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1、第4期便携式叶绿素含量光电检测仪设计·97·便携式叶绿素含量光电检测仪设计*郭鑫张立(北京林业大学理学院,北京100083)摘要：本文介绍了一个基于单片机的便携式叶绿素含量检测仪。该检测仪根据光电无损快速检测叶绿素原理设计,通过比对650nm和940nm两束光波透过叶片的强度变化定量描述叶绿素相对含量。仪器硬件设计采用模块化设计思想,每个模块完成相对独立的功能,包括有测量模块、实时时钟模块、温湿度检测模块等。软件系统采用C语言设计,实现SPAD测量、数据存储和分析、与PC通信等功能。此外,本文研究了该仪器分别与植物分析光谱仪和分光光度计的比对实验,实验表明仪器测量值与其他方法的测
2、量结果具有显著的一致性。叶绿素检测仪创新的采用光电检测方法,在不破坏叶片的前提下测量叶绿素含量,而且记录环境温湿度。仪器采用常见芯片,成本较低,同时具有中文界面,便于在我国科研教学、农林工作中推广。关键词：单片机；光电检测；叶绿素；便携式中图分类号：TN206 文献标识码：A 国家标准学科分类代码：460.4035DesignofportablechlorophyllphotoelectricdetectioninstrumentGuoXinZhangLi(CollegeofScience,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,C
3、hina)Abstract:ThispaperpresentsaportablechlorophylldetectorbasedonMicroControllerUnit(MCU).Thedetectoradoptsthenon-destructivefastchlorophylldetectingtheoryandmakesthequantitativedescriptionofthechlorophyllcontentbycomparingthechangeinstrengthofthetwolightbeamsat650nmand940nmrespectively.Theh
4、ardwareofthedeviceisdesignedinmodulesandeachonehasanindependentfunction,includingSPADmeasurement,real-timedisplay,temperatureandhumiditydetectionandsoon.ThesoftwaresystemisdesignedinClanguage,realizingcorrespondingfunctionsaccordingtothehardwaremodules.Inaddition,thispaperintroducestwoexperim
5、ents,thatarecomparisonoftheinstrumentwithplantspectralanalysisinstrumentandspectrophotometer.Inshort,thisdevicedoesnodamagetotheleafduringthewholeprocessusingthenewphotoelectricway.Alsotheinstrumentcandetectthetemperatureandhumidityofenvironment.Theinstrumentadoptscommonchipsonthemarketwithar
6、elativelycheapprice,displaysinChinese,whichmakesiteasytospreadinChina.Keywords:MCU;photoelectricdetect;chlorophyll;portable第4期便携式叶绿素含量光电检测仪设计·97·1引言叶绿素含量是衡量植物光合作用与生长状况的一项重要指标,叶绿素含量检测技术的研究在农业生产、林业研究等方面有着至关重要的意义[1-2]。传统的叶绿素含量检测方法都是先提取叶绿素,再用分光光度法[3-4]测定其含量。这种方法具有耗时长、对叶片有破坏性、不便于野外测量、不便于连续测量等诸多缺点。
7、目前,以日本SPAD502[5]为代表的便携式叶绿素检测仪已经在某些场合取代了传统的检测方法,得到了广泛的应用。但此类仪器的主要生产国为日本、美国、德国,不仅价格十分昂贵,第4期便携式叶绿素含量光电检测仪设计·97·而且功能单一,没有中文界面,操作不便,不利于在我国广大农林工作人员中推广使用。因此,研制出我国自己的价廉物美、简单实用的测量仪器具有十分重要的意义。本文中介绍的叶绿素含量光电检测仪,是SPAD(soilandplantanalyzerdevelopment,土壤作物分
