活体叶片综合测定仪的研制

论文摘要

本论文主要阐述了用光谱透射技术开发活体叶片综合测定仪的软件、硬件设计。仪器由LED(light emitting diode)光源、窄带干涉滤光片、菲涅尔透镜、光电转换检测器、单片机系统等组成。与其它的叶绿素测定仪器相比,活体叶片综合测定仪不但具有体积小、结构简单、低功耗等特点、还具有对生长期作物活体叶片中叶绿素a、叶绿素b含量及SPAD值进行同时测定等优点。 该仪器属于便携式仪器,故在设计系统的软件和硬件时充分考虑了系统对功耗的消耗。硬件上,单片机选用超低功耗的MSP430F149单片机、外围器件选用低电压工作的低功耗集成芯片;软件上,通过设置相应寄存器的控制位,可以使单片机在不同的低功耗模式下工作。 本仪器预测玉米叶片中叶绿素a、叶绿素b含量及SPAD值的相关系数分别为0.980、0.974、0.905,标准差分别为0.2614、0.0632、2.7072,变异系数分别为8.97%、9.10%、6.46%。结果表明此仪器可以满足科学研究和生产实践对三项指标的要求。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 理论依据
• 第二章 系统硬件设计
• 2.1 系统整体设计思路
• 2.2 系统各功能部件设计方案
• 2.2.1 控制器部分
• 2.2.2 光学部分
• 2.2.3 检测器
• 2.2.4 信号放大调理
• 2.2.5 光源驱动电路
• 2.2.6 信号采集与控制
• 2.2.7 系统低功耗的硬件设计
• 2.2.8 系统工作电源的设计
• 2.2.9 JTAG通讯端口
• 2.2.10 LCD人机界面系统的设计
• 2.2.11 键盘的设计
• 2.2.12 数据保存
• 2.2.13 数据上传接口
• 第三章 系统下位机软件设计
• 3.1 下位机编程软件的选择
• 3.2 主程序工作流程
• 3.2.1 主程序工作流程图
• 3.3 初始化各功能模块
• 3.4 液晶显示器初始化和键盘扫描流程设计
• 3.4.1 液晶显示器初始化
• 3.4.2 键盘扫描流程
• 3.5 用户界面设计
• 3.5.1 用户界面提示语
• 3.5.2 用户界面状态转换流程
• 3.6 ADC12模块的软件设计
• 3.6.1 ADC12模块各寄存器控制位软件设置
• 3.6.2 ADC12模块的单通道多次转换软件流程
• 3.7 低功耗的软件控制
• 3.7.1 微控制器工作方式的选择
• 3.7.2 软件低功耗应用的一般原则
• 第四章 系统上位机软件设计
• 4.1 系统上位机软件开发目的
• 4.2 上位机软件编程语言的选择
• 4.3 上位机软件的界面设计及编程思路
• 第五章 串行通讯软件设计
• 5.1 通讯协议的设计
• 5.1.1 通讯协议概述
• 5.1.2 通讯协议详细说明
• 5.2 软件处理流程
• 5.2.1 单片机流程
• 5.2.2 PC流程
• 第六章 系统可靠性措施
• 6.1 硬件可靠性设计
• 6.2 软件可靠性设计
• 第七章 应用实验及结果分析
• 7.1 实验部分
• 7.1.1 仪器与试剂
• 7.1.2 实验方法
• 7.2 仪器性能测试
• 7.3 实验结果及分析
• 7.3.1 叶绿素a的测量结果
• 7.3.2 叶绿素b的测量结果
• 7.3.3 SPAD值的测量结果
• 7.3.4 重复性测试
• 第八章 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历