本實用新型涉及一種智能植物補光和音頻刺激生長系統(tǒng)，使用者通過該系統(tǒng)對植物補光燈的光的性質進行控制和對植物進行適當的音頻刺激，能夠在一定程度上促進植物的生長。屬于電子技術領域。

背景技術：

以大棚為基礎的農業(yè)生產方式在現(xiàn)代農業(yè)中占著很大的比例。這種農業(yè)生產可以實時掌控植物的生長環(huán)境的狀態(tài)。植物生長周期、果實的品質受到生長環(huán)境的直接影響。合適的光照是促進植物生長的必要環(huán)境因素之一，因此，改善植物生長環(huán)境的光照，是現(xiàn)代農業(yè)提高生產率、提高產品質量的科學手段之一。由于天氣和季節(jié)的原因，我國部分地區(qū)某一時段的太陽光照并不滿足植物生長需求。例如，夏季的陰雨天氣、冬季的大部分雨雪天氣及霧霾天氣。在此期間，太陽光照大大的折扣，不能滿足植物需求。根據植物生長特點，植物在生長的不同階段，促進植物生長所需要的光的顏色（波長）、強度是有所不同的，這一點直接影響了植物的生長周期和果實的品質。另外，植物除了對營養(yǎng)物質的需求以外，也有對“精神生活”的需求，那些舒緩動聽的音樂聲波的規(guī)則振動，使得植物體內的細胞分子也隨之共振，加快了植物的新陳代謝，從而使植物生長加速起來。由此看來，科學的對植物進行補光和適當的對植物進行音頻信號刺激，對提高農業(yè)的生產效率有著重要的意義。就目前來看，市面上已經有多種類型的植物補光燈，但是這些產品比較單一，大多數只適合在某植物的某一生長階段的情況下工作，光照強度不能得到控制，當需要光源數量較多時，不便于管理。另外，對植物生長進行聲音刺激的系統(tǒng)還不成熟。鑒于此，本實用新型設計一種智能植物補光和音頻刺激生長系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型設計一種智能植物補光和音頻刺激生長系統(tǒng)，包括數字光強實時采集模塊、功率可變光源模塊、聲頻控制模塊、主控制器。

主控制器是本系統(tǒng)的核心，如說明書附圖圖1所示, 系統(tǒng)由光強度傳感器和主控制器搭建成的光強度實時采集模塊、LED驅動和大功率LED光源的可變功率光源模塊、由控制器和MP3模塊構成的音頻模塊和主控制器所構成，各個模塊在上電后，以主控制器為中心的“領導下”，有條不紊的工作，實現(xiàn)相應功能。圖1是本系統(tǒng)的總功能圖，根據本圖也可以看到本系統(tǒng)各部分組成結構鮮明、合理本系統(tǒng)各部分具體說明如下：

（1）數字光強實時采集模塊

圖2是數字光強實時采集模塊工作圖。本模塊主要采用型號為BH1750FVI的數字光強度傳感器。該傳感器的通信接口為I2C總線。I2C接口在高分辨率工作狀態(tài)下可完成較寬的探測范圍（1- 65535 lx）；它有接近于人眼視覺靈敏度的光譜靈敏度特性；片上完成光照強度的數字轉換對光源的依賴性較弱（白熾燈、白光LED、太 陽光等），且受紅外干擾非常小，電路系統(tǒng)不需要任何外設。傳感器將接收到光強度經過轉換成數字量后，交由主控制器進行相應處理。如說明書附圖圖2所示。

（2） 功率可變光源模塊

圖3功率可變光源模塊工作圖，根據需求，本模塊提供了六路可變顏色、可變功率光源，受主控器控制。是由于自然環(huán)境的因素，植物生長環(huán)境中的太陽光強度由于一系列原因不可能穩(wěn)定在植物需要的強度值。本模塊的功能就是可以根據環(huán)境的光強度不同改變補光燈的光強。功率可變光源模塊由大功率LED光源、LED驅動器組，成，其受主控器控制，通信方式采用CAN總線。LED驅動器用于驅動大功率LED。該驅動器主要由STM8S208R8單片機、PT4115恒流驅動電路構成。單片機通過CAN總線接收主控制器的命令，并根據命令產生的6路PWM控制PT4115恒流驅動電路的輸出電流，進而控制LED的亮度。采用恒流驅動電路驅動LED的主要原因是大功率LED燈珠工作時的發(fā)熱量很大，結溫很高，其等效電阻會隨溫度的變化而變化，于是，要想讓其穩(wěn)定發(fā)光，需使其電流恒定。該LED驅動器可驅動六路LED，每路LED有6只3W的LED燈珠，并且每路LED都配有散熱器。用戶可根據植物生長階段，通過主控制器中的人機接口電路課選擇LED的工作模式。如說明書附圖圖3所示。

（3）聲頻控制系統(tǒng)

音樂能夠促進植物生長是因為聲波刺激的作用。舒緩動聽的音樂聲波的規(guī)則振動，使得植物體內的細胞分子也隨之共振，加快了植物的新陳代謝，進而促進使植物生長。此部分采用MP3音頻處理芯片輸出音頻。同樣受主控制器控制。音頻信號儲存在TF卡中，方便用戶可自行更換音頻文件。

（4）主控制器

利用矩陣鍵盤實現(xiàn)用戶與單片機的交流交互，從而實現(xiàn)用戶對本系統(tǒng)各部分的工作模式配置。本系統(tǒng)采用了意法半導體公司的STM8S208R8作為系統(tǒng)主控制器。該單片機具有CAN總線接口、I2C接口、UART接口，能夠滿足系統(tǒng)中各個模塊與單片機之間的通信，以及控制器和功率可變光源模塊之間的通信。

附圖說明

圖1是本系統(tǒng)的總功能圖；

圖2是數字光強實時采集模塊工作圖；

圖3功率可變光源模塊工作圖。

具體實施方式：

系統(tǒng)上電后，操作者通過矩陣鍵盤上的按鍵選擇適當的模式。所謂的選擇模式就是根據植物不同的生長階段選擇不同顏色的光源。

確定模式后，與主控器相連的數字光強實時采集系統(tǒng)工作，對植物的生長環(huán)境的光照強度進行采集。如果環(huán)境光照強度低于植物所需要的光強，控制器控制光源系統(tǒng)提高LED光源發(fā)光強度。當環(huán)境光強到達符合的光強后，LED發(fā)光穩(wěn)定；相反，如果光強度采集系統(tǒng)采集到環(huán)境光強高于植物所需要的光強，主控制器降低LED光源發(fā)光強度，從而對植物進行合適地補光。

通過矩陣鍵盤可以控制聲頻系統(tǒng)。用戶可以選擇播放和停止播放音樂，還可以控制其音量大小。從而使植物享受它們的“精神生活”。