本發明涉及農田澆灌系統技術領域，更具體地說，特別涉及一種智能農田澆灌系統。

背景技術：

RFID(無線射頻識別, Radio FrequencyIdentification) 是一種非接觸式自動識別技術,經過多年發展，RFID 系統的應用領域越來越廣泛，在日常生活中得到了廣泛的應用，如第二代居民身份證，公交卡，校園一卡通等。

傳統的農田澆灌方式需要專人看管機井浪費人力，收費時又經常遇到困難。因此，需要一套方便快捷的智能澆灌系統來解決這些問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種智能農田澆灌系統，使用 FM1702SL 射頻芯片實現讀寫 IC 卡的射頻通信， 通過電量芯片 ADE7758 把用水量轉換為電量方便的實現用水量的扣費。以微處理器 PIC24FJ64GA006 為核心通過對寄存器的讀寫控制來實現智能澆灌的目的，并通過 GPRS 模塊實現與數據中心的通信，保證了該系統的安全性。

智能澆灌系統包括用水管理軟件、主控模塊、射頻通信模塊、電量計量模塊、GPRS 模塊以及外圍電路。智能澆灌系統的軟件設計包括系統各個模塊的初始化，通信程序，射頻卡的讀寫。所述主控模塊的主控芯片為PIC18F14K50，主控模塊與水泵開關相連，并控制水泵的開關；所述射頻模塊的射頻芯片為FM1702SL射頻芯片，實現讀寫IC卡的射頻通信；電量計量模塊的電量芯片為ADE7758，可計量水泵的用電量實現用水量的扣費。主控模塊通過對寄存器的讀寫控制GPRS模塊實現與數據中心的通信。

管理人員通過用水管理軟件以及射頻卡讀寫器進行開卡，充值等操作。充值成功后，用戶使用 IC 卡在讀卡區域刷卡，系統讀取 IC 卡信息并通過 GPRS 模塊和數據中心通信，驗證當前 IC 卡的卡片信息和數據中心存儲的是否一致，系統接收數據中心返回的信息并做出判斷。當卡片信息不一致時，系統對卡片進行?？ú僮鳎脩粜枰ス芾碇行闹匦录せ羁ㄆ拍苁褂谩．斂ㄆ畔⒁恢虏⑶矣杏囝~的情況下，主控模塊打開水泵開關，水泵開始抽水。同時電量計量模塊開始計量水泵的用電量，并在數碼管上顯示。在當前用戶澆灌過程中，有其他用戶來刷卡取水，澆灌系統不做任何反應繼續執行當前用戶的取水操作。當前用戶澆灌完后再刷一次卡，主控模塊通過讀取 IC 卡的扇區信息，判斷該用戶為當前開泵取水用戶， 然后執行關水泵操作抽水停止， 電量計量結束同時停止 IC 卡扣費。 并通過 GPRS模塊上傳該用戶的卡片信息。

與現有技術相比，本發明通過使用 FM1702SL 射頻芯片實現讀寫 IC 卡的射頻通信， 通過電量芯片 ADE7758 把用水量轉換為電量方便的實現用水量的扣費。以微處理器 PIC24FJ64GA006 為核心通過對寄存器的讀寫控制來實現智能澆灌的目的，并通過 GPRS 模塊實現與數據中心的通信，系統使用方便、工作穩定、可靠性高，有很好的實用價值。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明所述系統總體框圖。

圖2是本發明所述系統主控模塊電路。

圖3是本發明所述系統射頻模塊電路。

圖4是本發明所述系統發射接收電路。

圖5是本發明所述系統電量計量模塊電路。

圖6是本發明所述系統GPRS 模塊電路。

圖7是本發明所述系統軟件流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

參閱圖1所示，本發明提供一種智能澆灌系統，智能澆灌系統由用水管理軟件、主控模塊、射頻通信模塊、電量計量模塊、GPRS 模塊以及外圍電路組成。管理人員通過用水管理軟件以及射頻卡讀寫器進行開卡，充值等操作。充值成功后，用戶使用 IC 卡在讀卡區域刷卡，系統讀取 IC 卡信息并通過 GPRS 模塊和數據中心通信，驗證當前 IC 卡的卡片信息和數據中心存儲的是否一致，系統接收數據中心返回的信息并做出判斷。當卡片信息不一致時，系統對卡片進行?？ú僮?，用戶需要去管理中心重新激活卡片才能使用。當卡片信息一致并且有余額的情況下，主控模塊打開水泵開關，水泵開始抽水。同時電量計量模塊開始計量水泵的用電量，并在數碼管上顯示。在當前用戶澆灌過程中，有其他用戶來刷卡取水，澆灌系統不做任何反應繼續執行當前用戶的取水操作。當前用戶澆灌完后再刷一次卡，主控模塊通過讀取 IC 卡的扇區信息，判斷該用戶為當前開泵取水用戶， 然后執行關水泵操作抽水停止， 電量計量結束同時停止 IC 卡扣費。 并通過 GPRS模塊上傳該用戶的卡片信息。

主控模塊由單片機 PIC24FJ64GA006 以及一些外圍電路組成。主控芯片使用PIC18F14K50，通過它的豐富的接口，可以方便的與各個模塊通信。高性能的 RISC CPU，靈活的振蕩器結構，以及低功耗管理，這些特性可以很好的完成澆灌系統工作 。單片機 PIC24FJ64GA006 的串行外設接口（SPI）是用于同其他外設或單片機器件進行通信的串行接口。這些外設器件可以是串行 EEPROM、移位寄存器、顯示驅動器和 A/D 轉換器等。本發明使用 PIC18F14K50 的 SPI 接口和射頻芯片，電量芯片進行通信。SPI 模式允許同時同步發送和接收 8 位數據。使用以下4個引腳來實現通信：串行數據輸出（SDO），串行數據輸入（SDI），串行時鐘（SCK），從選擇（NSS）。主控模塊相關電路如圖 2 所示。

射頻通信模塊主要由 FM1702SL 芯片以及一些外圍電路組成， 完成系統的射頻通信功能。FM1702SL是復旦微電子股份有限公司設計的基于ISO14443 標準的非接觸式讀卡機芯片，支持 13.56MHz 頻率下的 TYPEA 非接觸通信協議，支持多種加密算法。支持SPI接口模式，可以方便的與主控芯片通信。FM1702SL 芯片的 SPI 管腳與主控芯片的SPI管腳相連，RSTPD是 FM1702SL 硬件復位管腳, 當系統上電或者 FM1702SL 出現異常情況時, 主控芯片給 RSTPD管腳上輸入一個大于512個時鐘周期的低電平即可硬件復位 FM1702SL。IRQ 是 FM1702SL 中斷使能管腳, 給主控芯片提供中斷信號, 標識 FM1702SL 執行完一個完整命令。射頻模塊相關電路如圖 3 所示。

FM1702SL芯片的 TX1 和 TX2 管腳是用來發射調制過的 13.56MHz 載波信號，輔助幾個無源器件來匹配和濾波就可以直接驅動天線。RX 管腳用來接收卡片發出的信號，FM1702SL采用了正交解調電路來解調 RX 管腳上的 ISO14443 標準的副載波信號。發射接收電路如圖4所示。

電量計量使用 ADE7758 芯片實現了一個小型的電量表。ADE7758 是美國 ADI 公司開發的一種體積小、動態范圍可達 1000∶1 的新型電能測量集成電路,它具有數字積分、數字濾波和實用電能監測、計量等功能。ADE7758 通過 SPI 方式與主控芯片通信，通過計量電量來實現用水量的計量。電量計量模塊相關電路如圖 5 所示。

GPRS 模塊是一個集成化的模塊，通過購買現成的GPRS模塊SIM900外加一些外圍電路來實現無線通信。在模塊上電之前，要確保模塊外圍電路接口連接正確，無短路等異常情況以免損壞模塊。通過PWRKEY鍵給模塊開機，然后讀取模塊STATUS腳判斷是否開機。通過串口發送大寫AT\r去同步波特率。SIM900通過它的串口與主控芯片進行通信，使澆灌系統連接到數據中心通信，同步用戶IC卡信息，來防止復制卡片，惡意修改卡片信息等不安全行為。GPRS模塊相關電路如圖 6 所示。

智能澆灌系統的軟件設計包括系統各個模塊的初始化，通信程序，射頻卡的讀寫。智能澆灌系統底層軟件可在PIC開發工具下用C語言編寫。具體流程為先對各個端口進行初始化，再由主控芯片發送命令對各個模塊進行初始化。主控芯片接收到初始化成功的信息后， 等待接收用戶卡片送來的卡片操作命令，接收到操作命令后，主控芯片發送射頻卡處理命令到FM1702SL，同時GPRS模塊和電量計量模塊也根據主控芯片發送來的命令進行相關操作。軟件流程如圖 7 所示。

雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是專利所有者可以在所附權利要求的范圍之內做出各種變形或修改，只要不超過本發明的權利要求所描述的保護范圍，都應當在本發明的保護范圍之內。