激光LD植物光源智能控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：

光对于植物生长几乎所有的阶段都有着重要的影响，具有非常特殊的作用。自然界光的主要来源是太阳光。太阳光具有优良的全光谱特性和巨大的供给量，是人类有史以来传统农业赖以存在的重要保证。随着人口的持续增长，在有限的土地上利用传统农业方式提供的食物量受到了越加严重的制约，因此各种以人工条件为基础的设施农业便应运而生。自18世纪60年代以来，伴随着工业革命的兴起以及工业化进程的加快，环境的污染逐渐加剧，灰尘和雾霾成为新的常态，自然光照总体上呈现出下降的趋势。19世纪末白炽灯的出现一方面解决了人们在生活和生产中自然光照不足的问题，另一方面使得利用人工照明光源来补充或替代太阳光的植物生长照明成为了可能，为植物的生长提供足够的光能量，可以不受到自然光照条件的限制，获得稳定、高效的连续生产。植物生长照明的发端是白炽灯，后来又陆续入了光效较高的低压气体放电灯（如：荧光灯）和高压气体放电灯（如：钠灯、金卤灯）等不同类别的光源。由于这些光源主要是针对以人眼视觉为基础的白光照明来研发和生产的，对于植物生长照明来说并不具有特别的优势，主要表现在光源的光谱范围与植物的需求不尽匹配、光强度大小不尽合适、使用寿命有限及能耗高等方面。

激光植物生长灯，对植物的光合作用、生长发育、形态建成和物质代谢等都有调控作用，而目前在温室、大棚种植中，弥补太阳光缺失所用的光源、led 植物生长灯，这些光源的光谱能量分布是依据人眼对光的需求设计的，而植物生长所需要的光谱与人眼的需求是不一样的。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

1：设计并实现ld光源电路最小系统；

2：设计并实现光源智能启动控制功能；

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

激光ld植物光源智能控制系统，通过传感器形成光感应模块，实时监测植物的光源亮度情况，接着将光强的实时信号传送给单片机，将光强与所设定光强阈值进行比较，然后单片机来控制驱动激光ld增强或者减弱光强，以此来保持植物光源始终处于一个稳定的状态。系统主要包括光检测模块、电源模块、激光ld驱动模块和c8051单片机。主控程序选用c语言编程，可在keil中仿真。系统以c8051单片机作为智能控制核心部件，单片机根据采集到的信号进行处理判断，从而来实现对植物生长光源的实时监控和调节作用。激光ld植物光源智能控制系统总体设计方案如图1所示。

4. 参考文献

[1]杨光.led植物生长灯的开发及应用[j].中国照明电器,2017,(3):34-41.

[2]段然,杨春宇,熊一兴, 等.园林夜景照明研究现状[j].灯与照明,2016,40(1):15-18.

[3]曹明真,刘学胜,徐爱东, 等.无水冷ld侧面泵浦nd:yag固体激光放大器[j].光子学报,2018,47(5):17-23.

5. 计划与进度安排

（1）2月25日~3月10日：收集资料，熟悉基本知识，掌握毕设基本设计原理。

（2）3月11日~3月20日：把握整体方案，深入研究设计原理，撰写开题报告。

（3）3月21日~4月30日：巩固计方法，开展各个功能模块具体设计，完成毕设初步设计。