基于STM32的植物生長(cháng)動(dòng)態(tài)補光控制系統設計

　　圖2 LED陣列示意圖

　　2.3 MINIPAM調制熒光檢測儀

　　MINIPAM型脈沖調制葉綠素熒光儀由WALZ公司制造，本系統利用其對植物光適應下的穩態(tài)熒光產(chǎn)量Fs、光適應下最大熒光產(chǎn)量Fm等相關(guān)熒光參數值進(jìn)行測量。通過(guò)RS-232接口與上位機進(jìn)行雙向通信，實(shí)現上位機閉環(huán)控制MINIPAM和LED發(fā)光陣列。

　　3.番茄生長(cháng)動(dòng)態(tài)補光控制系統的軟件設計

　　動(dòng)態(tài)補光是基于上位機的信息收集與存儲，數據分析，下發(fā)命令來(lái)實(shí)現的，動(dòng)態(tài)循環(huán)過(guò)程由環(huán)境因子監控系統，便攜式調制熒光儀和可編程恒流源協(xié)同完成，具體流程見(jiàn)圖3.

　　圖3 系統工作流程圖

　　利用基于STM32F103VCT6單片機的環(huán)境因子監控模塊實(shí)時(shí)監測番茄生長(cháng)環(huán)境，把傳感器得到的環(huán)境因子傳送給上位機，當溫室內光照不足時(shí)，上位機啟動(dòng)MINIPAM并得到熒光參數(ΦPSⅡ值)返回值，計算需要補光的光強和合適的紅、藍LED組合比例，分別下達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，下達紅、藍L E D比例命令給STM32F103VCT6單片機。紅、藍LED組合光源通過(guò)驅動(dòng)電流調節自己的亮度，STM32F103VCT6單片機控制每個(gè)LED的電流來(lái)達到控制比例。單片機繼續監測光照條件，循環(huán)對比動(dòng)態(tài)補光，直到熒光參數維持在預定值。MINI-PAM定時(shí)將采集到的番茄熒光參數通過(guò)上位機的COM2口傳送并存儲在上位機上，上位機判定熒光參數是否高于或低于預定值，進(jìn)而決策控制單片機及執行機構和可編程控制電流源，實(shí)時(shí)調整溫室環(huán)境，保證最佳LED組合光源紅、藍光組合比例和亮度，使溫室環(huán)境因子控制模型成為最佳的番茄生長(cháng)模型。

　　4.結論

　　目前已初步構建動(dòng)態(tài)補光系統，并利用該系統完成了24小時(shí)熒光參數的監控。根據實(shí)際需要，以L(fǎng)ED光源為基礎，根據單色LED及組合LED光源對植物的作用過(guò)程，設計適宜植物不同生長(cháng)階段的LED組合配比參數，并通過(guò)最佳LED光源的設計，利用LED輸出光強與熒光參數之間的關(guān)系，實(shí)時(shí)將最佳匹配的光源信息及光照周期輸入到計算機系統，計算機根據所有采集上來(lái)的熒光參數和環(huán)境因子信息指導動(dòng)態(tài)輸出，實(shí)現動(dòng)態(tài)補光系統，本系統主要針對北方溫室低溫弱光的特點(diǎn)，以番茄為研究對象，在低溫弱光下的補光方式，并確立在最佳光源下、不同生長(cháng)時(shí)期、不同環(huán)境參數(水分、溫度)影響下的番茄生長(cháng)控制模型。