本實用新型涉及控制技術領域，具體涉及一種用于控制植物生長的植物生長控制系統。

背景技術：

隨著人類對能源的需求越來越多，化石燃料大量使用，造成嚴重的空氣污染，為了避免人過多的暴露在室外空氣環境下，人們經常需要緊閉門窗。室內因為裝修等原因，不斷釋放有害物質，比如甲醛等。因此人們經常在室內經常需要擺一盆綠色植物和花草，用于凈化室內空氣以及使得室內芬芳，心情愉悅。

但是植物和花草生長需要在光照環境下進行光合作用，在光照不足的情況下植物的呼吸作用可能超過光合作用，植物釋放大量的二氧化碳，不利于居室空氣質量提高。

同時現有的室內盆栽植物生長控制基本上是采用人工控制或者簡單的電氣自動化控制，不能良好的控制植物生長。

技術實現要素：

本實用新型提供一種智能植物生長控制器，能夠設置控制生長參數，良好的控制室內盆栽植物的生長且自動化程度高。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：

一種智能植物生長控制器，其特征在于，包括

按鍵，該按鍵的輸出端與所述主控制芯片連接，用于輸入控制信號；

植物照明裝置，接收主控制芯片的控制，用于進行植物照明時間和照明亮度的控制；

霧化器，接收主控制芯片的控制，用于將營養液進行霧化后供植物根系吸收；

液位傳感器，用于檢測營養液的液位，并將營養液的液位傳輸到所述主控制芯片，所述主控制芯片在檢測到營養液液位低于閾值后輸出缺水信號，提示缺水。

本實用新型的有益效果：通過按鍵向主控制芯片輸入控制信號，控制植物照明裝置對植物進行照明時間、照明亮度等控制，控制植物的光合作用產生氧氣凈化空氣；以及控制霧化器將溶解有植物生長所需要的無機鹽的營養液進行霧化后供給植物根系吸收，吸收效率高，且節約用水。

液位傳感器位于營養液中，檢測營養液的液位，并將液位信號傳輸到主控制芯片，主控制芯片在檢測到營養液液位低于閾值后輸出缺水信號，提示缺水，工作人員根據缺水信號進行營養液的添加。

進一步，還包括負氧離子發生器，接收主控制芯片的控制，用于產生負氧離子；

風扇，接收主控制芯片的控制，用于提供空氣流動的動力；

顯示器，該顯示器與所述主控制芯片連接，用于系統運行時間顯示或者系統運行參數設置；

指示燈，包括一個綠色指示燈和一個紅色指示燈，所述綠色指示燈用于所述植物照明裝置、負氧離子發生器和風扇的運行狀態顯示；所述紅色指示燈用于霧化器和營養液的液位信號的狀態顯示；

無線通信模塊，所述主控制芯片的無線通信數據端與所述無線通信模塊連接，所述無線通信模塊與無線路由器通信，所述無線路由器與云服務器連接，所述云服務器與用戶終端連接。

采用進一步技術方案的有益效果：通過按鍵向主控制芯片輸入控制信號，還能夠根據控制信號控制負氧離子發生器和風扇的運行，負氧離子發生器生成的負氧離子，風扇提供空氣流動的動力，快速將植物產生的氧氣以及負氧離子送至室內各處。

顯示器便于系統運行時間顯示和系統運行參數設置。

指示燈，包括一個綠色指示燈和一個紅色指示燈，綠色指示燈接受主控制芯片的控制用于植物照明裝置、負氧離子發生器和風扇的運行狀態顯示；紅色指示燈接受主控制芯片的控制用于霧化器和營養液的液位信號的狀態顯示。

主控制芯片的無線通信數據端與無線通信模塊連接，無線通信模塊與無線路由器實現無線通信，無線路由器與云服務器連接，云服務器與用戶終端連接，用戶通過用戶終端進行注冊后實現向主控制芯片發送控制命令，實現遠程控制植物的生長。

進一步，所述主控制芯片選用型號為TK18A22的控制芯片；

所述按鍵包括第一按鍵KEY1-第三按鍵KEY3，所述第一按鍵KEY1-第三按鍵KEY3分別與所述主控制芯片的按鍵輸入端GPIO3-GPIO5連接；

所述霧化器連接有霧化驅動電路，所述霧化驅動電路包括第一繼電器 J1，所述第一繼電器J1常開開關的一端接電源端，第一繼電器J1常開開關的另一端與霧化器的電源端連接；所述第一繼電器J1的電磁線圈與第一三極管Q1的集電極連接，所述第一三極管Q1的基極與所述主控制芯片的超聲波霧化信號控制端CSB連接，所述第一三極管Q1的發射極接地；

所述液位傳感器的信號輸出端與所述主控制芯片的液位信號端GPIO2連接。

采用進一步技術方案的有益效果：主控制芯片選用型號為TK18A22的控制芯片，型號為TK18A22的控制芯片功耗低，成本便宜，能夠滿足植物生長的控制。

進一步，所述負氧離子發生器有負離子驅動電路，所述負離子驅動電路包括第二繼電器J2，所述負氧離子發生器的電源端串聯所述第二繼電器J2 的常開開關后與市電電源連接，所述第二繼電器J2的電磁線圈一端與電源正極連接，第二繼電器J2的電磁線圈另一端與第二三極管Q2的集電極連接，所述第二三極管Q2的基極與所述主控制芯片的負氧離子發生器端 ICLK_ION_FAN連接，所述第二三極管Q2的發射極接地；

所述主控制芯片的負氧離子發生器端ICLK_ION_FAN還與第三三極管Q3 的基極連接，所述第三三極管Q3的集電極與所述風扇的電源端連接，所述第三三極管Q3的發射極接地。

采用進一步技術方案的有益效果：負氧離子發生器端ICLK_ION_FAN接收主控制器的控制信號，同時啟動負氧離子發生器和風扇。控制電路結構簡單，性能可靠。

進一步，所述顯示器為四位數碼顯示管。

采用進一步技術方案的有益效果：四位數碼顯示管即可實現時間計時顯示等，結構簡單，成本低。

進一步，所述綠色指示燈和紅色指示燈都為LED燈，所述綠色指示燈的陽極與接電源正端，所述綠色指示燈的陰極與所述主控制芯片的綠燈控制端 (GPIO7)連接，所述紅色指示燈與所述主控制芯片的紅燈控制端(GPIO6)連接。

進一步，還包括蜂鳴器BZ，所述蜂鳴器連接有蜂鳴器驅動電路，所述蜂鳴器驅動電路包括第一穩壓二極管DZ1，該第一穩壓二極管DZ1的陽極與所述主控制芯片的報警信號輸出端IDAT_PWM3連接，所述第一穩壓二極管DZ1 的陰極與第四三極管Q4的基極連接，所述第一穩壓二極管DZ1的陽極和陰極之間跨接有電阻，所述第四三極管Q4的集電極與所述蜂鳴器BZ的第一電源端連接，所述蜂鳴器BZ第二電源端接電源正極，所述蜂鳴器BZ第二電源端還與第二穩壓二極管DZ2的陽極連接，所述第二穩壓二極管DZ2的陰極與所述第四三極管Q4的集電極連接，所述第四三極管Q4的發射極接地。

采用進一步技術方案的有益效果：設置蜂鳴器，便于在開機、缺水等故障情況下報警。

進一步，還包括芯片驅動電源，所述芯片驅動電源包括第一二極管D1 和第二二極管D2，所述第一二極管D1的正極與電源正極連接，所述第一二極管D1的負極與第二二極管D2正極連接，所述第二二極管D2負極與所述主控制芯片的電源端(VCC)連接，所述第一二極管D1負極還與第三穩壓二極管DZ3的陽極連接，所述第三穩壓二極管DZ3的陰極接地；所述第一二極管 D1負極還與3.7V的電池的正極連接，所述電池的負極接地。

采用進一步技術方案的有益效果：芯片驅動電源電路結構簡單，性能可靠。

進一步，還保存用于存儲數據的存儲器，所述存儲器的型號為 HK24CO4-SOP8，所述存儲器的存儲信號端SDA與所述主控制芯片的存儲數據端COM6連接。

采用進一步技術方案的有益效果：設置存儲器用于數據存儲，存儲器結構簡單成本低。

進一步，所述植物照明裝置為LED照明燈組，所述LED照明燈組的控制信號端PWM與所述主控制芯片的照明控制端PWM3連接；LED照明燈組發光的光波長為400～460um的藍紫區和600～700nm的橙紅區。

采用進一步技術方案的有益效果：LED照明燈組發光的光波長為400～ 460um的藍紫區和600～700nm的橙紅區，光線400～460um的藍紫區和600～ 700nm的橙紅區范圍內光合作用最強，便于釋放更多氧氣，凈化空氣。采用 PWM技術控制LED照明燈組的照明亮度，從而實現控制植物的光合作用強度。

附圖說明

圖1為本實用新型的原理示意圖；

圖2為主控芯片及外圍電路圖；

圖3為按鍵的電路圖；

圖4為霧化驅動電路圖；

圖5為液位傳感器的電路圖；

圖6為負離子發生器驅動電路和風扇驅動電路圖；

圖7為指示燈的電路原理圖；

圖8為蜂鳴器驅動電路；

圖9為芯片驅動電源電路；

圖10為存儲器及其外圍電路；

圖11為四位數碼顯示管及其外圍電路。

具體實施方式

以下對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。

如圖1所示，一種智能植物生長控制器，按鍵，該按鍵的輸出端與所述主控制芯片連接，用于輸入控制信號；

植物照明裝置，接收主控制芯片的控制，用于進行植物照明時間和照明亮度的控制；

霧化器，接收主控制芯片的控制，用于將營養液進行霧化后供植物根系吸收；

液位傳感器，用于檢測營養液的液位，并將營養液的液位傳輸到所述主控制芯片，主控制芯片在檢測到營養液液位低于閾值后輸出缺水信號，提示缺水。

負氧離子發生器，接收主控制芯片的控制，用于產生負氧離子；

風扇，接收主控制芯片的控制，用于提供空氣流動的動力；

顯示器，該顯示器與主控制芯片連接，用于系統運行時間顯示或者系統運行參數設置；

指示燈，包括一個綠色指示燈和一個紅色指示燈，綠色指示燈用于植物照明裝置、負氧離子發生器和風扇的運行狀態顯示；紅色指示燈用于霧化器和營養液的液位信號的狀態顯示；

無線通信模塊，主控制芯片的無線通信數據端與無線通信模塊連接，無線通信模塊與無線路由器通信，無線路由器與云服務器連接，云服務器與用戶終端連接。

如圖2所示，主控制芯片選用型號為TK18A22的控制芯片；

如圖3所示，按鍵包括第一按鍵KEY1-第三按鍵KEY3，第一按鍵KEY1- 第三按鍵KEY3分別與主控制芯片的按鍵輸入端組GPIO3-GPIO5連接；

如圖4所示，霧化器連接有霧化驅動電路，霧化驅動電路包括第一繼電器J1，第一繼電器J1常開開關的一端接電源端，第一繼電器J1常開開關的另一端與霧化器的電源端連接；第一繼電器J1的電磁線圈與第一三極管Q1 的集電極連接，第一三極管Q1的基極與主控制芯片的超聲波霧化信號控制端CSB連接，第一三極管Q1的發射極接地。

如圖5所示，液位傳感器的信號輸出端與主控制芯片的液位信號端 GPIO2連接。

如圖6所示，負氧離子發生器有負離子驅動電路，負離子驅動電路包括第二繼電器J2，負氧離子發生器的電源端串聯第二繼電器J2的常開開關后與市電電源連接，第二繼電器J2的電磁線圈一端與電源正極連接，第二繼電器J2的電磁線圈另一端與第二三極管Q2的集電極連接，第二三極管Q2 的基極與主控制芯片的負氧離子發生器端ICLK_ION_FAN連接，第二三極管 Q2的發射極接地；

如圖6所示，主控制芯片的負氧離子發生器端ICLK_ION_FAN還與第三三極管Q3的基極連接，第三三極管Q3的集電極與風扇的電源端連接，第三三極管Q3的發射極接地。

如圖7所示，綠色指示燈和紅色指示燈都為LED燈，綠色指示燈的陽極與接電源正端，綠色指示燈的陰極與主控制芯片的綠燈控制端(GPI07)連接，紅色指示燈與主控制芯片的紅燈控制端(GPI06)連接。

如圖8所示，蜂鳴器連接有蜂鳴器驅動電路，蜂鳴器驅動電路包括第一穩壓二極管DZ1，該第一穩壓二極管DZ1的陽極與主控制芯片的報警信號輸出端IDAT_PWM3連接，第一穩壓二極管DZ1的陰極與第四三極管Q4的基極連接，第一穩壓二極管DZ1的陽極和陰極之間跨接有電阻，第四三極管Q4 的集電極與蜂鳴器BZ的第一電源端連接，蜂鳴器BZ第二電源端接電源正極，蜂鳴器BZ第二電源端還與第二穩壓二極管DZ2的陽極連接，第二穩壓二極管DZ2的陰極與第四三極管Q4的集電極連接，第四三極管Q4的發射極接地。

如圖9所示，為芯片驅動電源，芯片驅動電源包括第一二極管D1和第二二極管D2，第一二極管D1的正極與電源正極連接，第一二極管D1的負極與第二二極管D2正極連接，第二二極管D2負極與主控制芯片的電源端(VCC) 連接，第一二極管D1負極還與第三穩壓二極管DZ3的陽極連接，第三穩壓二極管DZ3的陰極接地；第一二極管D1負極還與3.7V的電池的正極連接，電池的負極接地。

如圖10所示，為用于存儲數據的存儲器，存儲器的型號為 HK24C04-SOP8，存儲器的存儲信號端SDA與主控制芯片的存儲數據端COM6 連接。

植物照明裝置為LED照明燈組，LED照明燈組的控制信號端PWM與主控制芯片的照明控制端PWM3連接；LED照明燈組發光的光波長為400～460um 的藍紫區和600～700nm的橙紅區。

如圖11所示，顯示器為四位數碼顯示管。

工作原理：該智能植物生長控制器通過第一按鍵KEY1-第三按鍵KEY3 三個按鍵向主控制芯片輸入控制信號。主控制芯片根據控制信號控制植物照明裝置、霧化器、負氧離子發生器、指示燈、顯示器和風扇的工作狀態。

供水正常時候，即液位傳感器檢測到營養液的液位高于閾值，霧化器供水正常時，通電后蜂鳴器發出2聲短聲，開機默認顯示08：00，綠色指示燈亮，霧化器工作高頻霧化，紅色指示燈亮，負氧離子發生器和風扇都啟動。

在系統啟動后，若供水不正常，蜂鳴器發出2聲短聲，開機默認顯示 08：00，綠色指示燈滅，霧化器不噴霧，紅色指示燈閃爍，主控制芯片控制負氧離子發生器和風扇都啟動。

長按第一按鍵KEY1兩秒鐘，系統進入時間設定模式，四位數碼顯示管的小時數字閃動，第二按鍵KEY2輕觸，小時數字上調時間，可調范圍0-23 小時；第三按鍵KEY3輕觸，小時數字下調時間，可調范圍0-23小時。第一按鍵KEY1輕觸分鐘數字閃動，通過第二按鍵KEY2和第三按鍵KEY3調節分鐘時間，可調范圍在0-59分鐘。若長按第一按鍵KEY1八秒鐘，兩秒后看到小時數字閃動，然后繼續長觸8秒，等小時數字停止閃動，再松開手指，回復出廠設置。

長觸第三按鍵KEY3兩秒鐘，四位數碼管切換到PWM設置模式，即調節植物照明裝置強度模式，四位數碼管前兩位數字顯示12，12即系統默認照明時間為幼苗期12小時。輕觸第二按鍵KEY2，上調或者下調PWM調光等級，光照等級包括0-4五個等級，以4-3-2-1-0依次循環。再長按第三按鍵KEY3 兩秒鐘，進入植物照明裝置光照時間等級設置，設置范圍為6-20小時。輕觸第二按鍵KEY2下調光照時間長度，每按一次，則光照時間循環遞減一小時，即：12小時-11小時-10小時……6小時-20小時-19小時循環遞減。再次長按第三按鍵KEY3兩秒鐘，退出設置。如果沒有按下按鍵，10秒后數字停止閃動，退出設置。

長觸第二按鍵KEY2兩秒鐘，進入霧化器運行時間長度設置模式，四位數碼管的前兩位數字閃動，通過調節第二按鍵KEY2和第三按鍵KEY3進行運行時間的小時數調節。再長觸第二按鍵KEY2兩秒鐘，后兩位數字閃動，通過調節第二按鍵KEY2和第三按鍵KEY3進行運行時間的分鐘數調節。再長按第二按鍵KEY2兩秒鐘退出五花時間設置。

時間設定完成后，供水正常，即營養液液位大于閾值，紅色指示燈不閃爍，若營養液液位小于閾值，則紅色指示燈閃爍。

植物照明裝置的照明時間與負氧離子發生器的工作時間是一致的。植物照明裝置工作時長可設定為6-20小時。供水不正常時候，及營養液液位小于閾值，停止霧化；負氧離子發生器停止工作，停止釋放負氧離子。

植物照明裝置的照明強度可調節為0-4共五個等級，等級越高說明光照越強。

在系統掉電后，系統會自動保存用戶設定的參數，再次通電后，則按照斷電前的參數設置繼續運行。

主控制芯片還能夠與用戶終端之間通信，用戶終端輸入控制參數到主控制器，主控制器根據接收到的控制數據控制植物照明裝置、霧化器、負氧離子發生器、指示燈、顯示器和風扇的工作狀態，實現了植物生長的遠程控制，自動化程度提高。

以上僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。