全数字智能LED植物补光灯控制系统徐秀知1,2,王淑凡1,王巍2,3,牛萍娟2,3(1.天津工业大学电子与信息工程学院,天津300387;2.天津工业大学大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心,天津300387;3.天津工业大学电气工程与自动化学院,天津300387摘要:提出了一种多参数可编程的全数字LED植物补光灯控制系统,基于CPLD设计了控制系统的控制盒、智能驱动器及LED植物补光灯头;根据实际情况设定了控制盒与智能驱动器之间的数据传输协议,并进行了功能仿真.结果表明:该系统可以针对不同植物、或同一植物在不同生长阶段的光质需求,有效地控制不同地址的LED植物灯红、蓝两基色达到预设的光照度灰度值,并输出相应的PWM占空比,满足植物按需补光的要求.关键词:CPLD;全数字;智能控制;LED;PWM:TN873文献标志码:A:1671-024X(201204-0057-04All-digitalintelligentcontrolsystemofLEDplantlightsupplementlampXUXiu-zhi1,2,WANGShu-fan1,WANGWei2,3,NIUPing-juan2,3(1.SchoolofElectronicsandInformationEngineering,Tian激nPolytechnicUniversity,Tian激n300387,China;2.Engi-neeringResearchCenterofHighPowerSolidStateLightingApplicationSystemofMinistryofEducation,Tian激nPoly-technicUniversity,Tian激n300387,China;3.SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,Tian激nPolytechnicU-niversity,Tian激n300387,ChinaAbstract:Anall-digitalmulti-parameterprogrammablecontrolsystemofLEDplantlightsupplementlampisproposed.Inthecontrolsystem,thecontrolbox,theintelligentdriverandLEDlamparedesignedbasedonCPLD.Accordingtotheactualsituation,thedatatransferprotocolbetweentheintelligentdriverandthecontrolboxisset.Func-tionalandtimingsimulationisdonetothecontrolsystem.TheresultsshowthatthesystemcancontrolredandbluecolorbrightnessofdifferentaddressLEDlampstoreachthepresetlightintensitygrayvalueaccordingtothelightqualityrequirementsofdifferentplants,orofthesameplantsatdifferentgrowthstages.Finally,thecorre-spondingPWMcontrolsignalisoutputtomeetthelightsupplementofplant.Keywords:CPLD;all-digital;intelligentcontrol;LED;PWM第31卷第4期2012年8月天津工业大学学报JOURNALOFTIAN激NPOLYTECHNICUNIVERSITYVol.31No.4August2012收稿日期:2012-03-01基金项目:天津市科技支撑计划重点项目(10ZCGYGX18300通信作者:徐秀知(1978—,女,博士,讲师.E-mail:fxuxiuzhi@126光是植物生长发育的基础,植物光合作用在可见光光谱(380~760nm范围内,所吸收的光能占其生理辐射光能的60%~65%,其中主要以波长610~720nm的红、橙光以及波长400~510nm的蓝、紫光为吸收峰值区域[1-2].LED植物补光灯正是基于上述理论,以红、蓝LED为光源,依照植物生长规律所需要的太阳光,用灯光代替太阳光给植物补光的一种灯具.LED与传统光源相比具有光源纯、波长类型多、节能环保、使用寿命长、发热少和易于控制等优点,同时随着半导体技术的发展,LED已越来越广泛的应用于农业生产[3-4].现有LED植物补光装置一般通过采用红蓝灯珠固定配比的方法实现定光照度、定光质的补光方式[5-6],未考虑植物环境光照条件、环境温度等因素,因此不能满足不同植物或同一植物不同生长阶段的不同光质需求,从而造成植物补光不足或过度等现象.为了解决现有LED植物补光装置的不足,本文基于CPLD设计了一种全数字智能LED植物补光灯控制系统,可以针对植物在不同阶段不同环境下的需光量,通过预设温度、红蓝光照度等补光信息,实现多盏LED植物灯各自红、蓝二基色的预设值,并输出相应的PWM占空天津工业大学学报第31卷比信号,即不需要改变红蓝灯珠的配比,而是根据植物外界环境,利用数字智能调控技术来实现不同的R/B比,以满足对不同植物按需补光的要求[7].1总体设计方案LED植物补光灯全数字智能控制系统如图1所示.该补光系统由控制盒、智能驱动器及LED植物补光灯头组成,其中智能驱动器与LED植物补光灯头组装在一起,每个控制盒可以实现对28个LED植物补光灯的控制.控制盒和智能驱动器之间通过ZIGBEE方式进行通信.控制盒内部都预...