種子發(fā)芽箱的電腦控制系統(tǒng)
合適的溫度及光照是育種的重要條件，種子發(fā)芽箱的微電腦控制裝置就是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)上述條件的自動(dòng)控制而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)有恒溫控制和變溫控制兩種基本功能，通過(guò)選擇可實(shí)現(xiàn)各種條件下的溫度及光照控制。
1、系統(tǒng)的功能與原理
本裝置的主要功能為變溫控制部分，模擬自然條件下種子發(fā)芽的溫度和光照條件。用高溫T。和低溫T‘兩個(gè)數(shù)據(jù)，模擬白天和夜晚溫度的不同;用日光燈的明暗去模擬光照。功能選定后的基本工作過(guò)程為:日光燈亮，溫度控制在T。。模擬白夭:系統(tǒng)工作一段時(shí)間t后(假定模擬白天時(shí)間為t，t<24h)，日光燈熄滅，溫度控制在T才。模擬夜晚:再經(jīng)過(guò)24h后，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)為模擬白天的控制，溫度升至T。，日光燈打開(kāi)。
在恒溫部分的基本功能與變溫相同，不同的是它只育一個(gè)恒溫T，日光燈可根據(jù)需要設(shè)置打開(kāi)和關(guān)閉的時(shí)間，這樣就可以實(shí)現(xiàn)恒溫發(fā)芽的環(huán)境，當(dāng)然它也閱一用來(lái)恒溫存儲(chǔ)少量種子。系統(tǒng)的溫度控制是隨著環(huán)境溫度變化，控制條件也做出相應(yīng)變化。當(dāng)系統(tǒng)工作穩(wěn)定后，內(nèi)部溫度(箱體內(nèi)部溫度)基本穩(wěn)定在同一點(diǎn)，而外部溫度則隨時(shí)變化，內(nèi)外(箱體內(nèi)外)溫差不斷變化，內(nèi)外熱量的交換情況也不斷變化。如果采用單一的根據(jù)內(nèi)部溫度控制的方法，勢(shì)必造成壓縮機(jī)、加熱器的頻繁啟動(dòng)，從而減少它們的使用壽命，并且溫度也不易控制。與此相反，根據(jù)外部溫度改變加熱及制冷的控制條件，例如當(dāng)外部溫度增大時(shí)，應(yīng)該適當(dāng)減小壓縮機(jī)的開(kāi)始工作溫度點(diǎn)，增大壓縮機(jī)的結(jié)束工作溫度點(diǎn)等。這樣可以盡可能地減少壓縮機(jī)、加熱器的開(kāi)啟次數(shù)，相對(duì)地延長(zhǎng)了它們的使用壽命。這種控制方式可提高溫度控制的效率，并節(jié)約能耗。“
2、系統(tǒng)硬件的實(shí)現(xiàn)
種子發(fā)芽箱系統(tǒng)主要由機(jī)械部分和電路控制部分(硬件部分)組成，機(jī)械部分為壓縮機(jī)、加熱器、日光燈、風(fēng)機(jī)等。這里要介紹的為電路控制部分(即系統(tǒng)的硬件控制部分、系統(tǒng)的硬件框圖如圖1。
系統(tǒng)的硬件主要由四部分組成:①由CPU有儲(chǔ)器等組成的簡(jiǎn)化微處理器系統(tǒng)，介:現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理和控制計(jì)算。②用戶控制臺(tái)輸入及顯示部分，操作者通過(guò)控制臺(tái)進(jìn)行功能選擇及相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入，一可使系統(tǒng)工作在不同的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)種子發(fā)芽的各一種自然環(huán)境的模擬;顯示部分則用來(lái)指示系統(tǒng)的工作狀態(tài)及內(nèi)外溫度，使用戶可隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行監(jiān)督，這部分是系統(tǒng)與用戶的主要界面。③溫度讀入部分，主要包括:溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器件等。溫度傳感器把內(nèi)外溫度值轉(zhuǎn)化為電壓值，然后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量后由數(shù)據(jù)總線送入CPU，經(jīng)過(guò)CPU的運(yùn)算可得到箱體內(nèi)外的溫度值。④機(jī)械部分的控制輸出，這一部分是電路部分和機(jī)械部分的界面。CPU經(jīng)過(guò)運(yùn)算得出相應(yīng)的控制輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)、加熱器、日光燈等的控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度和光照的最終控制。
3、系統(tǒng)程序的結(jié)構(gòu)和主要模塊如下(程序框圖參見(jiàn)圖2)。
(1)初始化模塊。在這個(gè)程序里初始化很重要，主要包括:中斷優(yōu)先級(jí)的設(shè)定，擴(kuò)展口的初始化，定時(shí)器的初始化等。初始化完畢后顯示提示符，將控制權(quán)交給用戶。
(2)控制及顯示掃描模塊。可完成顯示掃描功能。可接收用戶的指令和數(shù)據(jù)，按用戶的要求進(jìn)行相應(yīng)的控制。
(3)讀出溫度模塊。控制A/D轉(zhuǎn)換器件，可得到相應(yīng)的內(nèi)外溫度的數(shù)字量，但從A/D讀出的數(shù)字量并不是溫度值，此模塊可把所得的數(shù)字量按一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行處理而得到溫度值，送至顯示模塊及控制模塊。
(4)正常檢查及報(bào)警處理模塊。本系統(tǒng)正常后，溫度控制穩(wěn)定，浮動(dòng)很小多當(dāng)箱內(nèi)溫度浮動(dòng)超出預(yù)定范圍時(shí)，則認(rèn)為出現(xiàn)異常情況。有時(shí)人為的開(kāi)箱門檢查、放入、取出物品(種子)時(shí)也會(huì)造成箱內(nèi)溫度浮動(dòng)超范圍，此時(shí)越界量很小，認(rèn)為是正常范圍內(nèi)的異常，僅只報(bào)警而提醒用戶注意。但如果溫度浮動(dòng)大大超出預(yù)定范圍，則認(rèn)為出現(xiàn)了嚴(yán)重故障，需要另行處理。
(5)控制模塊。此模塊是本程序的核心模塊，恒溫和變溫部分都采用了隨環(huán)境條件不同而改變控制條件的辦法，并且要隨時(shí)讀取時(shí)間常數(shù)，用來(lái)控制日光燈的狀態(tài)，高溫和低溫的轉(zhuǎn)化，以實(shí)現(xiàn)黑夜白天的模擬。
(6)時(shí)間模塊。在此程序中時(shí)間很重要，不但確定黑夜和白天的轉(zhuǎn)化需要隨時(shí)讀取時(shí)間常數(shù)，而且在每次壓縮機(jī)啟動(dòng)前也要讀取時(shí)間常數(shù)，用來(lái)判斷它是否停機(jī)3Inin以上，如果沒(méi)有，則不能啟動(dòng)。這種定時(shí)一般依靠定時(shí)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。
