太阳能植物音频促长仪的研究与设计

张奕超　周红　王宏坡

摘 要：植物音頻处理技术是结合植物学和现代音频学的一门新的科学，如同对胎儿进行胎教，研究表明，植物也有类似于人体的感官组织，根据植物所处环境对植物播放适当的音频能够有效地改善植物的生长状况，文章也是基于此，设计了一套能够实时获取植物所处环境的温度和湿度等信息，从而根据外界环境的不同自动从音频库中提取适当的音频自动播放。另外，由于植物往往所处室外，供电是一个问题，为此，在本设计中提供了太阳能电路供电。

关键词：太阳能；植物音频促长仪；研究；设计

1 装置的设计和基本组成

1.1 基本组成

该太阳能促长仪采用STC89C52作为其MCU控制中心模块，由SD卡/USB作为其音频MP3的数据源模块，MP3解码模块用于解析数据，扬声器作为播放音频模块，温湿度模块，无线遥控模块，如图1所示。

1.2 各模块功能介绍

（1）单片机MCU模块，作为主控CPU使用，为整个植物音频促长仪的核心，负责植物周围环境参数的监测，同时根据环境的不同调取存储在SD卡或USB中的相应音频用于播放，另外，为方便远程操作，MCU模块还负责无线遥控的解码工作。

（2）温湿度监测模块，作为监测植物周围的温度和湿度环境适应，两个模块都采用三线制的串行数据传输，将温度传感器和湿度传感器所监测到的环境值传输到MCU单片机模块中。

（3）SD卡/USB模块，作为植物音频的数据源存放单元，在该单元中按线性顺序存放有适合不同温度和湿度情况下的不同音频，以便于单片机MCU模块很方便地读取到适当的音频数据。

（4）无线遥控模块，作为适合于远程控制的单元使用，该单元采用红外方式进行控制，红外的编码通过自定义的编码进行，这样即使在同一个区域有多个音频设备也能够唯一地控制对应的设备，并不会产生串扰。

（5）太阳能电路模块，作为系统的供电模块使用，它针对植物地处室外，甚至是野外而供电不方便的情况，采用太阳能电路和对应的蓄电池，将太阳能转化为电能，进而给整个系统供电。

（6）MP3解码模块，作为系统音频解析模块使用，由于单片机MCU模块不能够直接解析MP3格式的音频数据，需要额外的MP3解码芯片，所以在MP3模块中存在有一个专门用于解析音频数据的芯片，通过该芯片能够将MP3格式的数据解析成能够供单片机及扬声器所能识别的格式。

（7）扬声器模块，作为系统的播放模块使用，它将MP3解析模块输出的音频转换为相应的声音，进而可以通过动圈式扬声器播放出来。

2 应用举例

为了测试该太阳能植物音频促长仪的使用效果，在天津农学院实验田进行了测试，测试时在两个不同的试验田中进行，其中一块试验田安装有植物音频促长仪，另外一块试验田则没有安装。经过长达一个多月的测试，结果表明该植物音频促长仪对植物的生长都有明显的促进作用，如图2所示。

参考文献

[1]侯天侦，李保明，滕光辉，等.植物声频控制技术在设施蔬菜生产中的应用[J].农业工程学报，2009，25（2）：156-160.

[2]白生龙，田光华，郝水源，等.植物声频控制技术在玉米、向日葵上应用初探[J].华北农学报，2006，21（3）：86-88.

[3]周红，王宏坡.基于WebGIS的大豆栽培决策支持系统的开发与应用[J].贵州农业科学，42（6）：175-177.