据农作物生长状况和土壤湿度等参数，实现自动化调控灌溉水量和时间的系统。
其基本原理是通过实时监测土壤湿度、气象条件和作物需水量等信息，结合预设的灌溉方案，实现精准、高效的灌溉管理，从而提高农作物的产量和品质。
二、农业智能灌溉系统的设计要点1. 传感器选择与布局：选择适合的土壤湿度传感器、气象传感器和作物生长状态传感器，并合理布局在田间，以获取准确的监测数据。
2. 控制器设计与算法优化：设计智能控制器，结合先进的算法，实现对灌溉系统的自动化调控，提高灌溉水平和水资源利用效率。
3. 执行机构的选择与优化：选择可靠的执行机构，如喷灌头、滴灌管等，同时优化其布局和工作方式，以实现精准的灌溉。
三、农业智能灌溉系统的优化方法1. 数据分析与模型建立：通过对监测数据的分析和处理，建立土壤水分与作物需水量之间的关系模型，实现对作物需水量的精准预测。
2. 智能控制算法的优化：不断改进控制算法，结合实时监测数据和模型预测结果，优化灌溉水量和时间的控制策略，实现更加精准的灌溉管理。
3. 节水灌溉技术的引入：引入节水灌溉技术，如滴灌、微喷灌等，结合智能控制系统，实现对水资源的高效利用。
四、农业智能灌溉系统的未来发展趋势1. 多元化传感器应用：未来农业智能灌溉系统将应用更多类型的传感器，如植物生长传感器、土壤养分传感器等，以实现对植物生长环境的全方位监测。
2. 人工智能与大数据的应用：结合人工智能和大数据技术，实现对大规模农田的精细化管理，提高农业生产效率和资源利用效率。
3. 精准农业的发展：农业智能灌溉系统将成为精准农业的重要组成部分，与无人机、遥感技术等结合，实现对农田的精准监测和管理。
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电量是工农业生产中常见和最基本的参数之一，在农业灌溉过程中常需对电量进行监控收费。
采用单片机对用电量进行采集，制定科学合理的收费依据，对于调节水资源分布不平衡、节约能源等都有重要的作用。
本农业灌溉测控终端设计采用DTS866三相有功式电能表，与测控终端通过RS485总线进行通信，并由液晶显示器将采集到的用电量等信息实时显示出来，主控芯片采用ST 公司的STM32F103单片机，数据处理快，实时性强[1]。
手持机写卡，刷卡计费。
受季节影响软大的场合（如水库水渠），通过矩阵键盘设定合理的时间计划，对收费算法进行适当调整，可使收费更加科学合理。
以电控水的计费方式，节省了昂贵的计量设备成本以及现场安装时的人工和物料成本。
1硬件设计本农业灌溉测控终端由STM32F103嵌入式微控制器、固态继电器控制部分、电量采集部分、液晶显示器、射频通信模块、时钟模块、矩阵按键和供电模块几部分组成。
本测控终端采用STM32F103VET6MCU 作为主控制器，完成电量信号的准确采集、水泵电机动力线母线的控制以及IC 卡数据的交互；MCU 内置512K Flash ，可存储IC 卡用户数据，HS19264液晶显示器显示用户使用电量的信息。
系统整体结构框图如图1所示。
1.1嵌入式微控制器主控芯片选用ST 公司的32位单片机STM32F103VET6，STM32F103VET6微处理器基于ARMv7-M 体系结构，代码效率很高，通过倍频可达72MHz ，内置高达512K 字节的Flash图1系统整体结构框图Fig.1The overall system structure diagram电子设计工程Electronic Design Engineering第23卷Vol.23第14期No.142015年7月Jul.2015收稿日期：2014-10-23稿件编号：201410170作者简介：王伟（1984—），男，山东阳信人，硕士，助理工程师。
研究方向：嵌入式系统、水利信息化建设、楼宇自动化。
农业灌溉测控终端的设计与研究王伟1，蔡慧英2，董淑敏1，周圣仓3，李帅3，王超1（1．山东正晨科技股份有限公司山东济南250101；2．中国科学院沈阳自动化研究所辽宁沈阳110016；3．山东三龙智能技术有限公司山东济南250101）摘要：从国家加强小农水重点县推广的政策出发，针对农业生产过程中需要对用水进行计量与控制的需求，本文设计了一种农业灌溉测控终端的计量与控制系统。
系统采用ST 公司的STM32F103VET6单片机作为主控芯片，并且运用科学的以电控水计费算法，达到对整个测控终端实时有效的管理。
同时提供非接触式IC 卡供用户与测控终端进行信息的交互。
最后采用深圳汉升的HS19264液晶显示器将用电量与卡内剩余金额等信息实时的显示，方便用户查看。
关键词：液晶显示器；以电控水；水泵水量；时间计划中图分类号：TN7文献标识码：A文章编号：1674－6236（2015）14-0084-05Design and research of agricultural irrigation and control terminalWANG Wei 1，CAI Hui -ying 2，DONG Shu -min 1，ZHOU Sheng -cang 3，LI Shuai 3，WANG Chao 1（1．Shandong Zhengchen Technology Company Ltd ，Ji ’nan 250101，China ；2．Shenyang Institute of Automation ChineseAcademy of Sciences ，Shenyang 110016，China ；3.Shandong SARON Industrial Co.，Ltd ，Ji ’nan 250101，China ）Abstract:Strengthening the promotion of small -scale water key counties from national policy ，in accordance with the need of agricultural production to measure and control water demanding ，this paper introduces a design for agricultural irrigation terminal measurement and control system.ST's STM32F103VET6microcontroller as the master chip ，and using the scientific electricity algorithm to control water billing ，can measure and control terminals ers are using non -contact IC card to interact information with measurement and control terminals.Finally ，the amount of power and the remaining sum inside card information will be displayed in real time by HS19264LCD monitor of Shenzhen Han Sheng and be Convenient for the user to view.Key words:liquid crystal display ；with electricity to control water；water pump ；time plan－84－DOI:10.14022/ki.dzsjgc.2015.14.028存储器，可用于存储用户数据，无需扩展存储空间，内置UART 、SPI 和I 2C 接口，可方便与RS485芯片、射频芯片、时钟芯片通信[2-3]。
STM32F103VET6运算速度快，资源丰富，完全能满足农业灌溉测控终端的要求。
1.2电源管理模块设计该终端所选电源管理芯片为宽压输入，可有效避免开关电源输出电压波动而引起的3.3V 电压的不稳定性。
电源管理芯片电流输出能力要强，以驱动MCU 、液晶显示器以及其它控制与通讯模块。
TI 开关电压调节器LM2596宽压输入（4~40V ），输出电流可达3A ，所需外围器件少，并具备完善的保护电路、电流限制、热关断电路，可达到本测控终端设计的要求。
LM2596（U1）能够在使能端ON/OFF 为高电平的情况下将开关电源（J2）输入的4~40V 电压转换为3.3V 电压并由Vout 端输出。
如图2所示。
1.3时钟模块设计农业灌溉测控终端使用以电控水的计费模式，计算水泵的出水量要用到时钟，终端在执行时间计划要用到时钟，要使终端有条不紊地完成预定的工作，一个稳定可靠的时钟系统是必不可少的。
如图3所示，采用Philips 的低功耗CMOS 实时时钟芯片PCF8563（U3），与MCU 通过I2C 总线进行通信，3V 电池（BT ）和3.3V 双重电源供电，32.768K 晶振（Y1）提供时序信号。
1.4执行机构设计目前，采用MCU 、三极管、小功率电磁继电器、12V 电磁继电器，去控制交流接触器线圈，进而控制水泵电机动力线母线。
电磁继电器线圈中流过一定的电流，产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，常开触点闭合。
在农业灌溉中需长时间对电磁继电器控制，弹簧在长时间受力的情况下会发生形变，缩短了电磁继电器机械寿命。
在高振动的灌溉环境下工作，电磁继电器插头与插座容易分离，电气接触不良。
在本测控终端中，控制回路由MCU 、三极管（Q1、Q2）、磁保持继电器（KC1）、固态继电器（K1）组成，如图4所示。
MCU 通过三极管实现对对磁保持继电器的正反向激励，即磁保持继电器开与合状态，其常开触点控制固态继电器触点，固态继电器常开触点控制交流接触器线圈，实现了对水泵电机动力线母线的控制。
用磁保持继电器代替小功率电磁继电器，其开、合状态由永久磁铁所产生的磁力保持。
当继电器需要动作时，只需加入反向电压激励线圈。
触点靠永久磁铁的磁力能维持继电器原有状态保持不变。
用固态继电器替代12V 电磁继电器，不仅觖决了电气接触不良的问题，还延长了继电器的寿命。
图3时钟电路图Fig.3Clock circuit diagram图2LM2596电源管理电路图Fig.2Power management circuit diagram of LM2596图4执行机构电路图Fig.4Actuator circuit diagram1.5电表通讯模块设计测控终端选用具有RS485通信功能的三相有功式电能表，这样就不存在由于脉冲信号传输计算等因素而造成的误差与损失，其稳定性和抗干扰性能都较好。
王伟，等农业灌溉测控终端的设计与研究－85－《电子设计工程》2015年第14期图7射频电路Fig.7radio-frequency circuit diagram图6HS19264液晶显示器电路图Fig.6Liquid crystal display circuit diagram图5电表通信电路图Fig.5Electric meter communication circuit diagram如图5所示。
MCU 通过RS485通讯芯片（U4）与DTS866三相有功式电能表（J3为其接口）通信，按照《多功能电能表通信规约》（DL/T614—1997）帧格式读取电能表电量。
对接口进行了防雷（U5）设计与防浪涌（D7、D8）设计，增强其接口的可靠性。
1.6人机界面设计测控终端为增加人机交互，设立了液晶显示器、矩阵键盘和IC 卡。
液晶的显示采用多级菜单的形式，用户通过按键逐级进入（返回）各个显示页面。
通过矩阵键盘，对测控终端的各个参量进行设置和查询。
测控终端中的设置选项只有管理人员在输入正确密码的情况下才能操作。
如图6所示，液晶显示器采用深圳汉升的HS19264，串口通信，黄绿背光，I2C 通信。
MCU 通过使能端（CS ）、数据线（SID ）、两根时钟线（SCLK1、SCLK2）与液晶显示器相连。
1.7射频模块设计射频模块通过天线接收非接触式IC 卡信息，并将信息传给MCU 。
射频模块的典型电路如图7所示，其中射频芯片FM1702SL （U6）是由上海复旦微电子研究院设计，专门用于与非接触式IC 卡通信的读写器中，支持type A 与type B 通信协议，支持多种加密算法[4-5]；芯片采用SPI 接口（MOSI 、MISO 、SCK ）与单片机进行通信，13.56M （X1）晶振为其提供时序，匹配电容为15P （C11、C12），IC 卡与天线电路板的最大距离为10cm ，天线电路板的布局方法如图8所示。