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基于ARM嵌入式节水灌溉系统研究 　　摘要：论文设计了一种基于ARM9控制的节水灌溉系统，用于实时监控土壤湿度状况，自动实现对土壤的节水灌溉。系统以S3C2440为核心，采用AQUA-TEL-TDR传感器的TDR原理，将输出的电信号通过MAX1246转化为数字信号；通过串口与PC机相连，PC机将计算出所需的灌溉量和时间并反馈给S3C2440，启动报警装置和开始灌溉。 　　关键词：节水灌溉；ARM9；S3C2440；AQUA-TEL-TDR；MAX1246；MAX3232 　　中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）07-1565-03 　　1 概述 　　S3C2440的微处理器核心是由ARM公司生产的，其突出的特点是具有16/32位的ARM920T的RISC，宏单元和存储单元都是0.13um的COMS标准，其功耗低，精致、简单和全静态的特性，结合源代码开放、高效、实时、稳定、成本低的Linux操作系统[1]，可常用工业、农业、信息产业领域。由于以AT89C52为核心控制的节水灌溉系统，不能实时、迅速地对土壤的湿度状况做出反应。所以，针对以上的问题，该文采用基于S3C2440为核心，在Linux平台下，完成对该系统的开发和移植，最终完成自动节水灌溉的目的。 　　2 节水灌溉系统的设计方案 　　现代农业的管理大多需要智能系统的管理，而本文选用ARM-Linux平台下完成自动节水灌溉的任务。首先选用稳定性高、安装操作简单的AQUA-TEL-TDR传感器来检测土壤的湿度[2]，而采集的土壤湿度数据通过MAX1246，将模拟信号转换为数字信号，得到的数字信号传送给S3C2440开发平台进行分析处理，并在LCD上显示土壤的相对湿度；而S3C2440得到的土壤相对湿度通过串行通信的方式返回给PC机，PC根据土壤的湿度来判断土壤是否需要灌溉， PC将会计算出所需灌水量和灌溉时间，并在PC的界面上显示[3]，同时PC将会把计算出所需灌水量和灌溉时间反馈给S3C2440，S3C2440根据PC所传送的相关信息，启动报警装置，同时发出灌溉信号，通过电磁阀实现自动灌溉。如果PC根据采集的土壤相对湿度判断出无需灌水，则PC机界面将会显示灌水量和灌溉时间为0。 　　3 系统硬件设计 　　3.1 数据采集模块 　　本文数据采集模块选用主要MAX1246芯片[4]，该芯片主要是具有可编程12位的串行输出A/D装换，并且同SPI接口与核心处理器S3C2440相接，由于该芯片具有25V的内部参考电压，可通过缓冲放大器可以调整采集时所需的参考电压，并且该芯片采集速度快，转换精度高的特点，可达到最佳采集数据的效果，同时MAX1246的内部具有采样保持的电路，这样便可以对瞬间变化量进行捕捉到。而根据AQUA-TEL-TDR传感器输出的电信号，MAX1246将会把该电信号直接转化为数字信号，然后将转化的数字信号传送给S3C2440进行分析处理。 　　首先将MAX1246的时钟信号与S3C2440的时钟信号CLKOUT0串行连接，同时S3C2440发送时钟信号CLKOUT1作为S3C2440所接收的时钟信号CLKOUT0，MAX1246的数据输出端DOUT与S3C2440的输入端RXD0相接，而S3C2440的输出端TXD0与MAX1246的数据输入端DIN相接，同时需要将MAX1246的串行选通端SSTRB接至S3C2440的nCTS0端，MAX1246的片选信号端接至S3C2440的nGCS0。 　　3.2 LCD显示系统电路 　　选用 FYD12864作为液晶显示模块，其成本低，具有灵活的接口方式和简单方便的操作指令，并且内部含有国标一级，二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块。显示电路如图3所示，首先设置S3C2440的引脚XTIpll， OM2， XTOpll为101，使得S3C2440工作于外部晶振PLL*1的模式下。FYD12864的PSB引脚连接+5v，是LCD工作于4位或8位的并口模式，A，K引脚分别接+5v和GND，从而启动LCD背光。然后将S3C2440的P0-7口与FYD12864的数据端口进行连接，3条地址线分别控制FYD12864的RS，R/W以及复位RESET引脚。图3 为LCD显示系统电路： 　　3.3 超限报警电路 　　超限报警电路是根据S3C2440核心处理器控制的蜂鸣器来实现的。由于蜂鸣器的产生是电流通过电磁线圈，使其产生磁场来驱动振动膜发声，因此需要一定的电流来驱动蜂鸣器。S3C2440的GPB0端来控制蜂鸣器，由于该端口输出为8mA，无法直接驱动蜂鸣器，因此需要用三极管放大电流来驱动三极管，这里选用PNP的三极管，而蜂鸣器报警的时间长短则根据延时程序来实现。