一种智能植物补光和音频刺激生长系统的制作方法

本实用新型涉及一种智能植物补光和音频刺激生长系统，使用者通过该系统对植物补光灯的光的性质进行控制和对植物进行适当的音频刺激，能够在一定程度上促进植物的生长。属于电子技术领域。

背景技术：

以大棚为基础的农业生产方式在现代农业中占着很大的比例。这种农业生产可以实时掌控植物的生长环境的状态。植物生长周期、果实的品质受到生长环境的直接影响。合适的光照是促进植物生长的必要环境因素之一，因此，改善植物生长环境的光照，是现代农业提高生产率、提高产品质量的科学手段之一。由于天气和季节的原因，我国部分地区某一时段的太阳光照并不满足植物生长需求。例如，夏季的阴雨天气、冬季的大部分雨雪天气及雾霾天气。在此期间，太阳光照大大的折扣，不能满足植物需求。根据植物生长特点，植物在生长的不同阶段，促进植物生长所需要的光的颜色（波长）、强度是有所不同的，这一点直接影响了植物的生长周期和果实的品质。另外，植物除了对营养物质的需求以外，也有对“精神生活”的需求，那些舒缓动听的音乐声波的规则振动，使得植物体内的细胞分子也随之共振，加快了植物的新陈代谢，从而使植物生长加速起来。由此看来，科学的对植物进行补光和适当的对植物进行音频信号刺激，对提高农业的生产效率有着重要的意义。就目前来看，市面上已经有多种类型的植物补光灯，但是这些产品比较单一，大多数只适合在某植物的某一生长阶段的情况下工作，光照强度不能得到控制，当需要光源数量较多时，不便于管理。另外，对植物生长进行声音刺激的系统还不成熟。鉴于此，本实用新型设计一种智能植物补光和音频刺激生长系统。

技术实现要素：

本实用新型设计一种智能植物补光和音频刺激生长系统，包括数字光强实时采集模块、功率可变光源模块、声频控制模块、主控制器。

主控制器是本系统的核心，如说明书附图图1所示, 系统由光强度传感器和主控制器搭建成的光强度实时采集模块、LED驱动和大功率LED光源的可变功率光源模块、由控制器和MP3模块构成的音频模块和主控制器所构成，各个模块在上电后，以主控制器为中心的“领导下”，有条不紊的工作，实现相应功能。图1是本系统的总功能图，根据本图也可以看到本系统各部分组成结构鲜明、合理本系统各部分具体说明如下：

（1）数字光强实时采集模块

图2是数字光强实时采集模块工作图。本模块主要采用型号为BH1750FVI的数字光强度传感器。该传感器的通信接口为I2C总线。I2C接口在高分辨率工作状态下可完成较宽的探测范围（1- 65535 lx）；它有接近于人眼视觉灵敏度的光谱灵敏度特性；片上完成光照强度的数字转换对光源的依赖性较弱（白炽灯、白光LED、太 阳光等），且受红外干扰非常小，电路系统不需要任何外设。传感器将接收到光强度经过转换成数字量后，交由主控制器进行相应处理。如说明书附图图2所示。

（2） 功率可变光源模块

图3功率可变光源模块工作图，根据需求，本模块提供了六路可变颜色、可变功率光源，受主控器控制。是由于自然环境的因素，植物生长环境中的太阳光强度由于一系列原因不可能稳定在植物需要的强度值。本模块的功能就是可以根据环境的光强度不同改变补光灯的光强。功率可变光源模块由大功率LED光源、LED驱动器组，成，其受主控器控制，通信方式采用CAN总线。LED驱动器用于驱动大功率LED。该驱动器主要由STM8S208R8单片机、PT4115恒流驱动电路构成。单片机通过CAN总线接收主控制器的命令，并根据命令产生的6路PWM控制PT4115恒流驱动电路的输出电流，进而控制LED的亮度。采用恒流驱动电路驱动LED的主要原因是大功率LED灯珠工作时的发热量很大，结温很高，其等效电阻会随温度的变化而变化，于是，要想让其稳定发光，需使其电流恒定。该LED驱动器可驱动六路LED，每路LED有6只3W的LED灯珠，并且每路LED都配有散热器。用户可根据植物生长阶段，通过主控制器中的人机接口电路课选择LED的工作模式。如说明书附图图3所示。

（3）声频控制系统

音乐能够促进植物生长是因为声波刺激的作用。舒缓动听的音乐声波的规则振动，使得植物体内的细胞分子也随之共振，加快了植物的新陈代谢，进而促进使植物生长。此部分采用MP3音频处理芯片输出音频。同样受主控制器控制。音频信号储存在TF卡中，方便用户可自行更换音频文件。

（4）主控制器

利用矩阵键盘实现用户与单片机的交流交互，从而实现用户对本系统各部分的工作模式配置。本系统采用了意法半导体公司的STM8S208R8作为系统主控制器。该单片机具有CAN总线接口、I2C接口、UART接口，能够满足系统中各个模块与单片机之间的通信，以及控制器和功率可变光源模块之间的通信。

附图说明

图1是本系统的总功能图；

图2是数字光强实时采集模块工作图；

图3功率可变光源模块工作图。

具体实施方式：

系统上电后，操作者通过矩阵键盘上的按键选择适当的模式。所谓的选择模式就是根据植物不同的生长阶段选择不同颜色的光源。

确定模式后，与主控器相连的数字光强实时采集系统工作，对植物的生长环境的光照强度进行采集。如果环境光照强度低于植物所需要的光强，控制器控制光源系统提高LED光源发光强度。当环境光强到达符合的光强后，LED发光稳定；相反，如果光强度采集系统采集到环境光强高于植物所需要的光强，主控制器降低LED光源发光强度，从而对植物进行合适地补光。

通过矩阵键盘可以控制声频系统。用户可以选择播放和停止播放音乐，还可以控制其音量大小。从而使植物享受它们的“精神生活”。