太陽能植物音頻促長儀的研究與設計

張奕超　周紅　王宏坡

摘 要：植物音頻處理技術是結合植物學和現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，根據植物所處環境對植物播放適當的音頻能夠有效地改善植物的生長狀況，文章也是基于此，設計了一套能夠實時獲取植物所處環境的溫度和濕度等信息，從而根據外界環境的不同自動從音頻庫中提取適當的音頻自動播放。另外，由于植物往往所處室外，供電是一個問題，為此，在本設計中提供了太陽能電路供電。

關鍵詞：太陽能；植物音頻促長儀；研究；設計

1 裝置的設計和基本組成

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的數據源模塊，MP3解碼模塊用于解析數據，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，負責植物周圍環境參數的監測，同時根據環境的不同調取存儲在SD卡或USB中的相應音頻用于播放，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）溫濕度監測模塊，作為監測植物周圍的溫度和濕度環境適應，兩個模塊都采用三線制的串行數據傳輸，將溫度傳感器和濕度傳感器所監測到的環境值傳輸到MCU單片機模塊中。

（3）SD卡/USB模塊，作為植物音頻的數據源存放單元，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的音頻數據。

（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域有多個音頻設備也能夠唯一地控制對應的設備，并不會產生串擾。

（5）太陽能電路模塊，作為系統的供電模塊使用，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的蓄電池，將太陽能轉化為電能，進而給整個系統供電。

（6）MP3解碼模塊，作為系統音頻解析模塊使用，由于單片機MCU模塊不能夠直接解析MP3格式的音頻數據，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據的芯片，通過該芯片能夠將MP3格式的數據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，作為系統的播放模塊使用，它將MP3解析模塊輸出的音頻轉換為相應的聲音，進而可以通過動圈式揚聲器播放出來。

2 應用舉例

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。經過長達一個多月的測試，結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

[1]侯天偵，李保明，滕光輝，等.植物聲頻控制技術在設施蔬菜生產中的應用[J].農業工程學報，2009，25（2）：156-160.

[2]白生龍，田光華，郝水源，等.植物聲頻控制技術在玉米、向日葵上應用初探[J].華北農學報，2006，21（3）：86-88.

[3]周紅，王宏坡.基于WebGIS的大豆栽培決策支持系統的開發與應用[J].貴州農業科學，42（6）：175-177.