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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
2、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：460.4035Designofportablechlorophyllphotoelectricdetectioninstru
3、mentGuoXinZhangLi(CollegeofScience,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China)Abstract:ThispaperpresentsaportablechlorophylldetectorbasedonMicroControllerUnit(MCU).Thedetectoradoptsthenon-destructivefastchlorophylldetectingtheoryandmakesthequantitative
4、descriptionofthechlorophyllcontentbycomparingthechangeinstrengthofthetwolightbeamsat650nmand940nmrespectively.Thehardwareofthedeviceisdesignedinmodulesandeachonehasanindependentfunction,includingSPADmeasurement,real-timedisplay,temperatureandhumiditydetec
5、tionandsoon.ThesoftwaresystemisdesignedinClanguage,realizingcorrespondingfunctionsaccordingtothehardwaremodules.Inaddition,thispaperintroducestwoexperiments,thatarecomparisonoftheinstrumentwithplantspectralanalysisinstrumentandspectrophotometer.Inshort,th
6、isdevicedoesnodamagetotheleafduringthewholeprocessusingthenewphotoelectricway.Alsotheinstrumentcandetectthetemperatureandhumidityofenvironment.Theinstrumentadoptscommonchipsonthemarketwitharelativelycheapprice,displaysinChinese,whichmakesiteasytospreadinC
7、hina.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。目前,以日本SPAD502[5]为代表的便携式叶绿素检
8、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
