11在田农科首部控制器设计课件.docx
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11在田农科首部控制器设计课件
在田农科xxxx型首部控制器设计报告
一、功能要求
1.1数据采集
a)具有首部水源部分过滤前压、过滤后压和主管道水流量的采集功能,。
b)前压、后压、实时流量数据能分别记录、显示。
//c)具有分段采集功能,能够对每个灌溉周期内流量和总流量分别累计、存储。
d)对通讯模块返回的水分、盐分和设备状态信息具有记录、显示和存储功能。
1.2时钟
a)应采用具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路。
b)时钟应具有日历、计时、闰年自动转换功能。
c)应使用环保型的锂电池作为时钟备用电源;时钟备用电源在电能表寿命周期内无需更换,断电后应维持内部时钟正确工作时间累计不少于5年;电池电压不足时,电能表应给予报警提示。
d)具有通过按键校时的功能。
1.3生长周期和需水量
a)至少支持申根后期、缓苗期、旺长期、成熟期四个生长周期。
b)生长周期和需水量具有可编程功能,并且可以在设定的时间点自动更换生长周期。
1.4工作模式
a)支持手动、自动、半自动灌溉三种工作模式。
b)手动模式只接受手动的开关控制。
c)自动模式能够根据当前的生长周期和首灌区水分信息自动灌溉。
d)半自动模式可以为每个电磁阀设备设定灌溉时间或水量,两个参数可同时设置也可只设置一个,只要有一个参数到达设定值,系统就会停止灌溉。
1.5事件记录
a)应记录最近50次的灌溉信息(小区、灌溉时间、耗时,用水量等),保存时间不少于一年。
b)按照约定的时刻及时间间隔转存通讯模块传来的水分、盐分数据,每个数据至少保存60次。
c)应记录最近20次设备故障事件记录,保存时间不少于一年。
1.6通信
a)支持RS232、RS485、zigbee三种通信方式。
b)zigbee无线通信在空旷环境下不少于1000米。
c)232、485缺省波特率19200bit/s,zigbee内部波特率缺省值为115200bit/s。
d)同一园区内的多个设备应配置不同的zigbee信道,每个首部控制下的zigbee网络地址分配参考附录。
e)无线通信应具有安全保护功能,能够防止未认证的设备加入到网络中。
1.7信号输出
a)应具有设备状态、无线网络状态、泵状态和数据传输状态指示灯。
b)能输出电脉冲或电平开关信号,控制外部报警装置或负荷开关。
1.8显示
a)设备在正常工作状态,按任意按键启动背光,背光启动后,60s无操作自动关闭背光。
b)液晶屏应能够显示传感器数据、灌溉状态、故障告警等信息。
1.9安全保护
a)在每个工作模式下应有对泵和输水管道的防护措施。
必须在有电磁阀处于打开状态时才能执行开泵操作,必须在水泵关闭状态下才能关闭最后一个打开的电磁阀。
b)对泵的过压、缺水保护。
当管道水压超过上限的1.5倍时,应立即关闭水泵;开泵状态水压低于下限时表明水泵缺水,在短暂等待上水后若仍然缺水,应立即关闭水泵防止水泵损坏。
c)正常工作状态下过滤前压后压相差超过限定值时应立即关闭水泵,并在液晶界面显示压力告警。
d)无线通讯设置安全密码,防止其它设备误入系统网络执行非法操作。
二、硬件设计
1、设计要求
1.1、保持原有硬件接口,对原有软件兼容。
1.2、增加一个jlink仿真接口,用于初期下载调试使用
1.3、独立按键4个,12864显示屏一个,用于人机交互。
1.4、DS1302时钟芯片+备用电池,为以后做灌溉做记录功能提供准确的时间数据。
2、原理图设计
2.1、12864液晶接口原理图如下
2.2、独立按键原理图
2.3、外部时钟DS1302电路
2.4、JTAG仿真接口原理图
三、软件设计
将四个按键定义为上翻、下翻、确认和取消功能,液晶显示屏可以显示4行字符,每一行可以显示8个汉字或16个ASCII码字符。
配合液晶屏显示内容完成对首部小区的自动控制。
控制逻辑图如下所示
1、详细设计说明
这里只对几个比较重要的页面做详细介绍,实物可能后期根据实际要求有所变动。
实际效果中使用液晶自带的16x16点阵的字库,字体有些紧凑,原本计划用自定义12x12点阵字库写入。
但测试发现使用自定义字库,写入一个汉字需要写32次数据,效率比较低,而使用液晶自带字库,一个汉字只需写两次数据即可,因此决定使用液晶自带字库。
1.1主界面
本页面为主页,设计目的为用户不需要操作就可以对系统状态一目了然。
同时考虑操作方便的原则,在不同模式下直接按下键即可进入当前模式的参数配置。
界面预览如下图所示
界面说明:
左上显示当前工作模式:
手动、自动、半自动;
右上方显示北京时间;
第二排显示灌溉状态,空闲/正在灌溉;
但三排显示已灌溉时间;
最下为传感器数据;
可用操作说明:
按确定键进入工作模式选择界面,切换工作模式和配置系统参数;
长按确定键进入校时界面,用户可对当前时间进行校准;
按下翻键,根据当前工作模式,进入手动选阀、半自动时间设置、自动生长
周期选择页面;
1.2、手动选阀界面
本页面为手动选择电磁阀界面,设计上遵循以下原则:
单页显示所有电磁阀状态,即令用户在本页可以查看当前打开的所有电磁阀
可以全关或全开所有电磁阀;
控制逻辑必须同园区控制逻辑相同,并且可以对园区的操作同步显示。
单个小区内最多支持30个电磁阀,而每一页最多显示32个汉字,因此,根据实际电磁阀数量显示电磁阀,打开状态显示*号,关闭状态显示#号,最后为泵开关和全部开关。
进入后光标位于第一行第一列,通过光标指示选中的电磁阀,上下键移动光标,确定键开阀或关阀。
返回键回到主界面。
1.3、半自动时间设置界面
进入本页面后,光标位于阀门号设置处,通过上下键对阀门号进行加减,若阀门号为00,认为选择所有电磁阀。
按确定键转到下一项设置,直到光标位于OK处,按确定键将设置的半自动时间写入电磁阀,此时按上键光标回到阀门选择处,下键光标移到到启动处,在启动处点击确定,半自动开始运行,界面回到主界面。
1.4、自动周期选择界面
本页面第一行显示当前的生长周期,光标可以在1234处移动,点击确定键后生长周期变更为对应的周期。
点击启动键后,回到主界面,自动模式开始运行。
其它界面比较简单,设计上也比较自由,没有过多要求,不再一一赘述。
四、外观设计
由于条件限制,外观暂时考虑购买别的厂家已有的外壳
规格要求:
长宽高比:
180mmx135mmx26mm(最小限度)
至少四个独立按键
显示屏开口大于78x51
外壳已选购阿哈尔壳体型号EMW50004-A1的白色外壳。
需要在外壳上表面挖一个78X51的液晶屏安装孔。
液晶直接用螺丝固定于顶部,与主板用排线连接。
键盘用4键软键盘,通过排线与主板相连,在液晶孔旁把排线引出。
220V电源接口采用8字形梅花两针接口(参考Thinkpad电源接口设计)。
电源线可购买通用成品。
24V电源接口采用DC孔型接口,类似我们现在使用的路由器的电源接口。
传感器使用标准的3针航空插头接口。
共三个,前压、后压和流量,在对应位置标明接口功能。
继电器输出口使用绿色段子留出接口。
附录:
产品编号设置
设计产品编号:
从编号可以看出无线节点类型信道、组地址和用户地址
产品类型+ABCD
A:
0和1,0表示协调区节点,1表示路由器节点
B:
信道11——26,十进制表示,
C:
组地址:
四位16进制数,园区网络默认0x0100,首部网络从0001开始
D:
用户地址:
园区网络的用户地址0x0101——0x010f共15个,主板取低8位作为首部modbus单元地址。
首部网络的用户地址高8位取组地址,低8位从1开始向下排列。
单首部园区可以取任意一组首部网络结构作为其网络。
Modbus单元地址固定为1.
一个园区内三个首部,每个首部下5个田间模块配置示例:
园区:
YQ-0-11-0100-0000
首部路由:
SS-1-11-0100-0101SS-1-11-0100-0102SS-1-11-0100-0103
首部协调:
SS-0-13-0001-0000SS-0-15-0002-0000SS-0-17-0003-0000
田间:
TJ-1-13-0001-0101TJ-1-15-0002-0201TJ-1-17-0003-0301
TJ-1-13-0001-0102TJ-1-15-0002-0202TJ-1-17-0003-0302
TJ-1-13-0001-0103TJ-1-15-0002-0203TJ-1-17-0003-0303
TJ-1-13-0001-0104TJ-1-15-0002-0204TJ-1-17-0003-0304
TJ-1-13-0001-0105TJ-1-15-0002-0205TJ-1-17-0003-0305
由于对组地址做了硬性规定防止了冲突,信道无具体要求,可以多个首部使用一个信道,也可以每个首部分别一个信道,根据实际容量配置。
原则上使用每个首部一个信道。
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- 关 键 词:
- 11 农科 首部 控制器 设计 课件