為克服傳統(tǒng)植物補(bǔ)光方式的不足,設(shè)計(jì)用于植物生長(zhǎng)的LED光強(qiáng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)植物光源的準(zhǔn)確控制。該系統(tǒng)綜合考慮環(huán)境溫度和光強(qiáng)影響,通過(guò)光強(qiáng)與環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集環(huán)境信息,使用單片機(jī)作為控制核心動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)植物所需光強(qiáng),有效解決補(bǔ)光不足和補(bǔ)光過(guò)度的問(wèn)題。試驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)提供的光源更加符合植物生長(zhǎng)需求,可顯著提高作物產(chǎn)量。 

【文章來(lái)源】：食品工業(yè). 2019,40(06)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

系統(tǒng)基本架構(gòu)

0V市電外，其他模塊均使用蓄電池供電，以確保市電斷電情況下系統(tǒng)仍能發(fā)出警報(bào)、采集數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)等。蓄電池12V，利用LM7805芯片及外圍電路將蓄電池電壓轉(zhuǎn)為5V，利用TPS79530芯片及外圍電路將蓄電池電壓降為3V。降低后的電壓用于給不同的模塊供電。2.2光強(qiáng)與環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)模塊在不同溫度下，植物生長(zhǎng)對(duì)光照需求存在差異，因此在監(jiān)測(cè)光強(qiáng)的同時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以更加準(zhǔn)確地控制光照強(qiáng)度。監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集植物生長(zhǎng)環(huán)境溫度以及藍(lán)光和紅光光強(qiáng)，采集信息經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后傳至控制模塊。光強(qiáng)與環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)模塊的電路圖如圖2和3所示。植物主要需要波長(zhǎng)600~700nm的紅光和波長(zhǎng)400~500nm的藍(lán)光。藍(lán)光主要影響葉的生長(zhǎng)，紅光主要影響莖的生長(zhǎng)，藍(lán)光過(guò)多植物會(huì)變矮，紅光過(guò)多則會(huì)產(chǎn)生黃化，因此科學(xué)的藍(lán)光和紅光搭配才會(huì)利于植物生長(zhǎng)。為減少干擾，使用透光率為95%的濾光片對(duì)光線進(jìn)行處理，分別將波段400~500nm、600~700nm以外的光線大量濾除，應(yīng)用ISL29010光照傳感器分別監(jiān)測(cè)處理后的藍(lán)光和紅光。監(jiān)測(cè)信號(hào)使用I2C總線連接，光照傳感器數(shù)據(jù)線連接控制模塊的P1.6口，時(shí)鐘線連接控制模塊的P1.7口，達(dá)到分波段光照度監(jiān)測(cè)的目標(biāo)。溫度傳感器使用18B20，溫度傳感器的采集信息送至控制模塊的P1.5口，為光強(qiáng)的調(diào)節(jié)提供重要參考。圖2光照監(jiān)測(cè)電路圖圖3溫度監(jiān)測(cè)電路圖2.3控制模塊LED光強(qiáng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制模塊基于單片機(jī)STC12C5A60S2[9]構(gòu)建。STC12C5A60S2具有專用復(fù)位電路和晶振時(shí)鐘電路，在工業(yè)生產(chǎn)、智能控制領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。該單片內(nèi)部具有2路PWM輸出口，可分別用于控制2個(gè)對(duì)象，非常適合植物藍(lán)光、紅光控制。此外，該電器器件可以實(shí)現(xiàn)高精度的A/D轉(zhuǎn)換，可連接各類傳感器；具有56KFlash存儲(chǔ)空間、1280字節(jié)RAM，便于程序編寫?

要影響莖的生長(zhǎng)，藍(lán)光過(guò)多植物會(huì)變矮，紅光過(guò)多則會(huì)產(chǎn)生黃化，因此科學(xué)的藍(lán)光和紅光搭配才會(huì)利于植物生長(zhǎng)。為減少干擾，使用透光率為95%的濾光片對(duì)光線進(jìn)行處理，分別將波段400~500nm、600~700nm以外的光線大量濾除，應(yīng)用ISL29010光照傳感器分別監(jiān)測(cè)處理后的藍(lán)光和紅光。監(jiān)測(cè)信號(hào)使用I2C總線連接，光照傳感器數(shù)據(jù)線連接控制模塊的P1.6口，時(shí)鐘線連接控制模塊的P1.7口，達(dá)到分波段光照度監(jiān)測(cè)的目標(biāo)。溫度傳感器使用18B20，溫度傳感器的采集信息送至控制模塊的P1.5口，為光強(qiáng)的調(diào)節(jié)提供重要參考。圖2光照監(jiān)測(cè)電路圖圖3溫度監(jiān)測(cè)電路圖2.3控制模塊LED光強(qiáng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制模塊基于單片機(jī)STC12C5A60S2[9]構(gòu)建。STC12C5A60S2具有專用復(fù)位電路和晶振時(shí)鐘電路，在工業(yè)生產(chǎn)、智能控制領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。該單片內(nèi)部具有2路PWM輸出口，可分別用于控制2個(gè)對(duì)象，非常適合植物藍(lán)光、紅光控制。此外，該電器器件可以實(shí)現(xiàn)高精度的A/D轉(zhuǎn)換，可連接各類傳感器；具有56KFlash存儲(chǔ)空間、1280字節(jié)RAM，便于程序編寫和參數(shù)調(diào)節(jié)，適合作為L(zhǎng)ED光強(qiáng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制核心。控制模塊電路如圖4所示。引腳連接情況見(jiàn)表1。圖4控制模塊電路表1控制核心引腳連接引腳功能P0數(shù)據(jù)顯示P1.0輸出繼電器信號(hào)P1.1輸出報(bào)警信號(hào)P1.5接入溫度傳感器信號(hào)P1.6、P1.7接入紅光、藍(lán)光傳感器信號(hào)P2連接鍵盤P3.0、P3.1程序燒寫P3.2~P3.7連接顯示器P4.2、P4.3兩路PWM信號(hào)輸出,控制LED光強(qiáng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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