反馈检测单元通过交流接触器的辅助触点及时准确检测被控设备的运行状况。
[0042]继电器驱动单元主要由光耦隔离器TLP181、施密特触发器⑶40106、欧姆龙G5NB继电器、开关管NUD3160组成，如图4所示，当微控制器1 口 CTRl输出高电平时，触发TLP181的发光二极管导通，光敏元件受到光照后，光敏三极管导通，经过施密特触发器⑶40106反向输出高电平，驱动开关管NUD3160导通，触发G5NB继电器线圈回路导通，继电器线圈产生磁场，触使G5NB继电器常开触点闭合，从而驱动外部中间继电器、接触器回路导通，相应的电气设备通电开始工作。同理，当微控制器1 口 CTRl输出低电平时，TLP181的发光二极管截止，光敏三极管截止，经过施密特触发器CD40106反向输出低电平，开关管NUD3160截止，G5NB继电器线圈回路不导通，触使G5NB继电器常开触点断开，从而导致外部中间继电器、接触器回路不导通，相应的电气设备断电停止工作。
[0043]光耦隔离器TLP181用来对输入、输出电信号起隔离作用，输入的电信号驱动发光二极管，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦隔离器TLP181输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
[0044]当微控制器MCU输出0/1脉冲控制信号时，如果在传输中受干扰发生波形畸变，出现上升沿和下降沿不理想的情况，通过施密特触发器CD40106整形后，能获得较理想的矩形脉冲，从而使设备抗干扰能力增强。
[0045]反馈检测单元主要由光耦隔离器TLP181、施密特触发器⑶40106组成。如图5所示。本装置的Ki 口与外部主控回路交流接触器的辅助触点的一端连接，辅助触点的另一端与本装置的公共地GND连接。当主控回路接通时(即被控设备上电运行)，交流接触器的辅助触点同时也闭合，Kl 口与GND接通，触发光耦隔离器TLP181的发光二极管导通，光敏元件受到光照后，光敏三极管导通，信号经CD40106反向输出高电平，连接到微控制器MCU的外部中断口 INTl，微控制器MCU实时检测到触发的高电平中断，本装置就能够准确判定被控设备通电运行。如微控制器MCU未检测到高电平中断，本装置就能够判定被控设备未通电运行。
[0046]通信单元包括远程无线通信模块、短程无线通信模块、RS-485通信接口、JTAG调试接口，短程无线通信模块通过USART接口与微控制器MCU连接，短程无线通信模块选用
2.4G频段ZigBee无线通信模块，主要用于本装置与现地端其他采用同样通信模式的设备进行组网、信息交互；远程无线通信模块通过USART接口与微控制器MCU连接，远程无线通信模块选用GSM通信网络的GPRS通信模块，主要用于本装置与监控中心服务器进行双向通信；RS-485通信接口通过RS-485通信芯片挂接到RS-485总线与外部设备通信。如图6所示，RS-485通信芯片与微控制器MCU的USART接口连接。RX3、TX3分别为微控制器MCU数据接收端口、发送端口。CX3为微控制器MCU控制通信芯片收发使能的1 口。
[0047]外部仿真器或程序下载器通过JTAG调试接口与微控制器MCU连接。JTAG是一种嵌入式调试技术，常用于实现在线系统编程功能，如对FLASH器件进行编程等。本装置JTAG调试接口采用20针标准接口，可以连接各种标准的仿真器，也可以接简易的JTAG下载器。
[0048]数据存储模块采用存储芯片W25Q64，64M串行flash存储器，数据存储模块通过SPI接口与微控制器MCU连接，主要用于存储本设备运行参数信息、配置信息和传感器历史数据信息等。
[0049]时钟电路单元包括备用电池和型号为DS3231的时钟芯片，时钟芯片与微控制器MCU的IIC接口连接，时钟芯片为整个系统装置提供精准的实时时间，备用电池用于在电源模块断电时继续保证时钟芯片运行。
[0050]液晶显不单兀包括RS-485通彳目芯片和液晶显不模块，液晶显不模块米用武汉中显智能显示终端，型号为SDW8048-080-TS40W，智能显示终端通过RS-485通信接口与RS-485通信芯片ADM2483连接，RS-485通信芯片ADM2483通过USART接口与微控制器MCU连接；液晶显示单元作为本装置与外界的人机交互接口，实时显示传感器数据、控制设备状态以及相关参数信息。
[0051]LED状态显示单元主要由发光二极管灯组组成，微控制器MCU的1 口与发光二极管连接，微控制器MCU的1 口输出高低电平驱动LED亮灭，以此来动态指示控制设备状态以及传感器通道状态等信息。
[0052]所述微控制器MCU采用基于Cotex-M3内核ARM 32位处理器，型号为STM32F107，是一款互连型系列微控制器，性能较强大，集成了各种高性能工业标准接口。
[0053]本实施例的工作过程如下:
[0054]本装置的输入电源为直流24V，通过电源模块提供整个系统各个单元所需的直流24V、12V、5V、3.3V电源。时钟电路单元为整个装置提供精准、稳定、不间断的实时时钟，考虑到时钟长时间运行存在偏离误差，时钟电路单元每隔一段时间通过本装置的通信接口接收时钟校准指令。
[0055]本装置相应的传感检测端口被配置成实际所连接的传感器(4-20mA，0-5V/10V)，同时为传感器提供多种可控直流电源。传感器信息号经过采样检测单元后变成可读取的数字量，微控制器MCU再按照标准的协议通过IIC接口读取数字量信息，数字量转换值经过零点-满量程数学转换公式计算后，能得到实测的物理量数值，此数值可通过液晶显示单元直接显示出来，同时通过RS-485通信接口传输给监控中心或其他设备。另外，本装置采集传感器数据可通过实时时钟定时自动采集上报，或者通过RS-485通信接口被动执行采集上报。本装置可通过数据存储模块按时间记录存储所采集的传感器数值，并可随时调取历史数据。
[0056]本装置通过反馈控制单元，配合外部电气柜实现两相、三相设备的启停控制，一共有两类控制方式:
[0057](I)主动控制，控制权交由微控制器MCU自行决定。可以是基于时间层面，或基于阈值参数层面的条件控制，基于时间的条件控制即某一时段某个控制端口设备的启停控制，此时钟为本装置的系统时钟，来源于时钟电路单元，且与外部我们日常使用的时钟是一致的。基于阈值参数的条件控制是微控制器MCU根据已检测到的传感器数值，然后与预先设定的该传感器参数阈值比对，符合条件时再执行端口设备的启停控制。以上所涉及的时间参数、阈值参数均是交由监控中心通过本装置的RS-485通信接口进行配置的，并且这些参数配置全部存储在数据存储模块中，微控制器MCU可以随时调取出来。
[0058](2)被动控制，微控制器MCU听取外部发送的控制命令执行控制动作，控制命令可以是来源于监控中心，或者是其他外部设备。通信渠道是本装置的通信单元，包括RS-485通信接口、短程无线通信模块的ZigBee无线通信模块和远程无线通信模块的GPRS通信模块。
[0059]无论是主动控制还是被动控制，当微控制器执行相应的控制操作后，都会通过反馈检测单元检查相应的接触器回路是否完成动作，然后将实际检测到状态通过LED状态显示单元和液晶显示单元实时显示出来，同时通过RS-485通信接口回馈控制状态命令给监控中心。
[0060]本装置通过通信接口与外部设备或监控中心建立双向通信，是构建农业物联网的一个核心部件。本装置通过短程无线通信模块-ZigBee来构建农业现场局部区域的无线通信网络，通过远程无线通信模块-GPRS来构建连接现场与远程监控中心的通信网络。
[0061]本装置由上述模块实现了信号采集，决策执行与一体的多源通用控制机构。在不同的应用场景下无需重新设计新的控制器，异构支持性强，通用性强、可以实现农业现场的快速组网，也便于应用层实现统一管理