SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘 要：随着农业现代化的深入发展，杏鲍菇的栽培方式也逐步转向工厂化生产，相关研究表明光照是影响杏鲍菇生长发 育的重要环境因子，很多企业为了提高杏鲍菇的产量选择白炽灯照明，但实践过程中发现很容易出现产量不稳、品质参差不齐 等现象。农科院最新研究发现，不同红蓝光的强度和周期对促进杏鲍菇子实体的生长发育具有重要影响。本项目以杏鲍菇对红 蓝光敏感这一特性为创新点，用 STC15 系列单片机来搭建杏鲍菇栽培智能控制系统，通过调节红蓝光的强度、周期等参数使 杏鲍菇处于最适宜的生长环境中，进而提高杏鲍菇的产量品质，为企业带来实际效益。
关键词：杏鲍菇 ；光照强度 ；STC15
Pleurotus Eryngii Growth Environment Light Ratio Adjustment System
HUANG Qunfeng, BAI Jingang
(Zhonghuan Information College Tianjin University of Technology, Tianjin 300380)
【Abstract】： With the in-depth development of agricultural modernization, the cultivation method of Pleurotus eryngii has gradually shifted to factory production. Relevant studies have shown that light is an important environmental factor affecting the growth and development of Pleurotus eryngii. Many companies choose incandescent to increase the production of Pleurotus eryngii. Lamps are used for lighting, but in the course of practice, it is found that the output is unstable and the quality is uneven. The latest research of the Academy of Agricultural Sciences found that the intensity and cycle of different red and blue light have an important impact on the growth and development of Pleurotus eryngii fruiting bodies. This project takes the characteristic of Pleurotus eryngii sensitive to red and blue light as an innovative point, and uses STC15 series single-chip microcomputers to build an intelligent control system for pleurotus eryngii cultivation. By adjusting the intensity and period of red and blue light, the Pleurotus eryngii is in the most suitable growth. In the environment, the yield and quality of Pleurotus eryngii are improved, which brings practical benefits to the enterprise.
【Key words】： pleurotus eryngii;light intensity;STC15
近年来，因杏鲍菇具有食用和药用双重价值而深受 欢迎，其市场需求量逐渐增大，栽培方式也由完全凭借 自然条件和人工种植转变成了工厂化经营模式，栽培效 率显著提升，生产成本显著下降。虽然当前杏鲍菇的市 场规模很大，但种植企业的设施普遍落后，存在监测数据采集不准确、系统控制水平低等问题 [1]，这些问题使 杏鲍菇产量降低、生产周期变长、品质没法保障，严重 影响了生产效益。根据农科院最新研究，不同红蓝光的 强度和周期均对促进杏鲍菇子实体的生长发育具有重要 影响 [2]。因此，选择合适的光源，搭建一套智能照明控制系统，完成对光强度和光周期的合理调控，对杏鲍菇 的生产具有重要的价值。
1 系统设计总体方案
杏鲍菇光配比调节系统主要由以下几个部分组成 ： 电源供电部分、主控芯片部分、传感器部分、通信部分、光照调节部分、指令输入部分和系统显示部分以及 物联网云端网页部分。
本设计电源供电方式采用开关电源适配器供电，系 统供电 电压设计为 5V 直流供 电。如图 1 所示， 系统 采用速度比传统 8051 单片机快 7 ～ 12 倍的微处理器STC15 系列单片机作为主控芯片，通过具有标准 IIC 通信协议 [3] 的 BH1750FVI 高精度光照传感器 [4]，采集环境中的光照强度，并控制集控制、发光电路于一体的WS2182B 光照调节模块，实现光照环境的调节功能。本系统选用 HMI 串口触摸屏进行人机交互界面制作，兼具传感器数据的显示以及控制信息的输入功能。系统以 ESP8266 WiFi 模块为中介 [5]，实现了与新大陆物联网云平台的信息交互 ：即可将系统的数据上传至云平台进行显示，也可接收云平台下发的控制指令执行相关操作。
2 系统硬件设计
本设计 PCB 板电路图如图 2 所示，其采用双层电 路板设计 [6]，尺寸为 100mm×65mm， 板子上除了电 源降压部分电路外，其余模块全部为可插拔的排针排母 设计。此外，还设计了单片机 IO 口扩展排针和电源扩 展排针。后续进行系统软硬件升级时，可以在不更换板 子的情况下，扩展更多的外设模块，大大节省了软硬件 升级的成本。
如图 3，为本设计 PCB 印刷版实物图，其中板子长100mm，宽 65mm，为双层电路板设计，与单层板相比，大大节省了板子的大小。板子上面除了电源降压部 分电路外，其余模块全部为可插拔的排针排母设计，方 便出故障后更换单个模块。此外，还设计了单片机 IO 口扩展排针和电源扩展排针，后续进行系统软硬件升级 时，可以在不更换板子的情况下，扩展更多的外设模 块，大大节省了软硬件升级时的成本。
3 系统软件设计
系统的软件设计共分为三大部分，包括单片机程序 的设计和 HMI 串口触摸屏程序的设计以及物联网云平 台页面的设计。其中，单片机程序的设计主要包括与各 个模块的通信和控制，HMI 串口触摸屏的设计主要包 括屏幕界面 UI 和页面控制逻辑的设计，物联网云平台 的设计包括云端访问页面的设计。
系统主程序完成光照度采集、向显示屏幕发送显示 数据、处理串口触摸屏发来的人机交互指令数据、向服 务器发送登录信息和数据信息、控制全彩 LED 的颜色、 亮度和周期等。
触摸屏和云平台的功能类似，主要实现系统相关数 据的显示，以及向单片机主控发送相应的控制指令等。
系统运行流程如图 4 所示，当设备上电开机初始化 后，会自动启动光照强度传感器采集光照数据，并判断 设备的工作模式。如果没有进行过相关设置，设备上电 后默认进入自动模式，即由设备自动判断当前环境并调节光照强度和周期等。如果需要修改工作模式，可在登 录系统后进入相关参数页面手动设置。系统登录界面包含三种登录身份，分别为操作员、管理员和供应商，不 同的身份模式登录后系统赋予的使用权限不同，例如 操作员只具备数据的查看权限，管理员可以修改系统参 数，供应商拥有最高权限，可以使用系统的所有功能。无论系统处于自动模式还是手动模式，设备都会自动连接 WiFi 网络并发送服务器登录指令登录到物联网云平台，并在登录成功后自动上传传感器数据到云平台。
4 系统调试
首先，将所有的传感器和模块安装在 PCB 电路板 上，打开电源等待设备启动完成，检查硬件设备是否正 常工作，然后打开物联网云平台，检查数据是否成功上 传，如果没有问题，代表杏鲍菇生长环境光配比调节系统已经调试完成。如图 5 所示，为系统整体调试时拍摄的照片。
5 现场调试
目前，本设计相关设备已经在天津市农业科学院投 入使用，图６为现场拍摄到的照片。未来将根据设备的 使用情况以及获取到的杏鲍菇生长环境最优光配方数据 及时优化设备程序，并根据需求添加设备的功能，以达 到最优的使用效果。
参考文献
[1] 景全荣.我国食用菌机械化生产现状及发展趋势[J].中国农 机监理,2020(9):23-24.
[2] 侯占山.光照时间与强度对杏鲍菇生长发育及生理的影响 [D].北京:中国农业科学院,2020.
[3] 高铭阳.单片机的原理及接口技术[J].电子技术与软件工程, 2017(4):257.
[4] 陈思.基于OneNET的农业大棚物联网环境监控系统的研究 与实现[D].辽宁:辽宁大学,2019.
[5] 李奕轩,李鹏程,肖永军,等.基于ESP8266的智能家居灯光控 制系统[J].湖北工程学院学报,2020,40(6):95-99.
[6] 王强.Altium Designer在电路设计中的应用[J].信息记录 材料,2020,21(2):118-120.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jisuanjilunwen/34558.html
