本發(fā)明涉及LED燈具，尤其涉及一種智能LED植物生長燈。

背景技術(shù)：

對于目前現(xiàn)有的植物生長燈，其所發(fā)出的紅藍(lán)光基本是按一定的固定配比來設(shè)計(jì)的，如紅藍(lán)燈波長比例一般在5：1～10：1，通?？蛇x7：1～9：1的比例，因此這會存在很多缺點(diǎn)，例如光譜和光強(qiáng)單一、光質(zhì)精度差而不能適用植物各種生長階段以及不同的植物需求、當(dāng)需要其它光強(qiáng)比例時(shí)則只能購買新的植物生長燈從而導(dǎo)致操作靈活性低下且成本增加等問題。另外，目前現(xiàn)有的植物生長燈不能根據(jù)環(huán)境光照及其它相關(guān)參數(shù)來進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)光控制，因此，容易存在補(bǔ)光過度或補(bǔ)光不足等情況，難以符合實(shí)際補(bǔ)光需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)的可調(diào)智能LED植物生長燈。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種智能LED植物生長燈，其包括顯示與按鍵模塊、DMX通信模塊、LED光源板模塊、LED恒流驅(qū)動模塊、環(huán)境光傳感器模塊、時(shí)鐘模塊、用于為控制器、顯示與按鍵模塊、DMX通信模塊、環(huán)境光傳感器模塊及時(shí)鐘模塊供電的內(nèi)部供電模塊以及用于根據(jù)獲得的參數(shù)計(jì)算出PWM輸出值，然后根據(jù)計(jì)算得出的PWM輸出值從而輸出相應(yīng)的PWM信號來控制調(diào)節(jié)LED光源板模塊的發(fā)光亮度的控制器，所述控制器設(shè)有I/O接口、串行接口、ISP接口、PWM輸出接口以及I2C接口，所述控制器通過I/O接口與顯示與按鍵模塊連接，所述控制器通過串行接口與DMX通信模塊連接，所述控制器通過PWM輸出接口與LED恒流驅(qū)動模塊連接，所述控制器通過I2C接口分別與環(huán)境光傳感器模塊和時(shí)鐘模塊連接；所述LED恒流驅(qū)動模塊與LED光源板模塊連接。

進(jìn)一步，所述參數(shù)包括光強(qiáng)、光譜、光周期、環(huán)境光亮度和時(shí)間。

進(jìn)一步，所述內(nèi)部供電模塊包括可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片、低壓線性穩(wěn)壓芯片、第二二極管、第三二極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第五電容、第六電容以及第一電感；

所述第二二極管的正極作為恒壓電源輸入端，所述第二二極管的負(fù)極分別與可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片的VCC端、第二電阻的一端以及第五電容的正極連接，所述第二電阻的另一端分別與可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片的開關(guān)管集電極端、驅(qū)動管集電極端及IPK檢測端連接，所述第三電阻的一端分別與可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片的比較器反向輸入端和第一電阻的一端連接，所述第一電阻的另一端分別與第一電感的一端、第一電容的正極及低壓線性穩(wěn)壓芯片的輸入端連接，所述第一電感的另一端分別與可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片的開關(guān)管發(fā)射極端和第三二極管的負(fù)極連接，所述可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片的定時(shí)電容端與第六電容的一端連接，所述低壓線性穩(wěn)壓芯片的輸出端分別與第二電容的正極以及第三電容的一端連接；

所述第三電阻的另一端、第六電容的另一端、第五電容的負(fù)極、第三二極管的正極、第一電容的負(fù)極、第二電容的負(fù)極及第三電容的另一端均接地；

所述第一電容的正極和負(fù)極作為第一供電端，所述第一供電端分別與控制器、顯示與按鍵模塊、DMX通信模塊及時(shí)鐘模塊連接，所述第三電容的兩端作為第二供電端，所述第二供電端與環(huán)境光傳感器模塊連接。

進(jìn)一步，所述顯示與按鍵模塊包括顯示模塊和按鍵模塊，所述顯示模塊包括8段數(shù)碼管、用于對8段數(shù)碼管進(jìn)行段掃描的第一CMOS移位寄存器芯片以及用于對8段數(shù)碼管進(jìn)行位掃描的第二CMOS移位寄存器芯片，所述控制器通過I/O接口分別與第一CMOS移位寄存器芯片的輸入端和第二CMOS移位寄存器芯片的輸入端連接，所述第一CMOS移位寄存器芯片的輸出端和第二CMOS移位寄存器芯片的輸出端均與8段數(shù)碼管的輸入端連接；所述第一CMOS移位寄存器芯片的VCC端和第二CMOS移位寄存器的VCC端與內(nèi)部供電模塊連接；

所述按鍵模塊包括用于功能選擇的第一按鍵、用于將數(shù)據(jù)累加的第二按鍵以及用于將數(shù)據(jù)累減的第三按鍵，所述控制器通過I/O接口分別與第一按鍵的一端、第二按鍵的一端及第三按鍵的一端連接，所述第一按鍵的另一端、第二按鍵的另一端及第三按鍵的另一端均接地。

進(jìn)一步，所述DMX通信模塊包括RS-485接口芯片、第十六電阻、第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻、第十二電容、第五TVS管、第六TVS管、第七TVS管、第八TVS管、第一自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、第二自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、第三自恢復(fù)保險(xiǎn)絲以及第四自恢復(fù)保險(xiǎn)絲；

所述控制器通過串行接口分別與RS-485接口芯片的RO端、第十七電阻的一端以及第十八電阻的一端連接，所述第十七電阻的另一端與第二自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的一端連接，所述第二自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的另一端與第六TVS管的負(fù)極連接，所述第十八電阻的另一端與第四自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的一端連接，所述第四自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的另一端與第八TVS管的負(fù)極連接；

所述RS-485接口芯片的RE端和DE端均與第十九電阻的一端連接，所述RS-485接口芯片的VCC端分別與內(nèi)部供電模塊、第十二電容的一端和第十六電阻的一端連接，所述第十二電容的另一端與第五TVS管的正極連接，所述第五TVS管的負(fù)極與第一自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的一端連接，所述第一自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的另一端分別與RS-485接口芯片的B端和第二十電阻的一端連接，所述第十六電阻的另一端分別與RS-485接口芯片的A端和第三自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的一端連接，所述第三自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的另一端與第七TVS管的負(fù)極連接；

所述第十九電阻的另一端、第十二電容的另一端、第七TVS管的正極、第二十電阻的另一端、第六TVS管的正極以及第八TVS管的正極均接地。

進(jìn)一步，所述時(shí)鐘模塊包括電池、第十七電容、第十八電容、第十一二極管、第十二極管、CMOS時(shí)鐘芯片、晶振和可調(diào)電容；

所述控制器通過I2C接口與CMOS時(shí)鐘芯片連接，所述電池的正極與第十一二極管的正極連接，所述第十一二極管的負(fù)極分別與第十七電容的正極、第十二極管的負(fù)極、第十八電容的一端以及CMOS時(shí)鐘芯片的VDD端連接，所述第十二極管的正極與內(nèi)部供電模塊連接，所述電池的負(fù)極、第十七電容的負(fù)極以及第十八電容的另一端接地；所述CMOS時(shí)鐘芯片與由晶振和可調(diào)電容所組成的振蕩電路連接。

進(jìn)一步，所述環(huán)境光傳感器模塊包括環(huán)境光傳感器芯片、第八電容、第九電容、第七電阻、第八電阻和反相電路，所述控制器通過I2C接口分別與環(huán)境光傳感器芯片的SDA端以及SCL端連接，所述控制器通過反相電路與環(huán)境光傳感器芯片的INT端連接，所述環(huán)境光傳感器芯片的SDA端與第七電阻的一端連接，所述環(huán)境光傳感器芯片的SCL端與第八電阻的一端連接，所述第七電阻的另一端和第八電阻的另一端均與內(nèi)部供電模塊連接，所述內(nèi)部供電模塊還與環(huán)境光傳感器芯片的VDD端連接，所述第八電容的一端和第九電容的一端均與環(huán)境光傳感器芯片的VDD端連接，所述第八電容的另一端和第九電容的另一端均接地。

進(jìn)一步，所述反相電路包括第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第一三極管，所述控制器分別與第十一電阻的一端和第十二電阻的一端連接，所述第十一電阻的另一端分別與內(nèi)部供電模塊和第十電阻的一端連接，所述第十電阻的另一端分別與第九電阻的一端和第一三極管的集電極連接，所述第九電阻的另一端與環(huán)境光傳感器芯片的INT端連接，所述第十二電阻的另一端與第一三極管的基極連接，所述第一三極管的發(fā)射極接地。

進(jìn)一步，所述LED恒流驅(qū)動模塊包括紅光LED恒流驅(qū)動模塊、黃光LED恒流驅(qū)動模塊以及藍(lán)光LED恒流驅(qū)動模塊，所述LED光源板模塊包括紅光發(fā)光二極管模塊、黃光發(fā)光二極管模塊以及藍(lán)光發(fā)光二極管模塊。

進(jìn)一步，所述紅光LED恒流驅(qū)動模塊包括LED開關(guān)驅(qū)動芯片、第四電容、第四電阻、第五電阻、第七電容、第六電阻、第一二極管和第二電感，所述控制器通過PWM輸出接口與LED開關(guān)驅(qū)動芯片的ENA端連接，所述第四電容的一端作為恒壓電源輸入端，所述第四電容的一端分別與第一二極管的負(fù)極和LED開關(guān)驅(qū)動芯片的VIN端連接，所述第一二極管的正極分別與LED開關(guān)驅(qū)動芯片的LX端和第二電感的一端連接，所述第二電感的另一端與紅光發(fā)光二極管模塊連接，所述第四電阻的一端和第五電阻的一端均與LED開關(guān)驅(qū)動芯片的CS端連接，所述第六電阻的一端與LED開關(guān)驅(qū)動芯片的ROT端連接，所述第六電阻的另一端分別與LED開關(guān)驅(qū)動芯片的VCC端和第七電容的一端連接；

所述第七電容的另一端、第五電阻的另一端、第四電阻的另一端以及第四電容的另一端均接地。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的LED植物生長燈包括顯示與按鍵模塊、DMX通信模塊、LED光源板模塊、LED恒流驅(qū)動模塊、環(huán)境光傳感器模塊、時(shí)鐘模塊、用于為控制器、顯示與按鍵模塊、DMX通信模塊、環(huán)境光傳感器模塊及時(shí)鐘模塊供電的內(nèi)部供電模塊以及用于根據(jù)獲得的參數(shù)計(jì)算出PWM輸出值，然后根據(jù)計(jì)算得出的PWM輸出值從而輸出相應(yīng)的PWM信號來控制調(diào)節(jié)LED光源板模塊的發(fā)光亮度的控制器，并且所述控制器通過I/O接口與顯示與按鍵模塊連接，所述控制器通過串行接口與DMX通信模塊連接，所述控制器通過PWM輸出接口與LED恒流驅(qū)動模塊連接，所述控制器通過I²C接口分別與環(huán)境光傳感器模塊和時(shí)鐘模塊連接，所述LED恒流驅(qū)動模塊與LED光源板模塊連接，由此可見，通過傳輸至控制器中的參數(shù)的值不同，所計(jì)算出的PWM輸出值便會相應(yīng)地改變，這樣便能實(shí)現(xiàn)LED光源板模塊的發(fā)光亮度控制和調(diào)節(jié)。因此，通過使用本發(fā)明的智能LED植物生長燈，便能通過改變控制器所獲得的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)LED發(fā)光強(qiáng)度的控制和調(diào)節(jié)，這樣不僅大大提高用戶操作的方便性和靈活性，而且其能輸出不同光強(qiáng)光譜的光線，適應(yīng)符合植物各種生長階段和不同植物的補(bǔ)光需求，兼容性高，并且具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)，還無需購買額外的植物燈而大大降低設(shè)備成本投入等優(yōu)點(diǎn)。

另外，本發(fā)明的LED植物生長燈的控制器還與連接有環(huán)境光傳感器模塊，而且所述參數(shù)包括有光強(qiáng)、光譜、光周期、環(huán)境光亮度和時(shí)間，因此控制器能夠根據(jù)不同實(shí)際條件和情況來觸發(fā)輸出相應(yīng)不同的PWM信號，驅(qū)動LED光源板模塊中的發(fā)光LED發(fā)出不同亮度的光線，這樣則更能符合實(shí)際補(bǔ)光需求。而且還設(shè)有DMX通信模塊，因此能便于用戶對燈具進(jìn)行統(tǒng)一控制調(diào)節(jié)，操作簡單方便，大大減省時(shí)間和節(jié)省成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種智能LED植物生長燈的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是圖1中所述內(nèi)部供電模塊的一具體實(shí)施例電子電路示意圖；

圖3是圖1中所述控制器的一具體實(shí)施例電子電路示意圖；

圖4是圖1中所述顯示與按鍵模塊的一具體實(shí)施例電子電路示意圖；

圖5是圖1中所述DMX通信模塊的一具體實(shí)施例電子電路示意圖；

圖6是圖1中所述時(shí)鐘模塊的一具體實(shí)施例電子電路示意圖；

圖7是圖1中所述環(huán)境光傳感器模塊的一具體實(shí)施例電子電路示意圖；

圖8是圖1中所述LED恒流驅(qū)動模塊的一具體實(shí)施例電子電路示意圖；

圖9是圖1中所述LED光源板模塊的一具體實(shí)施例電子電路示意圖；

圖10是本發(fā)明一種智能LED植物生長燈的軟件架構(gòu)流程步驟示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種智能LED植物生長燈，其包括顯示與按鍵模塊、DMX通信模塊、LED光源板模塊、LED恒流驅(qū)動模塊、環(huán)境光傳感器模塊、時(shí)鐘模塊、用于為控制器、顯示與按鍵模塊、DMX通信模塊、環(huán)境光傳感器模塊及時(shí)鐘模塊供電的內(nèi)部供電模塊以及用于根據(jù)獲得的參數(shù)計(jì)算出PWM輸出值，然后根據(jù)計(jì)算得出的PWM輸出值從而輸出相應(yīng)的PWM信號來控制調(diào)節(jié)LED光源板模塊的發(fā)光亮度的控制器，所述控制器設(shè)有I/O接口、串行接口、ISP接口、PWM輸出接口以及I²C接口，所述控制器通過I/O接口與顯示與按鍵模塊連接，所述控制器通過串行接口與DMX通信模塊連接，所述控制器通過PWM輸出接口與LED恒流驅(qū)動模塊連接，所述控制器通過I²C接口分別與環(huán)境光傳感器模塊和時(shí)鐘模塊連接；所述LED恒流驅(qū)動模塊與LED光源板模塊連接。其中，所述控制器采用MCU微處理器來實(shí)現(xiàn)；所述參數(shù)包括但不限于光強(qiáng)、光譜、光周期、環(huán)境光亮度和時(shí)間等參數(shù)。所述的光周期，其是按照植物的生長周期而定的。

上述智能LED植物生長燈的具體工作原理為：控制器根據(jù)獲得的參數(shù)根據(jù)獲得的參數(shù)計(jì)算出PWM輸出值，然后根據(jù)計(jì)算得出的PWM輸出值，輸出相應(yīng)的PWM信號來控制LED恒流驅(qū)動模塊輸出相應(yīng)的驅(qū)動電流，以實(shí)現(xiàn)LED發(fā)光亮度的控制調(diào)節(jié)。由此可見，通過將不同的參數(shù)，如光強(qiáng)、光譜、光周期、環(huán)境光亮度（由環(huán)境光傳感器模塊所檢測采集得到）和時(shí)間等參數(shù)，傳輸至控制器中，控制器便可相應(yīng)地控制調(diào)節(jié)LED光源板模塊中的發(fā)光二極管發(fā)出不同亮度的光線，這樣便能解決光強(qiáng)度過強(qiáng)或過弱不利于植物生長，光譜固定單一不能適用于不同植物和不同時(shí)期對光譜的特定需要，沒有光周期的控制不能滿足植物生長過程中光照周期的要求等問題，從而令LED植物生長燈所發(fā)出的光線強(qiáng)度能夠更貼近符合各階段植物生長時(shí)的補(bǔ)光需求，從而令植物生長得更好，而且本發(fā)明的LED植物生長燈還具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、降低成本等優(yōu)點(diǎn)。

對于上述本發(fā)明的LED植物生長燈中的各個(gè)模塊，它們的具體優(yōu)選實(shí)施方式如下所示。

①、內(nèi)部供電模塊

所述內(nèi)部供電模塊用于為MCU微處理器、顯示與按鍵模塊、DMX通信模塊、時(shí)鐘模塊提供+5V工作電壓，為環(huán)境光傳感器模塊提供+3.3V工作電壓；

如圖2所示，所述內(nèi)部供電模塊包括可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片U2、低壓線性穩(wěn)壓芯片U1、第二二極管D2、第三二極管D3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第五電容C5、第六電容C6以及第一電感L1，其中，C1、C2、C5為有極性電容，C3和C6為無極性電容；

所述第二二極管D2的正極作為恒壓電源輸入端CVin+，輸入+36Vdc電壓，所述第二二極管D2的負(fù)極分別與可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片U2的VCC端、第二電阻R2的一端以及第五電容C5的正極連接，所述第二電阻R2的另一端分別與可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片U2的開關(guān)管集電極端SWC、驅(qū)動管集電極端DRVC及IPK檢測端IPK連接，所述第三電阻R3的一端分別與可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片U2的比較器反向輸入端-VIN和第一電阻R1的一端連接，所述第一電阻R1的另一端分別與第一電感L1的一端、第一電容C1的正極及低壓線性穩(wěn)壓芯片U1的輸入端連接，所述第一電感L1的另一端分別與可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片U2的開關(guān)管發(fā)射極端SWE和第三二極管D3的負(fù)極連接，所述可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片U2的定時(shí)電容端TCAP與第六電容C6的一端連接，所述低壓線性穩(wěn)壓芯片U2的輸出端分別與第二電容C2的正極以及第三電容C3的一端連接；所述第三電阻R3的另一端、第六電容C6的另一端、第五電容C5的負(fù)極、第三二極管D3的正極、第一電容C1的負(fù)極、第二電容C2的負(fù)極及第三電容C3的另一端均接地；

所述第一電容C1的正極和負(fù)極作為第一供電端，提供+5V工作電壓，所述第一供電端分別與MCU微處理器、顯示與按鍵模塊、DMX通信模塊、時(shí)鐘模塊連接，所述第三電容C3的兩端作為第二供電端，提供+3.3V工作電壓，所述第二供電端與環(huán)境光傳感器模塊連接。

對于上述的內(nèi)部供電模塊，其工作原理為：當(dāng)外部輸入CVIN+（+36Vdc）時(shí)，根據(jù)二極管單向?qū)ㄌ匦?，第二二極管D2起到正負(fù)極反接錯(cuò)保護(hù)作用；U1是一個(gè)低壓線性穩(wěn)壓器件（型號是AMS1117），其具有固定穩(wěn)壓輸出和可調(diào)穩(wěn)壓輸出二種，本電路中用是將+5V固定穩(wěn)壓輸出+3.3V，為環(huán)境光傳感器模塊提供工作電壓；U2是一個(gè)可調(diào)輸出電壓的DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓器件（型號是MC33063），其內(nèi)部參考基準(zhǔn)電壓為1.25V；U2、L1和D3組成開關(guān)電路，通過外部分壓電阻R1和R9調(diào)節(jié)輸出電壓Uo，公式為Uo =1.25V*(1+R1/R3)，即若輸出5V＝1.25*（1+3.6KΩ/1.2KΩ），那么R1＝3.6KΩ，R3＝1.2KΩ。

②、MCU微處理器

MCU微處理器，其實(shí)質(zhì)為一MCU微程序控制器模塊（具體電子電路結(jié)構(gòu)如圖3所示）是整個(gè)系統(tǒng)控制重要組成部分，其包括第二十一電阻R21、第十六電容C16、MCU單片機(jī)U9、第十九電容C19以及第二十電容C20。其中MCU處理器中設(shè)有定時(shí)器和EEPROM。

對于上述的MCU微程序控制模塊，其工作原理為：U9是一個(gè)8位MCU單片機(jī)（型號是STM8S003F3P6），主要功能有STM8核心、8位數(shù)據(jù)總線寬度、最大時(shí)鐘頻閃16MHZ、8KB程序儲存器、1KB隨機(jī)存取儲存器、10位ADC分辨率、工作電源范圍為2.95V-5.5V、工作溫度范圍為-40~+85℃、數(shù)據(jù)接口有I²C，SPI，UART、多通道硬件PWM、外部中斷和3個(gè)定時(shí)器等；其中，I/O-PD6為UART串行接口的接收RXD引腳，負(fù)責(zé)接收DMX通信數(shù)據(jù)；I/O-PA1和I/O-PA2分別是寫址進(jìn)出AIN和AOUT引腳；I/O-PD4、I/O-PD5和I/O-PA3分別為US1和US2動態(tài)掃描數(shù)碼管顯示控制SCK、RCK和SI引腳，而I/O-PD3、I/O-PD2和I/O-PC5分別為按鍵K1、K2和K3進(jìn)行微調(diào)設(shè)置；I/O-PC3和一個(gè)反相電路為使能控制INTM/H引腳分別選擇U5或U8，I/O-PB4和I/O-PB5分別為I²C總線的SCLK串行時(shí)鐘線和SDAT串行數(shù)據(jù)線通信從環(huán)境光傳感器模塊中讀取環(huán)境光強(qiáng)度和/或從時(shí)鐘模塊中讀取時(shí)間數(shù)據(jù)，根據(jù)讀取數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)輸出PWM值控制LED；MCU選擇內(nèi)部晶振作為時(shí)鐘信號，C19和C20作用是濾波和旁路；R21和C16組成RC低電平復(fù)位電路，作用是MCU上電時(shí)提供復(fù)位信號直至電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。ISP接口為在線系統(tǒng)可編程接口，即U9的RST端和SWIM端，通過ISP接口可將程序燒寫到MCU的FLASH區(qū)間。

③、顯示與按鍵模塊

如圖4所示，所述顯示與按鍵模塊包括顯示模塊和按鍵模塊，所述顯示模塊包括一體化4位的8段數(shù)碼管、用于對8段數(shù)碼管進(jìn)行段掃描的第一CMOS移位寄存器芯片US1以及用于對8段數(shù)碼管進(jìn)行位掃描的第二CMOS移位寄存器芯片US2，所述MCU微程序控制模塊通過I/O接口，具體為RCK、SCK、SI引腳，分別與第一CMOS移位寄存器芯片US1的輸入端和第二CMOS移位寄存器芯片US2的輸入端連接，所述第一CMOS移位寄存器芯片US1的輸出端和第二CMOS移位寄存器US2的輸出端均與8段數(shù)碼管的輸入端連接；所述第一CMOS移位寄存器芯片US1的VCC端和第二CMOS移位寄存器芯片US2的VCC端與內(nèi)部供電模塊中提供+5V工作電壓的第一供電端連接；

所述按鍵模塊包括用于功能選擇的第一按鍵K1、用于將數(shù)據(jù)累加的第二按鍵K2以及用于將數(shù)據(jù)累減的第三按鍵K3，所述MCU微程序控制模塊通過I/O接口分別與第一按鍵K1的一端、第二按鍵K2的一端及第三按鍵K3的一端連接，所述第一按鍵K1的另一端、第二按鍵K2的另一端及第三按鍵K3的另一端均接地。對于上述的8段數(shù)碼管，其用于對設(shè)置的光譜和時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，而對于所述的按鍵模塊，其作為手動輔助操作，從而根據(jù)每臺燈具的實(shí)際參數(shù)做微調(diào)校正來確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

對于上述的顯示與按鍵模塊，其工作原理為：US1和US2均是一款漏極開路輸出的CMOS移位寄存器芯片（型號是74HC595），其輸出端口為可控的三態(tài)輸出端，亦能串行輸出控制下一級級聯(lián)芯片；74HC595具有8位移位寄存器和一個(gè)存儲器，三態(tài)輸出功能，移位寄存器和存儲器有相互獨(dú)立的時(shí)鐘；US1對數(shù)碼管的段掃描，US2對數(shù)碼管的位掃描，其中RCK為存儲器鎖存輸入時(shí)鐘線，SCK為數(shù)據(jù)輸入時(shí)鐘線，SI為數(shù)據(jù)輸入線，SCLR為移位寄存器清零端，OE為使能端（低電平有效），QA~QH為數(shù)據(jù)總線輸出端；按鍵K1、K2和K3用于輔助進(jìn)行參數(shù)的微調(diào)設(shè)置，其中，K1為Menu菜單鍵做功能選擇，K2為Up向上鍵做累加數(shù)據(jù)，K2為Down向下鍵做累減數(shù)據(jù)。

④、DMX通信模塊

如圖5所示，所述DMX通信模塊包括RS-485接口芯片U6、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二十電阻R20、第十二電容C12、第五TVS管D5、第六TVS管D6、第七TVS管D7、第八TVS管D8、第一自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1、第二自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F2、第三自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F3以及第四自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F4；

所述MCU微程序控制模塊通過串行接口的RXD引腳與RS-485接口芯片U6的RO端連接，通過AIN引腳與第十七電阻R17的一端連接，通過AOUT引腳與第十八電阻R18的一端連接，所述第十七電阻R17的另一端與第二自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F2的一端連接，所述第二自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F2的另一端作為EAIN端，并與第六TVS管D6的負(fù)極連接，所述第十八電阻R18的另一端與第四自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F4的一端連接，所述第四自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F4的另一端作為EAOUT端，并與第八TVS管D8的負(fù)極連接；

所述RS-485接口芯片U6的RE端和DE端均與第十九電阻R19的一端連接，所述RS-485接口芯片U6的VCC端分別與內(nèi)部供電模塊中提供+5V工作電壓的第一供電端、第十二電容C12的一端和第十六電阻R16的一端連接，所述第十二電容C12的另一端與第五TVS管D5的正極連接，所述第五TVS管D5的負(fù)極與第一自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的一端連接，所述第一自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的另一端分別與RS-485接口芯片的B端和第二十電阻R20的一端連接，所述第十六電阻R16的另一端分別與RS-485接口芯片U6的A端和第三自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F3的一端連接，所述第三自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F3的另一端與第七TVS管D1的負(fù)極連接；

所述第十九電阻R19的另一端、第十二電容C12的另一端、第七TVS管D7的正極、第二十電阻R20的另一端、第六TVS管D6的正極以及第八TVS管D8的正極均接地。

對于上述的DMX通信模塊，其功能是通過上位機(jī)或總控制臺以DMX通信協(xié)議方式發(fā)送光譜和時(shí)間等數(shù)據(jù)或進(jìn)行寫地址至MCU微程序控制模塊中，而其工作原理為：U6是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差分RS-485接口芯片（型號是SN65176），其中RO為數(shù)據(jù)輸出腳，接收RS-485的差模信號VAB，并轉(zhuǎn)換為TTL電平由RO輸出；RE為RO使能端，低電平選通RO輸出有效；DE為DIN使能端，高電平選通DIN輸出有效；DIN為數(shù)據(jù)輸入腳，將TTL電平的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為差模信號VAB，并由A、B兩腳輸出；A、B為數(shù)據(jù)輸入、輸出端；另外，圖5中的C12的作用是旁路；R16和R20為上下拉電阻，用于防止總線懸空干擾；D5~D8用于吸收現(xiàn)場干擾；F1~F4為自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，防止現(xiàn)場接錯(cuò)線燒壞IC或總線A、B端；R17和R18為限流，同樣有保護(hù)作用。

⑤、時(shí)鐘模塊

如圖6所示，所述時(shí)鐘模塊包括電池BT1、第十七電容C17、第十八電容C18、第十一二極管D11、第十二極管D10、CMOS時(shí)鐘芯片U8、晶振Y1和可調(diào)電容C15，其中，C17為有極性電容，C18為無極性電容；

所述MCU微程序控制模塊通過I²C接口與CMOS時(shí)鐘芯片U8連接，具體地，MCU微程序控制模塊的SDAT、SCLK引腳分別與CMOS時(shí)鐘芯片U8的SDA、SCL端連接，另外，所述MCU微程序控制模塊的INTM/H還與CMOS時(shí)鐘芯片U8的INT端連接；所述電池BT1的正極與第十一二極管D11的正極連接，所述第十一二極管D11的負(fù)極分別與第十七電容C17的正極、第十二極管D10的負(fù)極、第十八電容C18的一端以及CMOS時(shí)鐘芯片U8的VDD端連接，所述第十二極管D10的正極與內(nèi)部供電模塊中提供+5V工作電壓的第一供電端連接，所述電池BT1的負(fù)極、第十七電容C17的負(fù)極以及第十八電容C18的另一端接地；所述CMOS時(shí)鐘芯片U8與由晶振Y1和可調(diào)電容C15所組成的振蕩電路連接。

對于上述的時(shí)鐘模塊，其功能是以I²C總線方式為MCU提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)算植物生長周期和補(bǔ)光時(shí)間，這樣MCU能夠根據(jù)獲得的這些時(shí)間數(shù)據(jù)來對LED所發(fā)出的光線亮度進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，而其工作原理為：U8是一款低功耗CMOS實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片（型號是PCF8563），具有一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)中斷輸出和掉電檢測器，所有的地址和數(shù)據(jù)通過I²C總線接口串行傳遞；最大總線速度為400Kbits/s，每次讀寫數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的字地址寄存器會自動產(chǎn)生增量；其中，OSCI為振蕩器輸入端，OSCO為振蕩器輸出端，INT為中斷輸出口（開漏，低電平有效），SDA為串行數(shù)據(jù)線，SCL為串行時(shí)鐘輸入線，CLKOUT為時(shí)鐘輸出端；BT1為電池，主要用于在外部電源關(guān)掉時(shí)給U8二次供電；D10是單向?yàn)閁8供電和電池BT1充電；D11是通過電池BT1給U8供電；C17和C18作用是濾波和旁路；Y1和C15組成一個(gè)振蕩電路來為U8提供工作時(shí)鐘信號，C15為可調(diào)電容作頻率補(bǔ)償提高時(shí)鐘精度。

⑥、環(huán)境光傳感器模塊

如圖7所示，所述環(huán)境光傳感器模塊包括環(huán)境光傳感器芯片U5、第八電容C8、第九電容C9、第七電阻R7、第八電阻R8和反相電路，所述MCU微程序控制模塊通過I²C接口分別與環(huán)境光傳感器芯片U5的SDA端以及SCL端連接，具體地，MCU微程序控制模塊的SDAT、SCLK引腳分別與環(huán)境光傳感器芯片U5的SDA、SCL端連接，而所述MCU微程序控制模塊通過INTM/H引腳與反相電路連接，并通過反相電路與環(huán)境光傳感器芯片U5的INT端連接，所述環(huán)境光傳感器芯片U5的SDA端與第七電阻R7的一端連接，所述環(huán)境光傳感器芯片U5的SCL端與第八電阻R8的一端連接，所述第七電阻R7的另一端和第八電阻R8的另一端均與內(nèi)部供電模塊中提供+3.3V工作電壓的第二供電端連接，所述內(nèi)部供電模塊中提供+3.3V工作電壓的第二供電端還與環(huán)境光傳感器芯片U5的VDD端連接，所述第八電容C8的一端和第九電容C9的一端均與環(huán)境光傳感器芯片U5的VDD端連接，所述第八電容C8的另一端和第九電容C9的另一端均接地；

所述反相電路包括第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第一三極管Q1，所述MCU微程序控制模塊的INTM/H引腳分別與第十一電阻R11的一端和第十二電阻R12的一端連接，所述第十一電阻R11的另一端分別與內(nèi)部供電模塊中提供+3.3工作電壓的第二供電端和第十電阻R10的一端連接，所述第十電阻R10的另一端分別與第九電阻R9的一端和第一三極管Q1的集電極連接，所述第九電阻R9的另一端與環(huán)境光傳感器芯片U5的INT端連接，所述第十二電阻R12的另一端與第一三極管Q1的基極連接，所述第一三極管Q1的發(fā)射極接地。

對于上述的環(huán)境光傳感器模塊，其功能是由濾光器感應(yīng)LED的亮度值，通過ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并以I²C接口給MCU提供環(huán)境光亮度數(shù)據(jù)，而其工作原理為：U5是一個(gè)環(huán)境光傳感器件（型號是OPT3001），主要是感應(yīng)環(huán)境光的亮度通過ADC轉(zhuǎn)換和I²C接口提供亮度數(shù)據(jù)；其中SDA為串行數(shù)據(jù)線，SCL為串行時(shí)鐘線，INT為中斷輸出口；C8和C9作用是濾波和旁路；R7、R8作用是上拉，防止電平不穩(wěn)定讀出數(shù)據(jù)出錯(cuò)；Q1、R9~R12組成一個(gè)反相電路，通過一個(gè)I/O實(shí)現(xiàn)對U5和U8的選擇。

⑦、LED恒流驅(qū)動模塊和LED光源板模塊

如圖8所示，所述LED恒流驅(qū)動模塊包括紅光LED恒流驅(qū)動模塊、黃光LED恒流驅(qū)動模塊以及藍(lán)光LED恒流驅(qū)動模塊，如圖9所示，所述LED光源板模塊包括紅光發(fā)光二極管模塊、黃光發(fā)光二極管模塊以及藍(lán)光發(fā)光二極管模塊；

所述紅光LED恒流驅(qū)動模塊包括LED開關(guān)驅(qū)動芯片U3、第四電容C4、第四電阻R4、第五電阻R5、第七電容C7、第六電阻R6、第一二極管D1和第二電感L2，所述MCU微程序控制器模塊通過PWM輸出接口，具體為PWMR引腳，與LED開關(guān)驅(qū)動芯片U3的ENA端連接，所述第四電容C4的一端作為恒壓電源輸入端，即輸入+36V，所述第四電容C4的一端分別與第一二極管D1的負(fù)極和LED開關(guān)驅(qū)動芯片U3的VIN端連接，所述第一二極管D1的正極分別與LED開關(guān)驅(qū)動芯片U3的LX端和第二電感L2的一端連接，所述第二電感L2的另一端與紅光發(fā)光二極管模塊連接，所述第四電阻R4的一端和第五電阻R5的一端均與LED開關(guān)驅(qū)動芯片U3的CS端連接，所述第六電阻R6的一端與LED開關(guān)驅(qū)動芯片U3的ROT端連接，所述第六電阻R6的另一端分別與LED開關(guān)驅(qū)動芯片U3的VCC端和第七電容C7的一端連接；所述第七電容C7的另一端、第五電阻R5的另一端、第四電阻R4的另一端以及第四電容C4的另一端均接地；對于黃光LED恒流驅(qū)動模塊以及藍(lán)光LED恒流驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)，它們均與上述紅光LED恒流驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)相同，如圖8所示。

對于上述的LED恒流驅(qū)動模塊，其功能是在一定的輸出電壓范圍內(nèi)輸出恒定電流，同時(shí)可以通過PWM信號對ENA腳進(jìn)行調(diào)光控制實(shí)現(xiàn)改變LED亮度，而其工作原理：U3、U4、U7均是一款恒流大功率LED開關(guān)驅(qū)動器（型號是NCL30160），其內(nèi)置MOSFET，高輸入電壓，高開關(guān)頻率，帶PWM調(diào)光功能和支持高刷新頻閃，可通過電阻或PWM信號進(jìn)行調(diào)整LED電流；圖8中的三路驅(qū)動電路原理是一樣的，因此僅說明其中一路便可，具體為，所述紅光LED恒流驅(qū)動模塊中的驅(qū)動芯片U3、電感L2、電流采樣電阻R4、R5形成一個(gè)自振蕩連續(xù)電感電流模式的降壓型恒流LED控制電路，當(dāng)內(nèi)部功率開關(guān)導(dǎo)通，CVin+電流通過LED、電感L2、內(nèi)部功率開關(guān)和電流采樣電阻R4、R5流到地，而當(dāng)內(nèi)部功率開關(guān)關(guān)斷，電流通過電感L2、LED和肖特基二極管D1形成一個(gè)放電回路；R6作用為設(shè)置內(nèi)部功率開關(guān)時(shí)間；內(nèi)部參考基準(zhǔn)電壓為0.2V，而通過電流采樣電阻R4、R5來調(diào)節(jié)輸出電流Io，這具體公式如下：Io=0.2V/(R4*R5/R4+R5)，即例如，輸出714mA＝0.2V/（0.56Ω*0.56Ω/0.56Ω+0.56Ω），因此R4＝R5＝0.56Ω。

對于上述的LED光源板模塊，其是將LED按一定的規(guī)則要求排列組合集成在一起，其中為6串3路共陽共18顆光源板電路。

如圖10所示，對于上述的智能LED植物生長燈，其軟件架構(gòu)流程步驟包括有：

①、開始：系統(tǒng)通電打開燈具，開始進(jìn)入運(yùn)行程序；

②、初始化系統(tǒng)并還原狀態(tài)：通電延時(shí)等待系統(tǒng)工作穩(wěn)定后，進(jìn)行相關(guān)寄存器初始化和定義并賦值變量，讀取EEPROM存儲器數(shù)據(jù)并還原上次關(guān)電前狀態(tài)，例如，對I/O接口、串行接口、I²C、ADC、PWM、EEPROM等寄存器和變量等參數(shù)進(jìn)行初始化定義并賦值，然后讀取EEPROM保存的上次關(guān)電前光強(qiáng)、光譜、光周期、時(shí)間和PWM值等數(shù)據(jù)，再輸出PWM值點(diǎn)亮和顯示時(shí)間還原狀態(tài)，為進(jìn)入主程序做準(zhǔn)備；

③、主程序循環(huán)開始：做好準(zhǔn)備，通過主程序入口進(jìn)入循環(huán)運(yùn)行函數(shù)；

④、接收DMX數(shù)據(jù)處理：程序判斷串行接口是否接收到上位機(jī)或總控制臺發(fā)送的數(shù)據(jù)，若有，則調(diào)用DMX處理函數(shù)進(jìn)行分類處理并輸出數(shù)據(jù)和保存到EEPROM，其中數(shù)據(jù)包括有光強(qiáng)度、光譜值、植物生長周期值、初始化時(shí)間等，否則退出；

⑤、按鍵操作處理：程序判斷是否有按鍵按下進(jìn)入操作，若有，則調(diào)用顯示與按鍵處理函數(shù)顯示按鍵菜單，通過數(shù)碼管顯示和Menu菜單鍵選擇相關(guān)功能，以Up向上鍵和Down向下鍵進(jìn)行微調(diào)改變參數(shù)的值并輸出數(shù)據(jù)和保存到EEPROM，否則退出；

⑥、時(shí)鐘數(shù)據(jù)處理：程序定時(shí)進(jìn)行判斷時(shí)間是否改變，若有，則調(diào)用讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘函數(shù)更新時(shí)間并輸出數(shù)據(jù)和保存到EEPROM，否則退出；

⑦、亮度數(shù)據(jù)處理并補(bǔ)光輸出：控制器調(diào)用讀取環(huán)境光亮度函數(shù)以I²C總線方式讀取環(huán)境光，再調(diào)用補(bǔ)光處理函數(shù)根據(jù)光強(qiáng)、光譜、光周期、環(huán)境光亮度和時(shí)間等因素的關(guān)系而計(jì)算輸出的PWM值來調(diào)整LED光譜；

⑧、結(jié)束：退出主函數(shù)。

另外，對于本發(fā)明的LED植物生長燈，其可通過0-10V、DALI、Zigbee等方式對其進(jìn)行統(tǒng)一控制，操作方便快捷。

由上述可得，本發(fā)明的智能LED植物生長燈所具有的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、通過使用本發(fā)明的LED植物生長燈，能夠易于控制調(diào)節(jié)LED發(fā)光的強(qiáng)度，令LED發(fā)出不同強(qiáng)的光線，解決了傳統(tǒng)紅藍(lán)固定配比存在的問題，而且還能根據(jù)環(huán)境光亮度來控制調(diào)節(jié)LED發(fā)光的強(qiáng)度，這樣則能更適用符合各個(gè)階段植物生長時(shí)所需的補(bǔ)光需求；

2、結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、操作方便并且靈活性、兼容性高；

3、通過DMX通信模塊能夠便于用戶對燈具進(jìn)行統(tǒng)一控制調(diào)節(jié)，操作簡單方便，大大減省時(shí)間和節(jié)省成本；

4、利用8段數(shù)碼管來顯示參數(shù)，以及利用按鍵來輔助參數(shù)微調(diào)，這樣能夠進(jìn)一步確保燈具的發(fā)光精確性；

5、以環(huán)境光亮度、時(shí)間結(jié)合植物對光強(qiáng)、光譜和光周期進(jìn)行調(diào)節(jié)光譜，更加合理的滿足不同植物和生長周期對光照需求，實(shí)現(xiàn)不同植物和不同生長周期對光照的需求，達(dá)到合理、節(jié)能、方便使用等效果。

以上是對本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。