绿色植物生长平台LED光源智能调光控制系统设计开题报告

在影响植物生长的诸多环境因素中，光是最重要的因素之一。所谓“万物生长靠太阳”，植物对于光的要求，主要为光照颜色、光谱、光照强度和光照时间。所以通过人工开发特定光谱照明产品的光照可以极大地提高植物生长。另外，近几年随着农业生产力的提高，温室大棚发展迅速，传统温室大棚一般使用普通电光源补充光照和应用不同覆盖材料等农业技术措施，这些措施存在着不同程度的问题：缺乏对具体光谱成分的分析导致光质处理不纯，光强不一致、低于植物光补偿点，照射光源能效低等。日本、美国、荷兰等发达国家相继研发的植物栽培灯，主要以 LED 光源为主，但 LED照明产品的上游技术及核心专利被国外大公司垄断，造成目前市场上的 LED 植物照明产品成本过高、技术垄断、手工操作开关，难以推广和普及。LED光照系统能够在植物生长的不同周期给与植物所需要的光照补充，提高植物育苗的质量及移植栽培的成活率，提高植物在开花和结果阶段的生长与成熟程度，对于提高作物花蕾等经济性植物的质量与经济效益都有十分重要的意义。

光照是影响植物生长发育的重要环境因素，自然光因地域、气候、环境等因素存在不足现象，所以，为满足植物生长对光照的需求，需要人工光源进行补光。LED作为第四代光源，具有光效高、散热低、光质可控等优点，是人工植物照明光源的最佳选择。为满足不同植物对光照条件的不同需求，需要设计植物照明控制系统，来实现用于植物照明的人工光源光质配比可控。

本课题将研究一种应用于植物光照的阶段性调时调光控制方法，该方法利用LED自身的独特优点实现植物光照过程中的光强、光质和光周期的数字化调节。采用该控制方法的LED植物照明灯比传统的植物照明灯更节能，能够根据不同植物对光的需求进行不同光照'套餐'的选择；该技术通过数字化控制模块实现了对光强、光质和光周期的便捷控制，适应性强、精确度高。

基于ARM控制技术来完成系统各外围电路的开发工作，通过对系统的软硬件设计分析来验证是否满足功能需要。

1、查阅资料，了解LED光源智能调光的相关资料文件及电路设计特点；

2、了解嵌入式开发的特点及芯片工作原理，完成系统主电路的设计，根据系统功能需要来完成外围辅助电路的设计，采用PWM方式进行调光，实现0-100档可调；

3、对光源采集传感器进行选型，依据多传感器实现智能调光算法；

4、搭建绿色植物生长模拟仿真系统，实现智能化多功能LED调光；

5、对搭建好的系统进行软硬件的调试分析并仿真，验证系统程序是否运行良好。

6、基于系统的设计开发成果，按照统一格式完成课题毕业论文的编写。

预期成果：完成电路的设计并进行仿真模拟验证，以论文撰写的形式展示成果，参加答辩。

思路：ARM开发平台，采用嵌入式控制技术来完成系统各外围电路的开发工作，通过对系统的软硬件设计分析来验证是否满足功能需要。

方法：1、查阅资料，了解绿色植物生长平台LED光源智能调光系统相关研究文献。分析LED光源智能调光系统的主要开发流程，重点理解分析LED调光方法、传感器的选取问题的解决。

2、了解ARM芯片的工作原理及各端口相关定义，采用该芯作为控制部件来完成系统主电路的设计，根据系统功能需要来完成数外围辅助电路的设计。

3、基于C语言开发环境完成系统软件控制程序的编写；搭建绿色植物生长模拟仿真系统；

4、对搭建好的系统进行软硬件的调试分析并仿真，验证系统程序是否运行良好，是否具备智能化多功能LED调光。

5、基于绿色植物生长平台LED光源智能调光系统开发的成果，按照统一格式完成课题毕业论文的编写。

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进度安排

（1） 2022-03-05~2022-03-08 查阅论文资料，了解相关论文

（2）2022-03-09~2022-03-12撰写开题报告

（3）2022-03-13~2022-03-20方案设计与外文翻译

（4）2022-03-21~2022-04-20 光纤温度传感器的制作

（5）2022-04-21~2022-05-20实验调试与论文初稿撰写

（6）2022-05-21~2022-06-10完成毕业论文全部资料并参加毕业论文答辩