专利名称：一种温室环境无线控制盒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温室环境无线控制盒，属于新型温室环境控制领域。
背景技术：
目前，我国设施农业的由粗放管理向综合控制发展，向生物环境控制和栽培管理智能化、网络化、资源优化利用和产品的无公害化发展。伴随着该发展趋势，越来越多的温室环境自动控制系统也在不停地运用于温室生产中。主要控制环境参数有温度、湿度、光照度和二氧化碳含量等，相应执行元件有加热器、卷帘器、电动天窗、风扇、喷灌系统和二氧化碳发生器等。考虑到这些执行元件在温室内分布离散，温室面积大，控制电源及控制信号线铺设较长，信号干扰大，安装成本大且调试检测不便。而现有自动控制系统中的驱动模块不仅与传感器信号联系紧密，同时因控制对象不同，控制驱动模块设计差别很大。对于不同控制要求的温室，开发不同的温室自动控制系统及其安装施工，周期长，成本高，不适用于国内目前大部分小型温室系统的自动化控制。
实用新型内容本实用新型的目的是解决温室大棚环境控制执行元件(卷帘器、加热器等)在温室内分布离散，温室面积大，控制电源及控制信号线铺设较长，信号干扰大，安装成本大且调试检测不便问题。本实用新型为解决上述技术问题而提出一种温室环境无线控制盒，该控制盒包括单片机、电压检测电路、电流检测电路、驱动放大电路、继电器或电机驱动模块、无线通讯模块、液晶显示模块和电源模块，电压检测模块的输出端和电流检测模块的输出端都与单片机的A/D 口相连，驱动放大电路的输入端与单片机的输出端口相连，驱动放大电路的输出端与继电器或电机驱动模块的输入端相连，继电器或电机驱动模块的输出端用于和控制单元相连，无线通讯模块与单片机通讯连接，用于和上位机通信，液晶显示模块与单片机的输出端相连，电源模块为单片机和继电器或电机驱动模块提供电源。所述的单片机上还连接有并口扩展电路，该并口扩展电路和单片机的串口相连，用于将该串口扩展成多个I/o 口。所述的单片机连接有按键模块，该按键模块通过光电隔离接入单片机的辅助功能键，用于对驱动对象的设定。所述的电压检测模块包括交流分压电路、滤波整流电路和直流分压电路，用于对交流输入电压、直流输入电压和系统电源模块电压进行检测。所述的驱动放大电路包括光电隔离模块、ULN2803芯片和上拉电阻，用于将单片机并口扩展的I/O输出电流扩大。所述的无线通讯模块为Zigbee无线通信模块，用于实现各控制盒无线组网以及各控制盒与上位机之间的通信。本实用新型的有益效果是本实用新型采用无线通信模块Zigbee传递数据控、制，无需安装较长的控制信号线。控制盒类集成监控电路，实时反馈控制对象的执行情况。控制盒与高成本的继电器或电机驱动桥模块分离，根据实际控制对象需求，安装不同的继电器或电机驱动模块。
图I是本实用新型的一种温室环境无线控制盒的硬件结构图；图2本实用新型的一种温室环境无线控制盒的PC机端遥控装置图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做进一步说明。如图I所示，本实用新型的一种温室环境无线控制盒的硬件结构包括单片机、电 压检测电路、电流检测电路、并口扩展模块、驱动放大电路、无线通讯模块、液晶显示模块、电源模块和按键。单片机为STC12C5A60S2单片机，集成10位8路AD转换器，具备两个串行设备接口、看门狗和保密功能，满足温室控制需求；电压检测模块由交流分压电路，滤波整流电路，直流分压电路组成，完成对交流输入电压、直流输入电压和系统电源模块电压监测，电压检测模块是依靠单片机AD转换口，并结合自身电路，将系统供电电压值转换成数据，输入单片机处理；电流检测电路是通过霍尔元件检测流入控制盒的交流或直流电流，与单片机的AD转换口相连，并口扩展电路是指通过单片机第二串口扩展的16个I/O 口，所述驱动放大电路是指通过光电隔离、ULN2803芯片和上拉电阻等，将单片机并口扩展的I/O置低吸收电流扩大到500mA左右，所选用的无线通讯模块是顺舟科技公司产的SZ05系列zigbee无线通信模块，传输距离远，实现各控制盒无线组网，保证了各控制盒与PC的通信，电源模块是将交流电或直流电转换为单片机和24V继电器使用的电源，并保证足够的功率，按键是指通过光电隔离接入单片机的辅助功能键。现有的控制的单元可以划分为两类，一类如风扇、喷灌泵、补光灯等只需一个开关量控制，一个对象仅需一个I/O控制端口驱动对应的继电器开关即可。一类如卷帘器、电动天窗等，控制电机需正、反转，且该类电机转到极限位置时会自动停止。此类执行单元选专用配备驱动器。对于第一类开关量控制，本发明的控制盒提供一个驱动口，同时根据控制对象的电压、电流情况选择一个与该控制盒匹配的继电器，继电器线圈一端接入该控制盒电源模块，一端串入一个I/o控制端口，形成继电器线圈闭合回路。被控对象电源从控制盒内引出，串接该继电器常开触头。对于第二类电机型控制对象，选择与控制盒和驱动对象电机匹配的驱动器，并将控制器的两根控制线接入I/o控制端口，驱动器电源从控制盒引出并设定控制盒的相关驱动参数。由于控制盒的所有控制对象电源都是从控制盒内出，故所有对象工作电影、电流总和受该控制盒监控。当启动一个控制对象时，控制盒电流会产生变化，单片机根据电流变化的大小判断该执行单元工作是否正常。对于如卷帘器或电动天窗的控制对象，其达到极限位置会自动停止，控制盒可根据电流的变化来识别其是否到达运动的极限位置，并将所有的状态反馈于主控制器PC机分析。该控制盒还可根据自身工作的电压、电流情况来判断控制对象工作有无异常，对于突发短路等故障可自行处理后再上报，大大提高系统稳定性。本实用新型可用于控制任何一个或多个温室环境执行单元，如卷帘器、风扇等，可根据控制对象的不同，现场进行设定，无需在使用前进行程序的更改，下面以卷帘器为控制对象详述本实用新型的具体操作流程及原理。步骤I :根据控制对象选择相应驱动器，并连接硬件电路，考虑到控制对象为卷帘器，电机需求正反转，24V驱动电压，故需选取一个与该电机和控制盒匹配的H驱动器，且控制盒供电电压选择直流24V。将控制盒安装在卷帘器电机附近，电机的两根电源线接入控制器，暂不接驱动器的供电电源。步骤2 :根据控制对象，设置控制盒参数，接通电源，启动控制盒，通过控制盒上的辅助按键和液晶屏提示，进入驱动对象设定，首先选择卷帘器，确定后，再根据提示将驱动器两根控的控制线接入的推荐驱动I/O端口，接入前，需进一步明确端口特性，包括区分电机正转控制线和反转控制线，及其置高还是置底工作。步骤3 :设定好后，按下确定键，该驱动口的参数将储存于单片机的EEPROM中，不随单片机掉电而丢失，每次当系统上电后，单片机都默认卷帘器处于停止状态，断开控制盒电源，将电机控制器电源接入控制盒直流电源输出端。
步骤4 :重启控制盒，进入该卷帘器控制选项，可通过按键调试控制电机运转，重点观察卷帘器开闭状态与控制盒显示屏的显示是否一致，同时注意当卷帘器到达极限位置停下时，控制盒显示屏是否显示卷帘器状态，若有不同，选检查连线和控制盒的设置。步骤5 :通过液晶屏上的选项，选择启动无线控制，并将该状态保存起来，至此，该卷帘器控制设定完成。本实用新型的一种温室环境无线控制盒的PC机端遥控装置如图2所示，仅为一个无线通信模块及其适配的工作电源，其通过串口连接到PC上。该无线通信模块设为主节点，可以zigbee无线通信网络中的任一模块通信。PC机通过该网络接收各控制单元的状态信息和发送控制命令。
权利要求1.一种温室环境无线控制盒，其特征在于该控制盒包括单片机、电压检测电路、电流检测电路、驱动放大电路、继电器或电机驱动模块、无线通讯模块、液晶显示模块和电源模块，电压检测模块的输出端和电流检测模块的输出端都与单片机的A/D 口相连，驱动放大电路的输入端与单片机的输出端口相连，驱动放大电路的输出端与继电器或电机驱动模块的输入端相连，继电器或电机驱动模块的输出端用于和控制单元相连，无线通讯模块与单片机通讯连接，用于和上位机通信，液晶显示模块与单片机的输出端相连，电源模块为单片机和继电器或电机驱动模块提供电源。
2.根据权利要求I所述的温室环境无线控制盒，其特征在于所述的单片机上还连接有并口扩展电路，该并口扩展电路和单片机的串口相连，用于将该串口扩展成多个I/O 口。
3.根据权利要求I或2所述的温室环境无线控制盒，其特征在于所述的单片机连接有按键模块，该按键模块通过光电隔离接入单片机的辅助功能键，用于对驱动对象的设定。
4.根据权利要求3所述的温室环境无线控制盒，其特征在于所述的电压检测模块包括交流分压电路、滤波整流电路和直流分压电路，用于对交流输入电压、直流输入电压和系统电源模块电压进行检测。
5.根据权利要求3所述的温室环境无线控制盒，其特征在于所述的驱动放大电路包括光电隔离模块、ULN2803芯片和上拉电阻，用于将单片机并口扩展的I/O输出电流扩大。
6.根据权利要求1、2、4或5所述的温室环境无线控制盒，其特征在于所述的无线通讯模块为zigbee无线通信模块，用于实现各控制盒无线组网以及各控制盒与上位机之间的通信。
专利摘要本实用新型涉及一种温室环境无线控制盒，包括单片机、电压检测电路、电流检测电路、驱动放大电路、继电器或电机驱动模块、无线通讯模块、液晶显示模块和电源模块，电压检测模块的输出端和电流检测模块的输出端都与单片机的A/D口相连，驱动放大电路的输入端与单片机的输出端口相连，驱动放大电路的输出端与继电器或电机驱动模块的输入端相连，继电器或电机驱动模块的输出端用于和控制单元相连，无线通讯模块与单片机通讯连接，用于和上位机通信，电源模块为单片机和继电器或电机驱动模块提供电源。该温室环境无线控制盒可控多种对象，安全稳定，为温室系统自动化控制提供有效快速的解决路径，开发周期短，设施成本低。
文档编号G05B19/418GK202522902SQ201220001218
公开日2012年11月7日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者张伏, 毛鹏军, 王俊, 邓桂阳, 邱兆美, 闵俊杰 申请人:河南科技大学