手持叶绿素仪的电路设计系统硬件设计整体框。该系统由微控制器、光源驱动电路、信号采集调理滤波电路、输入输出设备等部分组成。信号采集前置放大和滤波电路如图3所示。本文选用了硅光电检测器，硅光电检测器的光谱范围是300—1100nIn，覆盖了两个光源650nm和940nm的发光光谱范围。硅光电检测器在零偏置模式下输出短路光电流与人射光强呈线性关系旧]。同时，设计了电流转电压的前置互阻放大电路，把电流输出转成电压输出。输出电压信号通过有源一阶低通滤波器接到12位A／D的输入端。因为光电流的短路光电流非常小，因此前置放大电路中的运算放大器要选择输入偏置电流非常小的运算放大器，本文选用了r11I公司的OPA4340，输入偏置电流在p*。微控制器通过A／D采集到光强信号，并通过内部模型公式计算出测量点sPAD值，通过液晶屏显示出来，并把测量数据存储到FLASH存储器中。光源驱动电路，如图4所示。开关为模拟控制开关，由微控制器的L／O口控制。每次测量时，微控制器按照固定时序分别点亮两个LED，同时控制每次测量的放大倍数。因为不同光源透过叶片后的光强度不同，同样的放大倍数将导致测量误差过大，所以通过模拟开关控制放大电路反馈电阻值，来调节放大倍数以提高测量精度。每次结束后，测量值自动存储在FLAsH存储器中，可以通过键盘控制，进行删除、查看、上下翻、上传数据等操作。本文设计的叶绿素计通过串口实现与上位机通讯。所有测量完成后，可通过上传功能把测量结果上传到上位机进行分析和处理。
3手持叶绿素计的系统软件设计系统软件设计的主流程。系统上电后首*行各模块初始化设置，包括时钟槐块气液晶模块、A／D模块等，通过A／D模块采集系统供电电压来判断电池电量是否充足。电池的输出电压随电量减少而减少，当电压减少到一定值时，会使系统电源电路部分稳压输出减小，进而影响到光源的恒定性，因此当电量不足，提示系统需要充电，请关机。系统电量充足则显示开机欢迎界面，并显示操作菜单界面，操作包括标定、测量、数据查看、上传数据、背光灯开启关闭5项功能。通过判断输入的键值系统执行相应子程序，完成子程序后，系统重新显示菜单界面，已准备进行下一次操作。
4手持叶绿素仪的机械结构设计机械结构示意，整个仪表设计了塑料外壳，轻便结实。仪表底部是串口通讯接口，仪表表面有贴膜键盘，zui上面是液晶屏显示窗口。光纤出口处，设计了一个塑料夹具，夹具*有1个支撑杆，保证光源垂直照射到检测器面上。夹具内嵌入硅光电检测芯片。在光纤出口处和检测器中间有1个黑色密闭橡胶遮光罩，可以减少环境杂散光影响测量结果，同时可以保护叶片在测量时不被损害。整体机械结构设计简单实用，操作方便。
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