一種基于Zigbee的液位實時監測與控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于Zigbee的液位實時監測與控制裝置，屬于電子產品技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著科技的飛速發展，其應用于工農業的技術也越來越廣泛。通過研宄發現，傳統的液位監測與控制系統主要以模擬方式記錄數據，即使是數字方式記錄的，也很難方便的輸入計算機處理；另外數據的處理基本靠人工判斷，費時易錯；并且對于水位信息的采集、傳輸的實時性和準確性較差，效率較低，大都存在控制距離短、易受障礙物干擾、無反饋信息等缺點，造成了投入了較大的人力、物力、財力，但是卻沒有得到相應的投入回報。
【發明內容】
[0003]本實用新型要解決的技術問題是:本實用新型提供了一種基于Zigbee的液位實時監測與控制裝置，以用于解決傳統液位監測控制系統操作復雜，系統實時性不高，采集到液位數據精度偏差大，以及開發成本較高等問題。
[0004]本實用新型技術方案是:一種基于Zigbee的液位實時監測與控制裝置，包括手機
1、主控制器2、LED屏3、指示燈4 (從左至右依次是電機指示燈、上水指示燈、達標指示燈)、控制按鈕5 (從上至下依次是啟動按鈕、停止按鈕、查詢按鈕)、無線超聲波液位變送器9、水泵10 ;所述主控制器2包括GSM通訊模塊6、微處理器模塊7、Zigbee收發模塊8 ;其中LED屏3、指示燈4、控制按鈕5安裝在主控制器2機殼的外部，手機I與主控制器2中的GSM通訊模塊6相連，GSM通訊模塊6與微處理器模塊7連接，微處理器模塊7中的ARM處理器電路與LED屏3相連，微處理器模塊7與Zigbee收發模塊8相連，Zigbee收發模塊8與無線超聲波液位變送器9以及水泵10連接。
[0005]所述GSM通訊模塊6包括TC35i通信電路、SIM_CARD電路、串口通信電路；
[0006]所述TC35i通信電路包括TC35i芯片、電容值為2200uF的濾波電容Cl、二極管Dl、電阻絲阻值為2.2K的Rl、阻值為100K的R2、阻值為1K的R3和R4、阻值為IK的R5和R6、晶體管型號為9014C的三極管Ql和Q2、電容值為10uF的電容C2、發光二極管D2 ;所述濾波電容Cl 一端與TC35i芯片的1、2、3、4、5引腳以及二極管Dl相連，另一端接地；所述二極管Dl —端與濾波電容Cl相連，另一端接電源；所述TC35i芯片的6引腳接地，并與TC35i芯片的7、8、9、10引腳相連；所述電阻絲Rl —端與TC35i芯片的15引腳相連，另一端與電阻絲R2以及晶體管Ql的基極相連；所述電阻絲R2—端與電阻絲Rl以及晶體管Ql的基極相連，另一端與晶體管Ql的發射極相連以及電容C2相連；所述電容C2—端與電阻絲R3以及晶體管Ql的集電極相連，另一端與電阻絲R2相連；所述電阻絲R3—端與晶體管Ql的集電極以及電容C2相連，另一端接電源；所述電阻絲R4 —端與TC35i芯片24引腳相連，另一端與TC35i芯片28引腳相連；所述電阻絲R5 —端與TC35i芯片32引腳相連，另一端與晶體管Q2的基極相連；所述晶體管Q2集電極與電阻絲R6相連，晶體管Q2發射極接地；所述發光二極管D2 —端與電阻絲R6相連，一端接電源。
[0007]所述SM_CARD電路包括SM_CARD芯片、電容值為InF的電容C3、值為0.1uF的電容C4和C5、值為1uH的電感LI ;所述電容C3—端與SM_CARD芯片的4引腳相連，另一端與SM_CARD芯片的2引腳相連；所述電容C4 一端與SM_CARD芯片的4引腳相連，另一端與SM_CARD芯片的I引腳相連；所述電容C5 —端與SM_CARD芯片的4引腳相連，另一端與SM_CARD芯片的電感LI相連；所述電感LI 一端與電容C5相連，另一端與SM_CARD芯片的4引腳相連；
[0008]所述串口通信電路包括MAX232芯片、型號為104的電容C6、C7、C8、C9、C10、串口JP4 ;所述電容C6 —端與MAX232芯片的I引腳相連，另一端與MAX232芯片的3引腳相連；所述電容C7 —端與MAX232芯片的4引腳相連，另一端與MAX232芯片的5引腳相連；所述電容C8 —端與MAX232芯片的6引腳相連，另一端接地；所述電容C9 一端與MAX232芯片的2引腳相連，另一端與電容C10、電源相連；所述電容ClO —端與電容C9、電源相連，另一端接地；所述MAX232芯片的15引腳接地；所述串口 JP4的3引腳與MAX232芯片的14引腳相連，其6引腳與MAX232芯片的13引腳相連，其5引腳接地；此處參考引用了已經發表的(陳小虎等，《PC與仿形機械手的串口通信實現》，組合機床與自動化加工技術，2014.07)論文，文中提到“設計了 RS232串行通信接口電路，將仿形機械手的數據通過串口通信電路傳輸到PC機上，以供處理和顯示”。可見利用串口通信電路進行數據的傳輸是現有技術中的常見使用方法。
[0009]所述微處理器模塊7包括ARM處理器電路、電源電路、按鍵電路、控制信號驅動電路；
[0010]ARM處理器電路包括STM32芯片、二極管D3、值為1pF的電容Cll、C12、C14和C15、型號為104的電容C13、值為1uF的電容C16、值為32.768K的晶體Y1、芯片P1、阻值為1K的電阻R7和R8、開關Kl ;所述二極管D3 —端與STM32芯片的I引腳相連，另一端與電源相連；所述晶體Yl —端與STM32芯片的3引腳、電容Cll相連，另一端與STM32芯片的4引腳、電容C12相連；所述電容Cll 一端與STM32芯片的3引腳、晶體Yl相連，另一端與電容C12相連以及接地；所述電容C12 —端與電容Cll相連以及接地，另一端與STM32芯片的4引腳、晶體Yl相連；所述電容C14 一端與STM32芯片的5引腳、芯片Pl的I引腳相連，另一端與電容C15相連以及接地；所述電容C15—端與STM32芯片的6引腳、芯片Pl的4引腳相連，另一端與電容C14相連以及接地；所述電容C13 —端與STM32芯片的7引腳相連，另一端接地；所述電阻R7 —端與STM32芯片的28引腳相連，另一端接地；所述電阻R8一端與STM32芯片的7引腳、電容C16、開關Kl相連，另一端接地；所述開關Kl 一端與電阻R8、STM32芯片的7引腳、電容C16相連，另一端接地；所述電容C16 —端與STM32芯片的7引腳、電阻R8、開關Kl相連，另一端接地；
[0011]電源電路包括穩壓器AMSl 117、值為1uF的電容C17和C18、值為0.1uF的電容C19、值為10uH的電感L2、阻值為120 Ω的電阻絲R9、發光二極管D3 ;所述電容C17—端與穩壓器AMSl117的IN腳、電源相連；另一端接地；所述穩壓器AMSl117的GND腳接地；所述電感L2 —端與穩壓器AMSl117的OUT腳相連，另一端與電容C18、C19、電阻絲R9、電源相連；所述電阻絲R9 —端與電感L2、電容C18和C19、電源相連，另一端與發光二極管D3相連；所述發光二極管D3 —端與電阻絲R9相連，另一端接地；
[0012]按鍵電路包括STM32芯片、阻值為IK的電阻R10、Rll、R12、R13、R14、R15和R16、開關S1、SI’、S2、S2’、S3、S3，、S4 ;所述電阻RlO 一端與STM32芯片的P0.6引腳、開關S4相連，另一端接電源；所述電阻Rll —端與STM32芯片的P0.5引腳、開關S3’相連，另一端接電源；所述電阻R12 —端與STM32芯片的P0.4引腳、開關S3相連，另一端接電源；所述電阻R13—端與STM32芯片的P0.3引腳、開關S2’相連，另一端接電源；所述電阻R14—端與STM32芯片的P0.2引腳、開關S2相連，另一端接電源；所述電阻R15 —端與STM32芯片的P0.1引腳、開關SI’相連，另一端接電源；所述電阻R16—端與STM32芯片的P0.1引腳、開關SI相連，另一端接電源；所述電阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16相互并聯；所述開*S1、S1’、S2、S2’、S3、S3’、S4并聯接地；此處采用已經發表的(徐大詔等，《基于STM32的便攜式礦用多氣體檢測儀的設計》，儀表技術與傳感器，2014)論文，文中提到“設計一種基于STM32便攜式礦用多氣體檢測儀，其中主要涉及以STM32F103VET6微處理器為核心的最小硬件電路”。可見利用STM32最小系統為基礎進行控制和處理是現有技術中的常見使用方法。
[0013]控制信號驅動電路包括阻值為2K的電阻R17和R19、阻值為100K的電阻R18、二極管D4、發光二極管D5、光耦芯片AQW214、開關S5、繼電器KA2 ;所述電阻R17—端與光耦芯片的二極管D6相連，另一端接電源；所述電阻R18 —端與光耦芯片的三極管Q3連接，另一端與發光二極管D5、二極管D4相連；所述光耦芯片AQW214中的二極管D6 —端與電阻R17相連，另一端與ARM處理器電路中的STM32芯片的PRO腳相連；所述光耦芯片AQW214中的三極管Q3的發射極接地；發光二極管D5 —端與電阻R18連接，另一端與電阻R19相連；所述電阻R19 —端與發光二極管D5相連，另一端與二極管D4以及電源相連；所述二極管D4一端與電阻R19、電源相連，另一端與電阻R18相連；所述繼電器KA2與電阻R19、二極管D4并聯；開關S5 —端接電源，另一端與繼電器相連。
[0014]所述Zigbee收發模塊8包括CC2430射頻電路；CC2430射頻電路包括值為0.39uF的電容 C20、C21、C23 和 C24、值為 0.43uF 的電容 C22 和 C25、電阻 R20、R21、R22 和 R23、外部晶振XTALl和XTAL2、電感L3、L4和L5、天線ANT ;所述電容C20 —端與CC2430芯片的P2_3腳相連，另一端接地；所述電容C21 —端與CC2430芯片的P2_4腳、外部晶振XTALl相連，另一端接地；所述電容C22—端與CC2430芯片的DCOUPL腳相連，另一端接地；所述外部晶振XTALl —端與電容C20相連，另一端與電容C21相連；所述電容C23 —端與CC2430芯片的X0SC_02腳相連，另一端接地；所述電容C24 —端與CC2430芯片的X0SC_Q1腳、外部晶振XTAL2相連，另一端接地；所述電容C25 —端與CC2430芯片的RREG_0UT腳相連，另一端接地；所述外部晶振XTAL2 —端與電容C23相連，另一端與電容C24相連；所述電阻R20 —端與電感L3、CC2430芯片的RF_P腳相連，另一端與電感L4、電阻R21相連；所述電阻R21 —端與電阻R20、電感L4相連，另一端與電感L5相連；所述電容C26 —端與電感L5相連，一端與天線ANT相連；所述電阻R22 —端與CC2430芯片的RBL_AS2腳相連，另一端接地。此處采用已經發表的(任小洪等，《基于Zigbee的CC2430芯片的汽車遙控門設計》，微計算機信息雜志，2010.6)論文，文中提到“采用具有低功耗、微體積、基于Zigbee技術的CC2430芯片作為通信核心，進行汽車遙控門的高可靠性、安全性設計”。可見利用CC2430芯片進行低功耗、高安全可靠性的通信處理是現有技術中的常見使用方法。
[0015]所述無線超聲波液位變送器9包括膠棒天線11、Zigbee射頻模塊12、導線13、電池組14、金屬片15、諧振器16、壓電陶瓷片17、防水外殼18 ;所述膠棒天線11和Zigbee射頻模塊12相連；所述Zigbee射頻模塊12通過導線13和電池組14相連；所述電池組14通過導線13和金屬片15、諧振器16、壓電陶瓷片17相連；膠棒天線11外置在防水外殼18上，Zigbee射頻模塊12、導線13、電池組14、金屬片15、諧振器16、壓電陶瓷片17均內置于防水外殼18中。
[0016]本實用新型的工作原理是:
[0017]使用本系統，首先將所有需要監測和控制的水泵工作區域安裝上無線超聲波液位變送器9，其負責實時采集液位信息，并且周期性的將數據轉發給主控制器2，接著主控制器2上電，電源電路開始工作，蓄電池的額定輸出電壓為36V，經過電源電路轉換之后，產生5V、12V、24V的恒壓，分別供GSM通訊模塊6、微處理器模塊7、Zigbee收發模塊使用。電源電路采用LM2596電流輸出降壓開關型集成穩壓芯片，寬電壓輸入，大電流輸出，自動生降壓，為主控制器2各模塊的工作提供穩定的電源保證。本系統分成兩種工作模式，即本地模式和遠程模式。本地模