崔靖林+段鵬偉+楊延榮+單慧勇+王俊學(xué)
摘 要:隨著LED照明技術(shù)的迅速發(fā)展,對LED自適應(yīng)調(diào)光技術(shù)的需求越來越強(qiáng)烈。該文以AVR單片機(jī)中Atmega16作為控制器,利用基于(Inter Intergrate Circuit)總線的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路BH1750FVI采集室內(nèi)環(huán)境光照度,完成LED自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件編程,最終維持溫室箱內(nèi)植物光照強(qiáng)度在一個設(shè)定水平。
關(guān)鍵詞:LED BH1750FVI 自適應(yīng)調(diào)光 脈沖寬度調(diào)制
中圖分類號:TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)10(b)-0088-02
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,其成本很快降低,近期出現(xiàn)了LED在植物補(bǔ)光中的應(yīng)用研究。但已有的補(bǔ)光裝置通常采用定光質(zhì)、定光照度的補(bǔ)光方式,未考慮外界光照條件因素及植物不同生長階段需光量的差異性,從而造成過度或補(bǔ)光不足現(xiàn)象。根據(jù)以上問題,該文設(shè)計了一款調(diào)動的補(bǔ)光系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制對象是微型模型溫室,用于小學(xué)生觀察實驗、家庭陽臺種植等,充分考慮溫度對光合作用的影響,根據(jù)植物在不同階段不同環(huán)境下的實際需光量,對植物進(jìn)行按需分波長定量補(bǔ)光,從而提高能源利用效率。
1 整體方案設(shè)計
系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,包括檢測模塊、控制模塊、補(bǔ)光模塊以及用戶交互模塊,系統(tǒng)原理如圖1所示。
其中,電源模塊采用12V供電模式;檢測模塊分波段檢測紅、藍(lán)光光照度,將檢測信號進(jìn)行處理后傳入單片機(jī),實現(xiàn)光照信息的數(shù)據(jù)采集;控制模塊采用Atmega16單片機(jī)為核心,根據(jù)用戶所設(shè)閾值以及檢測模塊采集到的數(shù)據(jù),計算對應(yīng)PWM控制信號的占空比,并輸出兩路PWM控制信號;補(bǔ)光模塊采用多組兩路恒流驅(qū)動電路,利用PWM控制技術(shù),分別控制紅、藍(lán)光LED補(bǔ)光燈組的亮度,考慮到實際大規(guī)模應(yīng)用中LED燈組輸出耗電問題采用12V供電;用戶交互模塊分別采用液晶屏完成檢測結(jié)果顯示,鍵盤實現(xiàn)對閾值的處理等功能。
2 硬件設(shè)計
2.1 控制模塊
采用Atmega16作為核心處理器,該單片機(jī)是AVR系列中最具代表性的一款。它采用精簡指令集結(jié)構(gòu)、運(yùn)行速度快,并且包含PWM信號輸出、總線等多種功能[2-3]。
2.2 檢測模塊
本系統(tǒng)采用新型單片測光芯片BH1750,較好地解決了傳統(tǒng)測光系統(tǒng)的弊端。BH1750是半導(dǎo)體制造商ROHM為適應(yīng)以移動電話手機(jī)為首的便攜式機(jī)器和液晶電視等的
要求而開發(fā)出的具有優(yōu)良光譜靈敏度特性的產(chǎn)品,是數(shù)字輸出的環(huán)境亮度傳感器,內(nèi)部集成16位AD轉(zhuǎn)化器,可實現(xiàn)數(shù)字值的直接輸出。另外,BH1750與主控制器atmega16通過協(xié)議進(jìn)行通信,而atmega16本身具
有硬件接口容易的特點(diǎn),在硬件上的運(yùn)行速率和穩(wěn)定性又得到提高[4]。
這種集成電路是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路。這種集成電路可以根據(jù)收集的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)來調(diào)整液晶或者鍵盤背景燈的亮度。利用它的高分辨率可以探測較大范圍(1lx-65535lx)的光強(qiáng)度變化[5]。由于植物光合作用主要吸收波長范圍在400~500nm的藍(lán)光,波長范圍600~700 nm的紅光,首先采用在透光波段400~500 nm、600~700 nm,透光率為90%的濾光片進(jìn)行光照檢測的預(yù)處理;而后應(yīng)用BH1750光照傳感器完對紅、藍(lán)光分別進(jìn)行檢測。
2.3 補(bǔ)光模塊
根據(jù)溫室的實際面積確定LED燈個數(shù),LED燈組內(nèi)紅、藍(lán)光LED燈比例根據(jù)種植植物不同而改變,紅光的閾值3000lux,藍(lán)光的閾值600lux[6]。補(bǔ)光系統(tǒng)全程維持在設(shè)定的較好的利用率范圍內(nèi),滿足了不同植物在不同生長階段、不同生長環(huán)境中智能化、精確化的補(bǔ)光要求。采用單個功率為0.5W的高亮度LED,實際布置如圖2所示,外面一周為10個紅色LED,分成兩組,內(nèi)圈為四個藍(lán)色LED串聯(lián),由系統(tǒng)選擇控制紅藍(lán)光比例為10∶4或者5∶4。
補(bǔ)光模塊采用兩路恒流驅(qū)動電路,利用PWM 控制技術(shù),分別控制紅、藍(lán)光LED補(bǔ)光燈組的亮度,采用12V供電。補(bǔ)光模塊包括LED陣列和外部驅(qū)動電路,LED陣列由繼電器和PWM信號控制,驅(qū)動電路采用GS6300驅(qū)動模塊[7-9],原理圖如圖3所示。
2.4 用戶交互模塊
用戶交互模塊主要包括液晶顯示屏和鍵盤,其中顯示屏采用LCD1602,實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示,鍵盤采用4×4矩陣鍵盤進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。
3 系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件主要包括傳感器解析函數(shù)、數(shù)據(jù)管理與決策程序、PWM信號控制程序、參數(shù)設(shè)定程序和顯示程序,實現(xiàn)了環(huán)境因子采集與受控?zé)艚M的自動控制功能。系統(tǒng)啟動時,先檢測是否已完成初始化,若未初始化則進(jìn)入紅藍(lán)光目標(biāo)光照度閾值設(shè)置。由光照傳感器檢測當(dāng)前紅藍(lán)光光照度,根據(jù)濾光片濾光率90%的特性,可計算紅藍(lán)光實際光照度,進(jìn)而判斷是否在設(shè)定閾值范圍內(nèi),根據(jù)目標(biāo)光照度計算出紅藍(lán)光補(bǔ)光量,并通過調(diào)節(jié)PWM信號占空比實現(xiàn)紅藍(lán)光精確補(bǔ)光。經(jīng)過周期T,再次檢測紅藍(lán)光光照度,軟件流程圖略。
4 結(jié)語
該文提出了一種基于Atmega16單片機(jī)的植物補(bǔ)光系統(tǒng),實現(xiàn)了按需、分波長的定量補(bǔ)光方式。在滿足植物生長所需光照前提下,最大程度的提高輸出光能的利用率,滿足了不同植物在不同生長階段、不同生長環(huán)境中智能化、精確化的補(bǔ)光要求[10]。試驗結(jié)果表明,該設(shè)計采用的PWM補(bǔ)光控制模式中可在滿足作物需光量的前提下,提高光能利用率,同時具有反應(yīng)快,靈活性強(qiáng)的功能。
參考文獻(xiàn)
[1] 艾朝霞,姬妍.LED照明光源前景展望[J].榆林學(xué)院學(xué)報,2006,16(4):40-42.
[2] 馬潮.AVR單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實踐[M].北京:北京航天航空大學(xué)出版社,2007:447-484.
[3] 宋適,劉廷章.基于AVR單片機(jī)的LED自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)[J].電氣自動化,2009(31):33-35.
[4] ROMH公司.BH1750FVI手冊[EB/OL].http://cnpdf.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/350139/ROHM/BH1750FVI.html.
[5] 何安科.基于STM32與光強(qiáng)傳感器BH1750的無線路燈控制系統(tǒng)[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2011(20):15-17.
[6] 張海輝,楊青,胡瑾,等.可控LED亮度的植物自適應(yīng)精準(zhǔn)補(bǔ)光系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2011(9).
[7] 朱虹.LED照明驅(qū)動及自適應(yīng)調(diào)光研究[D].上海:上海大學(xué)碩士學(xué)位論文,2007.
[8] 胡永光,李萍萍,鄧慶安,等.溫室人工補(bǔ)光效果的研究及補(bǔ)光光源配置設(shè)計[J].江蘇理工大學(xué)學(xué)報,2001,22(3):37-40.
[9] 王聲學(xué),吳廣寧,蔣偉,等.LED原理及其照明應(yīng)用[J].燈與照明,2006,30(4):32-35.
[10] 王曉明,郭偉玲,高國,等.LED-新一代照明光源[J].現(xiàn)代顯示,2005,53(7):15-19.endprint
摘 要:隨著LED照明技術(shù)的迅速發(fā)展,對LED自適應(yīng)調(diào)光技術(shù)的需求越來越強(qiáng)烈。該文以AVR單片機(jī)中Atmega16作為控制器,利用基于(Inter Intergrate Circuit)總線的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路BH1750FVI采集室內(nèi)環(huán)境光照度,完成LED自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件編程,最終維持溫室箱內(nèi)植物光照強(qiáng)度在一個設(shè)定水平。
關(guān)鍵詞:LED BH1750FVI 自適應(yīng)調(diào)光 脈沖寬度調(diào)制
中圖分類號:TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)10(b)-0088-02
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,其成本很快降低,近期出現(xiàn)了LED在植物補(bǔ)光中的應(yīng)用研究。但已有的補(bǔ)光裝置通常采用定光質(zhì)、定光照度的補(bǔ)光方式,未考慮外界光照條件因素及植物不同生長階段需光量的差異性,從而造成過度或補(bǔ)光不足現(xiàn)象。根據(jù)以上問題,該文設(shè)計了一款調(diào)動的補(bǔ)光系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制對象是微型模型溫室,用于小學(xué)生觀察實驗、家庭陽臺種植等,充分考慮溫度對光合作用的影響,根據(jù)植物在不同階段不同環(huán)境下的實際需光量,對植物進(jìn)行按需分波長定量補(bǔ)光,從而提高能源利用效率。
1 整體方案設(shè)計
系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,包括檢測模塊、控制模塊、補(bǔ)光模塊以及用戶交互模塊,系統(tǒng)原理如圖1所示。
其中,電源模塊采用12V供電模式;檢測模塊分波段檢測紅、藍(lán)光光照度,將檢測信號進(jìn)行處理后傳入單片機(jī),實現(xiàn)光照信息的數(shù)據(jù)采集;控制模塊采用Atmega16單片機(jī)為核心,根據(jù)用戶所設(shè)閾值以及檢測模塊采集到的數(shù)據(jù),計算對應(yīng)PWM控制信號的占空比,并輸出兩路PWM控制信號;補(bǔ)光模塊采用多組兩路恒流驅(qū)動電路,利用PWM控制技術(shù),分別控制紅、藍(lán)光LED補(bǔ)光燈組的亮度,考慮到實際大規(guī)模應(yīng)用中LED燈組輸出耗電問題采用12V供電;用戶交互模塊分別采用液晶屏完成檢測結(jié)果顯示,鍵盤實現(xiàn)對閾值的處理等功能。
2 硬件設(shè)計
2.1 控制模塊
采用Atmega16作為核心處理器,該單片機(jī)是AVR系列中最具代表性的一款。它采用精簡指令集結(jié)構(gòu)、運(yùn)行速度快,并且包含PWM信號輸出、總線等多種功能[2-3]。
2.2 檢測模塊
本系統(tǒng)采用新型單片測光芯片BH1750,較好地解決了傳統(tǒng)測光系統(tǒng)的弊端。BH1750是半導(dǎo)體制造商ROHM為適應(yīng)以移動電話手機(jī)為首的便攜式機(jī)器和液晶電視等的
要求而開發(fā)出的具有優(yōu)良光譜靈敏度特性的產(chǎn)品,是數(shù)字輸出的環(huán)境亮度傳感器,內(nèi)部集成16位AD轉(zhuǎn)化器,可實現(xiàn)數(shù)字值的直接輸出。另外,BH1750與主控制器atmega16通過協(xié)議進(jìn)行通信,而atmega16本身具
有硬件接口容易的特點(diǎn),在硬件上的運(yùn)行速率和穩(wěn)定性又得到提高[4]。
這種集成電路是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路。這種集成電路可以根據(jù)收集的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)來調(diào)整液晶或者鍵盤背景燈的亮度。利用它的高分辨率可以探測較大范圍(1lx-65535lx)的光強(qiáng)度變化[5]。由于植物光合作用主要吸收波長范圍在400~500nm的藍(lán)光,波長范圍600~700 nm的紅光,首先采用在透光波段400~500 nm、600~700 nm,透光率為90%的濾光片進(jìn)行光照檢測的預(yù)處理;而后應(yīng)用BH1750光照傳感器完對紅、藍(lán)光分別進(jìn)行檢測。
2.3 補(bǔ)光模塊
根據(jù)溫室的實際面積確定LED燈個數(shù),LED燈組內(nèi)紅、藍(lán)光LED燈比例根據(jù)種植植物不同而改變,紅光的閾值3000lux,藍(lán)光的閾值600lux[6]。補(bǔ)光系統(tǒng)全程維持在設(shè)定的較好的利用率范圍內(nèi),滿足了不同植物在不同生長階段、不同生長環(huán)境中智能化、精確化的補(bǔ)光要求。采用單個功率為0.5W的高亮度LED,實際布置如圖2所示,外面一周為10個紅色LED,分成兩組,內(nèi)圈為四個藍(lán)色LED串聯(lián),由系統(tǒng)選擇控制紅藍(lán)光比例為10∶4或者5∶4。
補(bǔ)光模塊采用兩路恒流驅(qū)動電路,利用PWM 控制技術(shù),分別控制紅、藍(lán)光LED補(bǔ)光燈組的亮度,采用12V供電。補(bǔ)光模塊包括LED陣列和外部驅(qū)動電路,LED陣列由繼電器和PWM信號控制,驅(qū)動電路采用GS6300驅(qū)動模塊[7-9],原理圖如圖3所示。
2.4 用戶交互模塊
用戶交互模塊主要包括液晶顯示屏和鍵盤,其中顯示屏采用LCD1602,實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示,鍵盤采用4×4矩陣鍵盤進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。
3 系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件主要包括傳感器解析函數(shù)、數(shù)據(jù)管理與決策程序、PWM信號控制程序、參數(shù)設(shè)定程序和顯示程序,實現(xiàn)了環(huán)境因子采集與受控?zé)艚M的自動控制功能。系統(tǒng)啟動時,先檢測是否已完成初始化,若未初始化則進(jìn)入紅藍(lán)光目標(biāo)光照度閾值設(shè)置。由光照傳感器檢測當(dāng)前紅藍(lán)光光照度,根據(jù)濾光片濾光率90%的特性,可計算紅藍(lán)光實際光照度,進(jìn)而判斷是否在設(shè)定閾值范圍內(nèi),根據(jù)目標(biāo)光照度計算出紅藍(lán)光補(bǔ)光量,并通過調(diào)節(jié)PWM信號占空比實現(xiàn)紅藍(lán)光精確補(bǔ)光。經(jīng)過周期T,再次檢測紅藍(lán)光光照度,軟件流程圖略。
4 結(jié)語
該文提出了一種基于Atmega16單片機(jī)的植物補(bǔ)光系統(tǒng),實現(xiàn)了按需、分波長的定量補(bǔ)光方式。在滿足植物生長所需光照前提下,最大程度的提高輸出光能的利用率,滿足了不同植物在不同生長階段、不同生長環(huán)境中智能化、精確化的補(bǔ)光要求[10]。試驗結(jié)果表明,該設(shè)計采用的PWM補(bǔ)光控制模式中可在滿足作物需光量的前提下,提高光能利用率,同時具有反應(yīng)快,靈活性強(qiáng)的功能。
參考文獻(xiàn)
[1] 艾朝霞,姬妍.LED照明光源前景展望[J].榆林學(xué)院學(xué)報,2006,16(4):40-42.
[2] 馬潮.AVR單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實踐[M].北京:北京航天航空大學(xué)出版社,2007:447-484.
[3] 宋適,劉廷章.基于AVR單片機(jī)的LED自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)[J].電氣自動化,2009(31):33-35.
[4] ROMH公司.BH1750FVI手冊[EB/OL].http://cnpdf.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/350139/ROHM/BH1750FVI.html.
[5] 何安科.基于STM32與光強(qiáng)傳感器BH1750的無線路燈控制系統(tǒng)[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2011(20):15-17.
[6] 張海輝,楊青,胡瑾,等.可控LED亮度的植物自適應(yīng)精準(zhǔn)補(bǔ)光系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2011(9).
[7] 朱虹.LED照明驅(qū)動及自適應(yīng)調(diào)光研究[D].上海:上海大學(xué)碩士學(xué)位論文,2007.
[8] 胡永光,李萍萍,鄧慶安,等.溫室人工補(bǔ)光效果的研究及補(bǔ)光光源配置設(shè)計[J].江蘇理工大學(xué)學(xué)報,2001,22(3):37-40.
[9] 王聲學(xué),吳廣寧,蔣偉,等.LED原理及其照明應(yīng)用[J].燈與照明,2006,30(4):32-35.
[10] 王曉明,郭偉玲,高國,等.LED-新一代照明光源[J].現(xiàn)代顯示,2005,53(7):15-19.endprint
摘 要:隨著LED照明技術(shù)的迅速發(fā)展,對LED自適應(yīng)調(diào)光技術(shù)的需求越來越強(qiáng)烈。該文以AVR單片機(jī)中Atmega16作為控制器,利用基于(Inter Intergrate Circuit)總線的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路BH1750FVI采集室內(nèi)環(huán)境光照度,完成LED自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件編程,最終維持溫室箱內(nèi)植物光照強(qiáng)度在一個設(shè)定水平。
關(guān)鍵詞:LED BH1750FVI 自適應(yīng)調(diào)光 脈沖寬度調(diào)制
中圖分類號:TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)10(b)-0088-02
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,其成本很快降低,近期出現(xiàn)了LED在植物補(bǔ)光中的應(yīng)用研究。但已有的補(bǔ)光裝置通常采用定光質(zhì)、定光照度的補(bǔ)光方式,未考慮外界光照條件因素及植物不同生長階段需光量的差異性,從而造成過度或補(bǔ)光不足現(xiàn)象。根據(jù)以上問題,該文設(shè)計了一款調(diào)動的補(bǔ)光系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制對象是微型模型溫室,用于小學(xué)生觀察實驗、家庭陽臺種植等,充分考慮溫度對光合作用的影響,根據(jù)植物在不同階段不同環(huán)境下的實際需光量,對植物進(jìn)行按需分波長定量補(bǔ)光,從而提高能源利用效率。
1 整體方案設(shè)計
系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,包括檢測模塊、控制模塊、補(bǔ)光模塊以及用戶交互模塊,系統(tǒng)原理如圖1所示。
其中,電源模塊采用12V供電模式;檢測模塊分波段檢測紅、藍(lán)光光照度,將檢測信號進(jìn)行處理后傳入單片機(jī),實現(xiàn)光照信息的數(shù)據(jù)采集;控制模塊采用Atmega16單片機(jī)為核心,根據(jù)用戶所設(shè)閾值以及檢測模塊采集到的數(shù)據(jù),計算對應(yīng)PWM控制信號的占空比,并輸出兩路PWM控制信號;補(bǔ)光模塊采用多組兩路恒流驅(qū)動電路,利用PWM控制技術(shù),分別控制紅、藍(lán)光LED補(bǔ)光燈組的亮度,考慮到實際大規(guī)模應(yīng)用中LED燈組輸出耗電問題采用12V供電;用戶交互模塊分別采用液晶屏完成檢測結(jié)果顯示,鍵盤實現(xiàn)對閾值的處理等功能。
2 硬件設(shè)計
2.1 控制模塊
采用Atmega16作為核心處理器,該單片機(jī)是AVR系列中最具代表性的一款。它采用精簡指令集結(jié)構(gòu)、運(yùn)行速度快,并且包含PWM信號輸出、總線等多種功能[2-3]。
2.2 檢測模塊
本系統(tǒng)采用新型單片測光芯片BH1750,較好地解決了傳統(tǒng)測光系統(tǒng)的弊端。BH1750是半導(dǎo)體制造商ROHM為適應(yīng)以移動電話手機(jī)為首的便攜式機(jī)器和液晶電視等的
要求而開發(fā)出的具有優(yōu)良光譜靈敏度特性的產(chǎn)品,是數(shù)字輸出的環(huán)境亮度傳感器,內(nèi)部集成16位AD轉(zhuǎn)化器,可實現(xiàn)數(shù)字值的直接輸出。另外,BH1750與主控制器atmega16通過協(xié)議進(jìn)行通信,而atmega16本身具
有硬件接口容易的特點(diǎn),在硬件上的運(yùn)行速率和穩(wěn)定性又得到提高[4]。
這種集成電路是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路。這種集成電路可以根據(jù)收集的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)來調(diào)整液晶或者鍵盤背景燈的亮度。利用它的高分辨率可以探測較大范圍(1lx-65535lx)的光強(qiáng)度變化[5]。由于植物光合作用主要吸收波長范圍在400~500nm的藍(lán)光,波長范圍600~700 nm的紅光,首先采用在透光波段400~500 nm、600~700 nm,透光率為90%的濾光片進(jìn)行光照檢測的預(yù)處理;而后應(yīng)用BH1750光照傳感器完對紅、藍(lán)光分別進(jìn)行檢測。
2.3 補(bǔ)光模塊
根據(jù)溫室的實際面積確定LED燈個數(shù),LED燈組內(nèi)紅、藍(lán)光LED燈比例根據(jù)種植植物不同而改變,紅光的閾值3000lux,藍(lán)光的閾值600lux[6]。補(bǔ)光系統(tǒng)全程維持在設(shè)定的較好的利用率范圍內(nèi),滿足了不同植物在不同生長階段、不同生長環(huán)境中智能化、精確化的補(bǔ)光要求。采用單個功率為0.5W的高亮度LED,實際布置如圖2所示,外面一周為10個紅色LED,分成兩組,內(nèi)圈為四個藍(lán)色LED串聯(lián),由系統(tǒng)選擇控制紅藍(lán)光比例為10∶4或者5∶4。
補(bǔ)光模塊采用兩路恒流驅(qū)動電路,利用PWM 控制技術(shù),分別控制紅、藍(lán)光LED補(bǔ)光燈組的亮度,采用12V供電。補(bǔ)光模塊包括LED陣列和外部驅(qū)動電路,LED陣列由繼電器和PWM信號控制,驅(qū)動電路采用GS6300驅(qū)動模塊[7-9],原理圖如圖3所示。
2.4 用戶交互模塊
用戶交互模塊主要包括液晶顯示屏和鍵盤,其中顯示屏采用LCD1602,實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示,鍵盤采用4×4矩陣鍵盤進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。
3 系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件主要包括傳感器解析函數(shù)、數(shù)據(jù)管理與決策程序、PWM信號控制程序、參數(shù)設(shè)定程序和顯示程序,實現(xiàn)了環(huán)境因子采集與受控?zé)艚M的自動控制功能。系統(tǒng)啟動時,先檢測是否已完成初始化,若未初始化則進(jìn)入紅藍(lán)光目標(biāo)光照度閾值設(shè)置。由光照傳感器檢測當(dāng)前紅藍(lán)光光照度,根據(jù)濾光片濾光率90%的特性,可計算紅藍(lán)光實際光照度,進(jìn)而判斷是否在設(shè)定閾值范圍內(nèi),根據(jù)目標(biāo)光照度計算出紅藍(lán)光補(bǔ)光量,并通過調(diào)節(jié)PWM信號占空比實現(xiàn)紅藍(lán)光精確補(bǔ)光。經(jīng)過周期T,再次檢測紅藍(lán)光光照度,軟件流程圖略。
4 結(jié)語
該文提出了一種基于Atmega16單片機(jī)的植物補(bǔ)光系統(tǒng),實現(xiàn)了按需、分波長的定量補(bǔ)光方式。在滿足植物生長所需光照前提下,最大程度的提高輸出光能的利用率,滿足了不同植物在不同生長階段、不同生長環(huán)境中智能化、精確化的補(bǔ)光要求[10]。試驗結(jié)果表明,該設(shè)計采用的PWM補(bǔ)光控制模式中可在滿足作物需光量的前提下,提高光能利用率,同時具有反應(yīng)快,靈活性強(qiáng)的功能。
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