太陽能植物音頻促長儀的研究與設(shè)計

張奕超　周紅　王宏坡

摘 要：植物音頻處理技術(shù)是結(jié)合植物學和現(xiàn)代音頻學的一門新的科學，如同對胎兒進行胎教，研究表明，植物也有類似于人體的感官組織，根據(jù)植物所處環(huán)境對植物播放適當?shù)囊纛l能夠有效地改善植物的生長狀況，文章也是基于此，設(shè)計了一套能夠?qū)崟r獲取植物所處環(huán)境的溫度和濕度等信息，從而根據(jù)外界環(huán)境的不同自動從音頻庫中提取適當?shù)囊纛l自動播放。另外，由于植物往往所處室外，供電是一個問題，為此，在本設(shè)計中提供了太陽能電路供電。

關(guān)鍵詞：太陽能；植物音頻促長儀；研究；設(shè)計

1 裝置的設(shè)計和基本組成

1.1 基本組成

該太陽能促長儀采用STC89C52作為其MCU控制中心模塊，由SD卡/USB作為其音頻MP3的數(shù)據(jù)源模塊，MP3解碼模塊用于解析數(shù)據(jù)，揚聲器作為播放音頻模塊，溫濕度模塊，無線遙控模塊，如圖1所示。

1.2 各模塊功能介紹

（1）單片機MCU模塊，作為主控CPU使用，為整個植物音頻促長儀的核心，負責植物周圍環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測，同時根據(jù)環(huán)境的不同調(diào)取存儲在SD卡或USB中的相應(yīng)音頻用于播放，另外，為方便遠程操作，MCU模塊還負責無線遙控的解碼工作。

（2）溫濕度監(jiān)測模塊，作為監(jiān)測植物周圍的溫度和濕度環(huán)境適應(yīng)，兩個模塊都采用三線制的串行數(shù)據(jù)傳輸，將溫度傳感器和濕度傳感器所監(jiān)測到的環(huán)境值傳輸?shù)組CU單片機模塊中。

（3）SD卡/USB模塊，作為植物音頻的數(shù)據(jù)源存放單元，在該單元中按線性順序存放有適合不同溫度和濕度情況下的不同音頻，以便于單片機MCU模塊很方便地讀取到適當?shù)囊纛l數(shù)據(jù)。

（4）無線遙控模塊，作為適合于遠程控制的單元使用，該單元采用紅外方式進行控制，紅外的編碼通過自定義的編碼進行，這樣即使在同一個區(qū)域有多個音頻設(shè)備也能夠唯一地控制對應(yīng)的設(shè)備，并不會產(chǎn)生串擾。

（5）太陽能電路模塊，作為系統(tǒng)的供電模塊使用，它針對植物地處室外，甚至是野外而供電不方便的情況，采用太陽能電路和對應(yīng)的蓄電池，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，進而給整個系統(tǒng)供電。

（6）MP3解碼模塊，作為系統(tǒng)音頻解析模塊使用，由于單片機MCU模塊不能夠直接解析MP3格式的音頻數(shù)據(jù)，需要額外的MP3解碼芯片，所以在MP3模塊中存在有一個專門用于解析音頻數(shù)據(jù)的芯片，通過該芯片能夠?qū)P3格式的數(shù)據(jù)解析成能夠供單片機及揚聲器所能識別的格式。

（7）揚聲器模塊，作為系統(tǒng)的播放模塊使用，它將MP3解析模塊輸出的音頻轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的聲音，進而可以通過動圈式揚聲器播放出來。

2 應(yīng)用舉例

為了測試該太陽能植物音頻促長儀的使用效果，在天津農(nóng)學院實驗田進行了測試，測試時在兩個不同的試驗田中進行，其中一塊試驗田安裝有植物音頻促長儀，另外一塊試驗田則沒有安裝。經(jīng)過長達一個多月的測試，結(jié)果表明該植物音頻促長儀對植物的生長都有明顯的促進作用，如圖2所示。

參考文獻

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