光照如何影响植物生长
——自制单片机探究光照对植物生长的影响
2019-01-12北京市101中学高三13黄炳超
文 北京市101中学高三（13）班 黄炳超
植物的生长离不开温度、空气、水分及光照等基本要素，在农业生产中，提高植物的产量及品质必须调节好这几大要素。我想通过一系列试验，证明光照对植物的生长能产生直接的影响。
一、实验过程
统一栽培荞麦种子，发芽后，挑选高度相同的荞麦，将其分为三组置于同一房间内，放在同样的纸张上培养，每天保证为三组荞麦提供相同的水分。
三组荞麦分别被置于三个不透光培养箱中。本实验利用三个黑色的不透明塑料纸篓作为试验箱，如图1。试验箱中各有一个功率为3W的LED灯提供照明。第一组光照时间为 7：00～19：00， 第 二 组 光 照 时 间 为 8：00～17：00，第三组光照时间为 9：00～15：00。
图1
每天早上7点为三组荞麦各浇水20ml，每天下午5点再各浇水30ml。每隔一天，于晚上8点记录每组荞麦高度的平均值，实验数据见表1。
表1
二、制作自动照明控制装置
为了精准控制时间，节省人力，我制作了单片机自动时间控制系统控制灯光。我使用51单片机作为主控（STC15F2K60S2型号），为保证时间准确，使用DS1302作为RTC时间模块，用LCD1602作为液晶显示屏幕，使用四路继电器，其中的三路分别控制三个LED灯光源，四个微动开关可设定开关时间。5V、25W电源负责为整套控制电路以及LED灯供电。
1.电路设计
使用单片机的P2.5、P2.6、P2.7三个引脚分别模拟SCLK、DIO、CE三个引脚对DS1302进行通信，使用单片机的P2.1、P2.2、P2.3作为 LCD1602的 RN、RW、RS引脚以及整个PO口作为并行端口对LCD1602显示器进行通信。使用单片机的接口P1.4至P1.7作为四个按键。P2.0、P4.1至P4.4作为继电器控制端口。
为了简化设计，我使用市场上能买到的电路模块，用标准的洞洞板作为主电路板。
2.操作说明
共有四个按键，从左到右分别为主界面（时 +）、设置（分 +）、确认、取消。开机后，进入主界面，上方分别显示时、分、秒，下方显示目前四路LED灯的开关状态。
主界面
在主界面按下“设置（分+）”按键，即可进入设置界面，在此界面点击主界面（时+）按键即可回到主界面。在设置界面按下“确认”按键，即可进入时间设置，在此界面可通过点击主界面（时+）、设置（分+）改变时、分，“确认”按键应用设置，“取消”按键放弃设置。
在时间设置界面无论是应用还是放弃设置，都会返回到设置界面，此时按主界面（时+）按键即可回到主界面。
3.程序介绍
单片机的主程序使用C语言开发，使用MDK μVision 4软件进行开发的，代码总量为400行。由于没有用到增强型8051的特性，故仅使用REG52.h（本图中被重命名为STC.h）作为头文件。
三、预期结果
四、实验结果
通过实验过程中记录荞麦生长的高度对比可以发现，光照时长越长，荞麦的生长越旺盛，光照时长越短，荞麦的生长越缓慢。
