电子产品世界

2.2 性能要求

光电传感器对叶片叶绿素含量采集需要较高的ADC精度，对噪声干扰的消除能力强；考虑到环境的影响，因此需要温度传感器来测知环境温度和实时时钟提供时间信息供检测者实验参考；由于外部使用环境，需要设计的便携性，利于农林工作者随时随地采样数据；在满足要求条件下，控制成本为大面积推广提供条件。

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理

本设计采用波长为红光区域（峰值波长650nm）和红外线区域（峰值波长940nm）的已知光源照射叶片，叶绿素对红光区域光强吸收较高且不受胡萝卜素影响， 对红外线区域光强的吸收极低。利用TI公司的OPT101单片光电二极管采样透射光数据，通过单片机对采样数据进行A / D处理，分析两种波长光的透射值，通过相应计算方式，即可得出叶片叶绿素含量相对值的测量结果。此设计采用先进的光电传感器，结合了生物、化学等知识，涉及多科学领域，涵盖知识面广。系统硬件结构框图如图2所示。

图2 系统硬件结构框图

3.2 硬件平台选用及资源配置

本设计以AVR单片机系列中的ATmega16L作为测量仪的控制核心，结合OPT101单片光电二极管芯片实现叶绿素含量参数测定的基本功能。本测量仪还将使用温度芯片DS18B20、时钟芯片DS1302测量温度及时间，以供测量者参考使用,并在LCD和键盘的辅助下，使设计易于操控更具人性化。本次设计的检测仪还采用了微型热敏打印机,可以即时打印数据,使设计更具实用性。利用ATmega16的丰富的外设，使用片内E²PROM存储即时数据，防止意外掉电的数据丢失。以较低的价格方便地实现叶绿素含量的测量记录。

3.3系统软件架构

设计检测仪包括单片机最小系统、液晶显示屏、按键、打印机等。本设计采用40只引脚DIP封装的ATmega16L作为主控芯片，搭建简单的最小系统：包括电源整流电路、温度测量电路、实时时钟电路、可扩展的RS232/RS485通信电路、液晶显示屏接口电路、光电传感器接口电路、外部高精度近14位AD转换器电路、工作状态指示电路、蜂鸣警报电路。

液晶显示屏为金鹏电子C系列中文显示模块，蓝底白字显示，单片机使用液晶显示屏通信子程序与液晶显示屏串行通信，通信速率可灵活设置，通信速率以液晶显示屏能清晰显示且没有乱码为准，液晶显示屏可以实时显示操控方法和测量结果，给出操作提示，方便找到稳定的测量值进行记录或储存，以及仪器操作。

按键为独立轻触按键，通过单片机内部的按键扫描子程序判断按键是否被按下或弹起，以控制测量进行、数据存储、数据浏览等操作。通过对流程的精确控制，在不增加操作复杂度的基础上，设计出了最少按键的解决方案。

检测仪包含多种功能，需要将这些功能全部融合，互不冲突，既要考虑率整体的性能，又要多方面考虑各模块工作情况，需要多次调整和调试，经过上百次的软件和硬件调试，是最终的作品到达最佳状态，完成设计。

关键词： ATmega16L DS18B20 DS1302 E2PROM 叶绿素光电检测仪