一种叶片多参数测量控制电路制造技术

一种叶片多参数测量控制电路，包括电源模块、发光电路模块、光电转换模块、模数转换模块、光学系统、红外测温模块、单片机模块、串口通信模块、液晶显示模块；电源模块对每个电路模块进行供电，光电转换模块与模数转换模块连接，光学系统设于红外测温模块之前，单片机模块分别与发光电路模块、红外测温模块，模数转换模块、通信模块、液晶显示模块电连接。本实用新型专利技术一方面集合了植物叶绿素含量及叶片温度的多参数测量；另一方面，能够提高仪器的信噪比，增大红外测温模块的探测能力。

【技术实现步骤摘要】
一种叶片多参数测量控制电路
本技术涉及叶绿素检测领域，具体涉及一种叶片多参数测量控制电路。
技术介绍
植物叶片叶绿素的的含量和氮元素密切相关，植物叶片中70%-80%的氮素存在于叶绿体内，所以叶绿素含量可以反映植物的氮素营养状况[3]。因此可以通过检测叶片叶绿素的含量来确定植物中氮元素的含量，目前测量叶绿素方法有破坏性测量法，如液相色谱法、分光光度计测量法，都是基于破坏叶片组织基础上来做检测，虽然数值准确，但操作复杂，耗时较久；也有非破坏法，如日本研发了一款SPAD-501测量仪，性能稳定，应用广泛，美国英国在便携式叶片多参数测量控制电路上也有一定研究成就，然其国外产品价格昂贵，功能单一，而国内的叶绿素测量技术相对薄弱。叶片温度是研究植物光合作用、蒸腾作用及生长发育等生命过程的关键参数，通过测量植物叶片温度可以诊断出作物水分状况，是目前大田作物缺水诊断的最有效方法之一。目前测量叶片温度主要有接触式测量，非接触式测量。接触式测量有采用热电阻直接贴于叶片表面进行测量，该测量方法精度高，但测量时间长，同时使用夹具辅助会伤害叶片组织。非接触测量有红外热成像方法，及红外测温仪法等，其中红外热成像方法具有结构复杂，误差大，价格昂贵等缺点，而红外测温仪法就具有精度高，结构简单，便携等优点，非常适合植物叶片温度单点及多点测量。为实现农业作物的多参数测量，精确化农业生产，本技术设计了一款集作物叶绿素及叶片温度的功能仪器。
技术实现思路
本技术的目的：为研究植物的生理性状，探究作物的含氮水平及含水状况，设计了一款集作物叶绿素及叶片温度的功能仪器，不仅弥补了现有叶片叶绿素及叶片温度的技术的不足，同时集测量、显示、存储、通信于一体。本技术的技术方案是：一种叶片多参数测量控制电路，包括电源模块、发光电路模块、光电转换模块、模数转换模块、光学系统、红外测温模块、单片机模块、串口通信模块、液晶显示模块，电源模块对每个电路模块进行供电，光电转换模块与模数转换模块连接，光学系统设于红外测温模块之前，单片机模块分别与发光电路模块、红外测温模块，模数转换模块、通信模块、液晶显示模块电连接。进一步，所述电源模块包括+9v转换+5v电路及+5v转换+3.3v电路。进一步，所述发光电路模块包括两个电路结构相同的第一LED驱动电路和第二LED驱动电路；LED驱动电路包括LED驱动芯片和LED，LED驱动芯片的使能端与单片机模块连接；第一LED驱动电路中的LED发出650nm波长，第二LED驱动电路中的LED发出940nm波长。进一步，所述光电转换模块包括光电转换芯片、二极管、变阻器、去耦电容及相关的电阻；所述光电转换芯片的输出端经电阻连接变阻器的一端，变阻器的另一端接地，变阻器的可调端与单片机模块连接；光电转换芯片的输出端还与二极管的负极连接，二极管的正极接地；光电转换芯片的输出端线路上还设有去耦电容。进一步，所述光学系统由多个单透镜组成透镜组，置于红外测温模块之前。进一步，所述红外测温模块包括红外测温芯片、上拉电阻和去耦电容；所述红外测温芯片的数据传输端与单片机模块连接，每个数据传输端设有上拉电阻，红外测温芯片的电源输入端连接去耦电容。进一步，所述发光电路模块及光电转换模块组成叶片的叶绿素测量系统；所述光学系统及红外测温模块组成叶片温度测量系统。进一步，所述模数转换电路为模数转换芯片。进一步，所述单片机模块包括单片机芯片以及与单片机芯片分别电连接的JTAG仿真调试模块、存储模块、时钟模块、按键模块。进一步，所述通信模块采用串口通信芯片。进一步，所述存储模块为存储芯片。进一步，所述时钟模块为时钟芯片。本技术的有益效果：（1）集合了植物叶片叶绿素及叶片温度的多参数测量，并具有数据显示、存储、时钟显示、按键功能，并能与上位机进行通信；（2）叶绿素测量电路采用负反馈回路来控制输出电流的恒定，光电转换模块芯片对650nm及940nm波长具有高灵敏度，其光强输入及电压输出呈线性，保证叶绿素含量光信号的精度；（3）光学系统采用多个单透镜组成的透镜组，可改善光束分布，大大提高红外测温芯片灵敏面上的照度，提高仪器的信噪比，增大红外测温模块的探测能力；（4）叶温测量采用非接触式测量中的红外测温方式，叶片温度可实现±0.5℃允许误差，其精度高，响应快，结构简单，测试方便。附图说明图1为本技术实施例的电路连接框图；图2为本技术实施例电源模块的电路原理图；图3为本技术实施例发光电路模块的电路原理图；图4为本技术实施例光电转换模块的电路原理图；图5为本技术实施例模数转换模块的电路原理图；图6为本技术实施例红外测温模块的电路原理图；图7为本技术实施例通信模块的电路原理图；图8为本技术实施例液晶显示模块的电路原理图；图9为本技术实施例单片机模块的电路原理图；图10为本技术实施例JTAG仿真调试模块的电路原理图；图11为本技术实施例存储模块的电路原理图；图12为本技术实施例时钟模块的电路原理图；图13为本技术实施例按键模块的电路原理图。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明。叶绿素含量的测量原理为：由于叶绿素a与叶绿素b在可见光波段的红光区都有最大吸收峰，分别为645nm与663nm，而在红外区则几乎没有，650nm和940nm分别是叶绿素强吸收和强反射的敏感波段，故本测量仪器通过650、940nm的LED光源发光，检测两个光源透过率，经过数据处理来测得叶绿素相对含量。叶片温度的测量原理为：通过对物体自身红外辐射的测量，能准确的测量其表面温度，本技术采用热电堆传感器得到物体温度对应的电信号，经过放大及AD转换，经单片机模块处理分析得到叶温数据。如图1所示：本实施例的叶片多参数测量控制电路具体包括电源模块、发光电路模块、光电转换模块、模数转换模块、光学系统、红外测温模块、单片机模块、串口通信模块、液晶显示模块；电源模块对每个电路模块进行供电，光电转换模块与模数转换模块连接，光学系统设于红外测温模块之前，单片机模块分别与发光电路模块、红外测温模块，模数转换模块、通信模块、液晶显示模块电连接，具体连接关系可参见图1~图12所示。其中，单片机模块包括单片机芯片以及与单片机芯片分别电连接的JTAG仿真调试模块、存储模块、时钟模块、按键模块。如图2所示，电源模块中，采用电压为+9v容量为9000mAh的高容量电池，自带电源适配器，可进行充放电，放置于仪器中，小巧便携，采用芯片LM2576-5将+9v转换成+5V，LM1117将+5v转换成提供+3.3V。+5V电源转化电路，包括第一去耦电容C30、第二去耦电容C31、第一芯片U12、第一二极管D2、第一电感L1、第三去耦电容C32、第四去耦电容C33。+3.3V电源转化电路包括第五去耦电容C1、第二芯片U1、第六去耦电容C2。第一去耦电容C30的正极分别与第二去耦电容C31一端以及第一芯片U12（即芯片LM2576-5）的1脚连接于+9v电源输入，第一去耦电容C30的负极与第二去耦电容C31另一端均接地。第一芯片U12的2脚与第一二极管D2的负极、第一电感L1的一端连接；第一芯片U12的4脚分别与第一电感L1的另一端、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叶片多参数测量控制电路，其特征在于，包括电源模块、发光电路模块、光电转换模块、模数转换模块、光学系统、红外测温模块、单片机模块、串口通信模块、液晶显示模块；电源模块对每个电路模块进行供电，光电转换模块与模数转换模块连接，光学系统设于红外测温模块之前，单片机模块分别与发光电路模块、红外测温模块，模数转换模块、通信模块、液晶显示模块电连接。

【技术特征摘要】
1.一种叶片多参数测量控制电路，其特征在于，包括电源模块、发光电路模块、光电转换模块、模数转换模块、光学系统、红外测温模块、单片机模块、串口通信模块、液晶显示模块；电源模块对每个电路模块进行供电，光电转换模块与模数转换模块连接，光学系统设于红外测温模块之前，单片机模块分别与发光电路模块、红外测温模块，模数转换模块、通信模块、液晶显示模块电连接。2.根据权利要求1所述的叶片多参数测量控制电路，其特征在于，所述电源模块包括+9v转换+5v电路及+5v转换+3.3v电路。3.根据权利要求1所述的叶片多参数测量控制电路，其特征在于，所述发光电路模块包括两个电路结构相同的第一LED驱动电路和第二LED驱动电路；LED驱动电路包括LED驱动芯片和LED，LED驱动芯片的使能端与单片机模块连接；第一LED驱动电路中的LED发出650nm波长，第二LED驱动电路中的LED发出940nm波长。4.根据权利要求1或2或3所述的叶片多参数测量控制电路，其特征在于，所述光电转换模块包括光电转换芯片、二极管、变阻器、去耦电容及相关的电阻；所述光电转换芯片的输出端经电阻连接变阻器的一端，变阻器的另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡怀雯，
申请(专利权)人：湖南机电职业技术学院，
类型：新型
国别省市：湖南,43