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　　基于STM32的田间控制器接收到上位机发来的采集命令，进而执行采集土壤湿度、空气温度、液位、压力、流量等信息并上传，等待上位机进行智能决策后，将控制命令，如电磁阀开启关闭以及变频器的调节，发送出来，STM32控制器予以接收并且执行。下位机程序流程图如图7所示。

　　4 实验及结果分析

　　对各模块进行驱动测试，然后对系统整体进行协同工作实验。通过田间实验观测通信质量、滴灌效果及系统是否运行正常。

　　4.1 CC2530无线通信质量测试CC2530无线通信模块性能对系统整体性能起着至关重要的作用。CC2530通信模块的测试主要包括节点之间通信距离及数据包丢包率的测试。TI公司推出的通用数据包探测器（General Packet Sniffer）可以对未加密的通信过程进行监控[4?6],故可利用它进行通信和组网测试。

　　（1）空旷无障碍测试，观测通信质量及通信距离

　　测试地点：校园空旷处。

　　测试内容：协调器主节点上电，建立网络后，等待其他子节点加入。通过在协议栈中配置CC2530单芯片射频部分的输出功率寄存器，来使协调器和终端节点之间进行通信，按照规定的协议数据格式相互发送数据包，从而能够对CC2530通信模块的通信距离、数据包丢包率进行测试，得到一个合适的发射功率。

　　测试条件：硬件方面采用CC2530 协调器模块和CC2530 终端节点模块分别通过RS 232 协议与两台笔记本电脑进行串行通信；并使用到两条USB转串口数据线、电源、CC2530 仿真下载器。软件方面采用设计的CC2530串口透传程序能够进行数据透明、点对点数据传输，笔记本电脑端采用Visual Basic编程语言设计的数据包丢包率测试软件。

　　测试步骤：在搭建好硬件测试环境后，使用CC2530程序下载仿真器将在IAR Embedded Workbench集成开发环境下开发的CC2530 串行通信程序，分别下载到CC2530 协调器与CC2530 终端节点中。在笔记本电脑中分别安装VB数据包丢包率测试软件，通过对发送数据（十六进制），发送数据的速度以及通过对NV非易失性存储器的读/写操作对CC2530 芯片的发射功率进行设置，收发1 000个数据包，对CC2530通信模块在不同的发射功率下的通信距离、丢包率等性能进行测试。

　　测试结果：在空旷场合采用默认功率输出时，通信距离为120 m左右时丢包率基本为0.0%,说明节点无线可靠通信距离可达120 m。

　　（2）在实验田中进行通信测试

　　测试地点：现场实验田；测试内容、测试条件、测试步骤：同（1）；测试结果：采用默认功率输出时，节点无线通信有效传输距离可达80 m.

　　4.2 项目实验验证测试条件：将网关上ZigBee天线安置在室外空旷无遮掩处，使得能够接收到较强的信号。选取面积约为20 m×50 m的共12行的农作物田作为实验田，由于农作物的根系一般深度为10~20 cm,因此将土壤温湿度传感器探头埋入地下10 cm处，其中2行作为一组，每组选取两个距离较远的测试点，取两个测试点的平均值来代表这一行范围作物的环境状况。当采集到的湿度值低于30%时，电磁阀打开，水源通过电磁阀、压力传感器、流量传感器流入滴灌支管进行灌溉，滴灌进行中当土壤湿度值高于50%时，电磁阀关闭停止滴灌。

　　测试结果：在土壤湿度值低于作物要求下限（如30%）时系统能及时滴灌，当湿度达到作物要求上限（如50%）时系统能过做到适时停止滴灌，电磁阀开启成功率为96%.

　　5 结论

　　本文提出的一种无线节水滴灌自动控制系统的设计方案，方案中的STM32田间控制器能够实时监测作物土壤湿度和环境温度，将传感器信号通过无线发送到控制中心，控制中心能够准确实时地了解到当前系统中各个节点的工作状态，并及时启动自动滴灌，非常有利于农作物的生产。一旦出现通信中断、水压异常等，能够及时地反映到控制中心，通过语音报警等方式立即通知相关人员进行维修，提高了整个系统的可靠性。另外系统采用ZigBee技术，网络结构简单，田间布设灵活，提高了自动灌溉的实用性及对水的使用效率，减小了劳动量、导线和管路敷设费用，且无需人为操作，能够长期稳定地工作，方便大面积安装、维护和系统回收，为我国的精准农业工程提供了强有力的工具。

关键词： 节水滴灌 自动控制系统 S3C6410 STM32