基于STM32的植物生长动态补光控制系统设计

　　图2LED阵列示意图

　　2.3 MINIPAM调制荧光检测仪

　　MINIPAM型脉冲调制叶绿素荧光仪由WALZ公司制造，本系统利用其对植物光适应下的稳态荧光产量Fs、光适应下最大荧光产量Fm等相关荧光参数值进行测量。通过RS-232接口与上位机进行双向通信，实现上位机闭环控制MINIPAM和LED发光阵列。

　　3.番茄生长动态补光控制系统的软件设计

　　动态补光是基于上位机的信息收集与存储，数据分析，下发命令来实现的，动态循环过程由环境因子监控系统，便携式调制荧光仪和可编程恒流源协同完成，具体流程见图3.

　　图3 系统工作流程图

　　利用基于STM32F103VCT6单片机的环境因子监控模块实时监测番茄生长环境，把传感器得到的环境因子传送给上位机，当温室内光照不足时，上位机启动MINIPAM并得到荧光参数(ΦPSⅡ值)返回值，计算需要补光的光强和合适的红、蓝LED组合比例，分别下达LED组合光源工作电流值命令给与COM1通信的JBP-7510型可编程恒流源，下达红、蓝L E D比例命令给STM32F103VCT6单片机。红、蓝LED组合光源通过驱动电流调节自己的亮度，STM32F103VCT6单片机控制每个LED的电流来达到控制比例。单片机继续监测光照条件，循环对比动态补光，直到荧光参数维持在预定值。MINI-PAM定时将采集到的番茄荧光参数通过上位机的COM2口传送并存储在上位机上，上位机判定荧光参数是否高于或低于预定值，进而决策控制单片机及执行机构和可编程控制电流源，实时调整温室环境，保证最佳LED组合光源红、蓝光组合比例和亮度，使温室环境因子控制模型成为最佳的番茄生长模型。

　　4.结论

　　目前已初步构建动态补光系统，并利用该系统完成了24小时荧光参数的监控。根据实际需要，以LED光源为基础，根据单色LED及组合LED光源对植物的作用过程，设计适宜植物不同生长阶段的LED组合配比参数，并通过最佳LED光源的设计，利用LED输出光强与荧光参数之间的关系，实时将最佳匹配的光源信息及光照周期输入到计算机系统，计算机根据所有采集上来的荧光参数和环境因子信息指导动态输出，实现动态补光系统，本系统主要针对北方温室低温弱光的特点，以番茄为研究对象，在低温弱光下的补光方式，并确立在最佳光源下、不同生长时期、不同环境参数(水分、温度)影响下的番茄生长控制模型。