技術特征：

1.一種基于單片機控制的種子發芽試驗輔助決策系統,其特征在于，包括發芽過程監控模塊、發芽研究輔助決策模塊、發芽試驗智能控制器、發芽室和數據庫模塊，所述發芽過程監控模塊，發芽研究輔助決策模塊和數據庫模塊均運行于PC上位機平臺上；發芽試驗智能控制器是本系統的下位機，發芽室是被監控對象；

所述發芽過程監控模塊：用于獲取來自研究者的發芽試驗種子基本信息；獲取研究者設置的種子發芽試驗的溫度，濕度，光照強度，水分，控制誤差參數數據，將這些數據傳到發芽試驗智能控制器中以供執行；用于獲得發芽試驗智能控制器和發芽室傳來的種子發芽過程的實時溫度，濕度，光照強度和水分數據，以表格和圖形曲線界面展示，并生成按年、月、日記錄的EXCEL格式數據報表，供研究者分析使用；用于獲取研究者設置的優選方案的樣本試驗的樣本數，溫度，濕度，光照強度，水分數據，控制誤差參數數據，將這些數據傳到發芽試驗智能控制器中,以供執行；用于獲取來自發芽試驗智能控制器和發芽室的優選方案的樣本試驗的實時溫度，濕度，光照強度和水分數據，以表格和圖形曲線界面展示，形成按年、月、日記錄的EXCEL格式數據報表，供以后試驗數據分析使用，并提供查詢；用于獲取來自發芽試驗智能控制器傳來的發芽室火警信息，及時發出火警圖像警告和火警報聲，同時自動傳出切斷發芽室內除攝像頭外的電源的命令至發芽試驗智能控制器；用于獲得發芽試驗智能控制器傳來的發芽室的水分數據，當水分數據達到水分干旱臨界值時，及時發出干旱警告圖像文字和警報聲，以供研究者及時處理；以上各功能涉及的所有數據均存儲于數據庫模塊；

所述發芽研究輔助決策模塊：用于獲取來自發芽試驗智能控制器和發芽室反饋的發芽過程試驗數據，并且用于獲取研究者在發芽室調查后輸入的發芽信息，這些信息包括：SN，LN和ZN；其中，SN表示在發芽勢調查日所調查的發芽的種子數，所述發芽勢調查日為播種后第3-14天，LN表示在發芽率調查日所調查的正常幼苗數，所述發芽率調查日為播種后第5-35天，ZN表示試驗播種的種子數，并進行統計分析，以供研究者進行發芽試驗方案的優選；用于為研究者提供探究種子發芽的最佳發芽條件及其條件差異檢驗的輔助決策；用于獲取來自發芽試驗智能控制器和發芽室反饋的優選方案的樣本試驗數據，以及獲取研究者輸入的優選方案的樣本試驗的SN、LN和ZN數據，并進行統計檢驗和分析，輔助研究者對這些樣本試驗進行樣本數的顯著性差異分析及決策；用于獲取研究者輸入的發芽試驗研究成功或者失敗的經驗總結，并且存儲供查詢，以上各功能涉及的所有數據均存儲于數據庫模塊；其中，發芽勢是在發芽勢調查日調查的發芽的種子數占試驗播種的種子數的百分率，發芽率是在發芽率調查日調查的正常幼苗數占試驗播種的種子數的百分率；

所述發芽試驗智能控制器：采用的單片機型號為STM32F407ZGT6，與上位機相連，接受來自于發芽室的濕度、溫度、水分、光照強度實時數據,同時將這些數據傳到PC上位機；接受PC上位機的發芽過程監控模塊中所設置的溫度，濕度，光照強度，水分，控制誤差參數數據，利用內部的協調智能算法進行運算,并且通過智能接口、驅動模塊和智能開關，及時地調節發芽室中的加熱器，加濕器，照明燈的運行，實現發芽室的發芽過程環境條件的閉環智能控制；

所述發芽室，包括的設備有：兩層以上架子的培養架、發芽盒、發芽床、加熱器、加濕器、紫外燈、照明燈、溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、土壤水分傳感器、煙霧傳感器、報警器、攝像頭；依靠發芽過程監控模塊的試驗參數設置功能和發芽試驗智能控制器的智能控制功能，及時地調節發芽室內加熱器、加濕器、照明燈的運行，實現發芽室內種子發芽環境條件的自動化控制；發芽室內的溫度傳感器，濕度傳感器，光照傳感器，土壤水分傳感器，煙霧傳感器和攝像頭，分別將溫度、濕度、光照強度、水分、火警信息以及影像實時信息，通過傳感器接口，不斷地反饋到發芽試驗智能控制器中；

所述數據庫模塊:由數據庫及其管理程序構成,接收并存儲來自發芽室、發芽試驗智能控制器發送來的發芽試驗實時數據,送往上位機的發芽過程監控模塊，以供研究者查詢，并送往發芽研究輔助決策模塊進行分析處理,提供輔助決策信息給研究者；接收并且存儲來自研究者設置或者調整的試驗控制參數，傳送給發芽試驗智能控制器,以供其通過智能控制方法的運算，對加熱器、加濕器和照明燈的運行進行自動控制調整；存儲有統計學的F分配表和正態分布Z值表，F分配表中每一個F顯著度值都對應一個F臨界值；以上兩表用于進行統計檢驗及輔助決策分析。

2.根據權利要求1所述的基于單片機控制的種子發芽試驗輔助決策系統,其特征在于,所述發芽過程監控模塊，包括：

發芽試驗種子基本信息單元，與數據庫模塊相連接，用于提供人機界面，獲取研究者設置的試驗種子的試驗名稱，種子名稱，物種類型，試驗起始日，試驗終止日，發芽盒號，重復序號，發芽勢調查日，發芽率調查日，發芽床，并且將這些數據存儲入數據庫模塊中；

發芽過程參數及任務設置單元，與數據庫模塊相連接，用于提供人機界面，獲取研究者設置的種子發芽過程的溫度，濕度，光照強度，水分，控制誤差參數，將以上各參數存入數據庫模塊中；并將這些信息傳到發芽試驗智能控制器中，以供其對發芽室的發芽環境條件進行自動控制；

優選方案樣本試驗參數及任務設置單元，與數據庫模塊相連接，用于提供人機界面，獲取研究者設置的優選方案的樣本試驗的樣本數，發芽過程的溫度，濕度，光照強度，水分，控制誤差參數數據，并且將這些數據存入數據庫模塊中；同時傳到發芽試驗智能控制器中，以供發芽試驗智能控制器對發芽室的發芽樣本試驗的環境條件進行自動控制；

試驗實時狀況顯示及查詢單元，與數據庫模塊相連接，用于獲取從發芽試驗智能控制器中反饋來的種子發芽過程的實時溫度，濕度，光照強度，水分及影像數據，以表格、曲線及圖形界面展示，并能夠形成分別按照年、月、日記錄統計的EXCEL格式數據報表，供研究者使用；用于及時發出發芽床發生干旱的圖像文字警告和警報聲，以供研究者及時處理；用于從數據庫中提取已存入的實時溫度，濕度，光照強度，水分及影像數據，以供查詢；

優選方案樣本試驗參數實時顯示及查詢單元，與數據庫模塊相連接，用于獲取從發芽試驗智能控制器中反饋來的優選方案的樣本試驗的實時溫度，濕度，光照強度，水分數據，以表格和圖形曲線界面展示，并能形成分別按照年、月、日記錄統計的EXCEL格式數據報表，供研究者研究決策使用；然后將該樣本試驗的種子發芽過程的實時溫度，濕度，光照強度，水分數據存入數據庫模塊中；同時能提取這些數據以供查詢；能及時發出發芽床上發生干旱的圖像文字警告和警報聲，以供研究者及時處理；

試驗實時報警及處理單元，與數據庫模塊相連接；用于獲得發芽室內的煙霧傳感器、土壤水分傳感器監測傳來的數據，當煙霧傳感器反饋的數據達到規定范圍表示火警時，該單元就發出圖像文字火警和火警報聲，并及時傳出切斷發芽室內除攝像頭外的電源的命令至發芽試驗智能控制器；當土壤水分傳感器反饋的水分數據達到水分干旱臨界值時，該單元及時發出干旱圖像文字警告和警報聲，以供研究者及時處理。

3.根據權利要求1所述的基于單片機控制的種子發芽試驗輔助決策系統,其特征在于,所述發芽研究輔助決策模塊，包括：

發芽條件研究統計及優選單元，與數據庫模塊相連接，用于從發芽試驗智能控制器中獲取在不同參數條件下的發芽試驗過程及結果的數據；并且用于獲取研究者經調查后輸入的發芽信息SN，LN，ZN數據,并按照發芽計算模型計算出發芽勢，發芽率，以人機界面形式，提供給研究者進行發芽條件試驗方案的優選；然后將在不同參數條件下的發芽過程試驗及結果的數據，存入數據庫；所述發芽計算模型由發芽勢(X)公式，發芽率(Y)公式構成,

發芽勢(X)公式為：X＝SN/ZN×100％，

發芽率(Y)公式為：Y＝LN/ZN×100％，

式中，SN為前述的在發芽勢調查日所調查的發芽的種子數，LN為前述的在發芽率調查日所調查的正常幼苗數，ZN為前述的試驗播種的種子數；

發芽條件差異檢驗優選決策單元，與數據庫模塊相連接，用于根據完全隨機設計試驗法模型進行計算，以檢驗同批種子不同溫度、濕度、光照強度或水分發芽環境條件對發芽勢或者發芽率的差異是否有顯著影響，為研究者優選發芽環境條件提供決策；下面描述某種子在m個不同溫度下重復試驗n次的完全隨機設計試驗法模型；所述完全隨機設計試驗法模型由矯正數C公式，總平方和SST公式，處理平方和SSTR公式，誤差平方和SSE公式，處理均方MSTR公式，誤差均方MSE公式，F比值公式構成，其中，

矯正數C公式為：

總平方和SST公式為：

處理平方和SSTR公式為：

誤差平方和SSE公式為：SSE＝SST-SSTR；

處理均方MSTR公式為：

誤差均方MSE公式為:

F比值:

式中，X_ij為重復第i次試驗的第j個溫度條件下種子的發芽率；其中i為1,2,…n次；j為1,2,…m個不同溫度；n為試驗重復總次數，m為溫度控制處理總次數；r為處理自由度，r＝m；c為重復自由度，c＝n；F比值是指處理均方與誤差均方的比值；

該發芽條件差異檢驗優選決策單元在運行時,首先從數據庫模塊中取出同批種子的X_ij,n,m,r,c數據，然后根據以上完全隨機設計試驗法模型進行計算，求出F比值；再從數據庫模塊的F分配表中取出F顯著度＝0.05對應臨界值F^*(0.05)；接著該單元以人機界面形式顯示F比值與F^*(0.05)值，如果F比值＞F^*(0.05)，表示不同溫度值對發芽率的差異有影響，否則對發芽率無影響；當研究者判斷F比值＞F^*(0.05)時，就驗證優選發芽方案的溫度參數具有統計意義；以上完全隨機設計試驗法模型同樣能用于濕度或光照強度的輔助決策；

優選方案樣本試驗統計決策單元，與數據庫模塊相連接，用于從發芽試驗智能控制器中獲取同一優選方案的樣本數各不相同的發芽樣本試驗的過程數據及結果數據，并且用于獲取研究者經調查后輸入的發芽樣本試驗的發芽信息SN，LN，ZN數據,并按照發芽計算模型計算出發芽勢，發芽率，并進行統計分析，以人機界面形式，提供給研究者研究決策；然后將這些不同樣本數的樣本試驗過程數據及結果數據，存入數據庫模塊中；這里的發芽計算模型與上述發芽條件研究統計及優選單元中的發芽計算模型一樣；

優選方案樣本試驗樣本檢驗決策單元，用于優選方案樣本試驗中同批種子不同樣本數的樣本試驗的發芽率或者發芽勢的差異分析，為研究者擴大樣本數試驗提供輔助決策信息；采用種子雙樣本發芽情況檢驗公式進行計算，以檢驗優選方案樣本試驗中，不同樣本數的試驗的發芽率或者發芽勢差異是否來自隨機誤差或者處理誤差，從而能夠為研究者提供輔助決策；所述種子雙樣本發芽情況檢驗公式為：

$Z=\frac{P1-P2}{S_{(P1-P2)}};$

式中，P1表示第一個樣本試驗的發芽率，P2表示第二個樣本試驗的發芽率，Z值是統計過程控制的常用統計量之一，Z值是某一特征值與均值或百分率之間標準偏差的數量，它是一個相對量；

S_(P1-P2)表示雙樣本百分率標準誤差，其計算公式如下：

$S_{(P1-P2)}=\sqrt{W1+W2};$

式中，n1表示第一個樣本試驗的樣本數，n2表示第二個樣本試驗的樣本數；

該單元在運行時,首先從數據庫模塊中取出同一批次種子在相同溫度，濕度和光照強度下在兩個樣本試驗的樣本數n1和n2，以及發芽率P1和P2，然后根據以上種子雙樣本發芽情況檢驗公式進行計算，求出Z值，再從數據庫模塊的Z正態分布表中取出顯著性水平精度α＝0.05對應的Z臨界值Z^*(0.05)；接著該單元以人機界面形式顯示Z值與Z^*(0.05)值，如果Z值＞Z^*(0.05)，表示不同樣本數對發芽率的差異有影響，否則對發芽率無影響；當研究者判斷Z值<Z^*(0.05)時，就說明其誤差不是樣本數所致；以上公式同樣能用于發芽勢的樣本檢驗；

樣本試驗總結及查詢單元，用于提供人機界面，以供研究者輸入樣本試驗成功或者失敗的技術經驗，并將輸入的技術經驗存入數據庫模塊；還能夠按照查詢要求從數據庫模塊中取出這些技術經驗，以人機界面顯示或打印。

4.根據權利要求1所述的基于單片機控制的種子發芽試驗輔助決策系統,其特征在于,所述發芽試驗智能控制器：包括：多種外設輸入輸出接口，多種智能開關，多種傳感器接口，數據通信接口元件；配置一個觸控面板、報警裝置和可插拔存儲設備；

觸控面板，一方面用于發芽室內種子發芽試驗的環境條件實時數據的顯示功能；另一方面用于手動選取其內部存儲的發芽過程參數和控制任務配置文件，自動完成發芽過程中的環境參數調節過程；

多種外設輸入輸出接口，包括光電隔離輸出接口、A/D轉換器、各種驅動模塊、TF卡接口、時鐘電源插座、指示燈部件；用于輸出控制信號驅動發芽室的加熱器，加濕器，照明燈的運行，用于將外來的模擬信息轉換為數字信息；

多種傳感器接口，包括RS485接口、I²C接口、GPIO接口、SDIO接口，用于接受傳感器反饋的實時信息；

多種智能開關，用于實現對發芽室內加熱器、加濕器，照明燈的啟動和較高精度的調節，以及用于實現對發芽室內電源的切斷；

數據通信接口元件，包括UBS接口，定時器，中斷控制器,外部中斷控制器和實時時鐘，用于實現發芽試驗智能控制器與PC上位機之間的信息傳輸；

報警裝置，具備報警參數設置及報警功能，用于根據發芽室報警數據進行報警。

5.根據權利要求4所述的基于單片機控制的種子發芽試驗輔助決策系統,其特征在于,所述發芽試驗智能控制器，其內部具備溫度、濕度和光照強度的協同智能控制算法；發芽試驗智能控制器自動根據研究者在發芽過程監控模塊中設置的種子發芽試驗的溫度，濕度，光照強度，控制誤差參數數據和所獲取的發芽試驗實時溫度，濕度，光照強度數據，采用協同智能控制算法進行運算，不斷調節發芽室的溫度，濕度，光照強度發芽試驗環境，消除溫度、濕度和光照強度之間相互影響和干擾作用，實現發芽室的溫度，濕度，光照強度發芽環境參數的智能控制。

6.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的基于單片機控制的種子發芽試驗輔助決策系統,其特征在于,所述發芽試驗智能控制器，采用USB HID協議，通過數據通信接口元件，定時接收和存儲PC上位機下發的控制指令或Python腳本配置文件，同時定時將來自發芽室種子發芽過程的實時溫度，濕度，光照強度，水分數據上傳至PC上位機數據庫中以供分析查詢，實現發芽試驗智能控制器與上位機之間的指令、圖像、傳感器值、開關狀態的傳輸。