基于STM32的植物生長動態(tài)補(bǔ)光控制系統(tǒng)設(shè)計

　　圖2 LED陣列示意圖

　　2.3 MINIPAM調(diào)制熒光檢測儀

　　MINIPAM型脈沖調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x由WALZ公司制造，本系統(tǒng)利用其對植物光適應(yīng)下的穩(wěn)態(tài)熒光產(chǎn)量Fs、光適應(yīng)下最大熒光產(chǎn)量Fm等相關(guān)熒光參數(shù)值進(jìn)行測量。通過RS-232接口與上位機(jī)進(jìn)行雙向通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)閉環(huán)控制MINIPAM和LED發(fā)光陣列。

　　3.番茄生長動態(tài)補(bǔ)光控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

　　動態(tài)補(bǔ)光是基于上位機(jī)的信息收集與存儲，數(shù)據(jù)分析，下發(fā)命令來實(shí)現(xiàn)的，動態(tài)循環(huán)過程由環(huán)境因子監(jiān)控系統(tǒng)，便攜式調(diào)制熒光儀和可編程恒流源協(xié)同完成，具體流程見圖3.

　　圖3 系統(tǒng)工作流程圖

　　利用基于STM32F103VCT6單片機(jī)的環(huán)境因子監(jiān)控模塊實(shí)時監(jiān)測番茄生長環(huán)境，把傳感器得到的環(huán)境因子傳送給上位機(jī)，當(dāng)溫室內(nèi)光照不足時，上位機(jī)啟動MINIPAM并得到熒光參數(shù)(ΦPSⅡ值)返回值，計算需要補(bǔ)光的光強(qiáng)和合適的紅、藍(lán)LED組合比例，分別下達(dá)LED組合光源工作電流值命令給與COM1通信的JBP-7510型可編程恒流源，下達(dá)紅、藍(lán)L E D比例命令給STM32F103VCT6單片機(jī)。紅、藍(lán)LED組合光源通過驅(qū)動電流調(diào)節(jié)自己的亮度，STM32F103VCT6單片機(jī)控制每個LED的電流來達(dá)到控制比例。單片機(jī)繼續(xù)監(jiān)測光照條件，循環(huán)對比動態(tài)補(bǔ)光，直到熒光參數(shù)維持在預(yù)定值。MINI-PAM定時將采集到的番茄熒光參數(shù)通過上位機(jī)的COM2口傳送并存儲在上位機(jī)上，上位機(jī)判定熒光參數(shù)是否高于或低于預(yù)定值，進(jìn)而決策控制單片機(jī)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)和可編程控制電流源，實(shí)時調(diào)整溫室環(huán)境，保證最佳LED組合光源紅、藍(lán)光組合比例和亮度，使溫室環(huán)境因子控制模型成為最佳的番茄生長模型。

　　4.結(jié)論

　　目前已初步構(gòu)建動態(tài)補(bǔ)光系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)完成了24小時熒光參數(shù)的監(jiān)控。根據(jù)實(shí)際需要，以LED光源為基礎(chǔ)，根據(jù)單色LED及組合LED光源對植物的作用過程，設(shè)計適宜植物不同生長階段的LED組合配比參數(shù)，并通過最佳LED光源的設(shè)計，利用LED輸出光強(qiáng)與熒光參數(shù)之間的關(guān)系，實(shí)時將最佳匹配的光源信息及光照周期輸入到計算機(jī)系統(tǒng)，計算機(jī)根據(jù)所有采集上來的熒光參數(shù)和環(huán)境因子信息指導(dǎo)動態(tài)輸出，實(shí)現(xiàn)動態(tài)補(bǔ)光系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要針對北方溫室低溫弱光的特點(diǎn)，以番茄為研究對象，在低溫弱光下的補(bǔ)光方式，并確立在最佳光源下、不同生長時期、不同環(huán)境參數(shù)(水分、溫度)影響下的番茄生長控制模型。