光合有效辐射检测系统的设计

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目 录

第一章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 国内外研究现状分析 2

1.2.1国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 2

1.3 论文主要内容 3

第二章 光合有效辐射测量理论基础 3

2.1 光合有效辐射基本定义 3

2.1.1 光合有效辐射定义 3

2.1.2 光合有效辐射表达方式 3

2.2 光合有效辐射测量原理 4

2.3 光合有效辐射与光照度联系 5

2.4光度量 6

2.5 常用的光电传感器 7

第三章 检测系统总体设计 7

3.1 检测系统总体结构 7

3.2 硬件系统设计方案 8

3.3软件系统设计方案 8

第四章 检测系统硬件设计 9

4.1单片机最小系统 9

4.1.1 STC89C51单片机 9

4.1.2 复位电路 10

4.1.3 晶振电路 11

4.1.4 电源电路 11

4.2 光照采集部分 12

4.2.1 光敏电阻 12

4.2.2 滤光片 12

4.2.3 ADC0804 模数转换器 13

4.3显示电路 14

4.4 原理图 14

第五章 检测系统软件设计 15

5.1设计思路与框图 15

5.2 ADC子程序 16

5.3 数据处理程序 16

5.4 显示子程序 17

5.5 仿真 17

第六章 调试与数据分析 18

6.1调试 18

6.2数据分析 19

第七章 总结 21

参考文献 22

致谢 23

光合有效辐射检测系统的设计

蔡俊丽

，China

Abstract：The paper designed a detection system of photosynthetically active radiation was based on SCM.This system used photoresistance with ADC0804 to collects the photosynthetically active radiation and converts signal,used STC89C51 as control unit to processing and display signal,realized the function of detecting and displaying photosynthetic effective radiation.This paper also detailedly introduced the hardware part and software part. The hardware part gave the specific design and the implementation scheme,the softwave part introduced the overall design and designed about subroutines. The system realized the function of detecting and displaying photosynthetic effective radiation.

Key words: photosynthetically active radiation SCM detection system

第一章 绪论

光合有效辐射不仅仅对农业生产和植物群落的生长有重要影响，同时也是海洋、植物生态系统等众多生态系统的重要生产量来源，土壤内碳元素的固定和作物生长模拟研究中的关键因素，同时也作为研究陆地和海洋等生态系统中CO₂循环的核心要点，准确得检测光合有效辐射对于研究地球自然环境、农作物生长 ，以及监测全球气候学变化等方面都具有很大作用。但是目前国内在光合有效辐射的准确方面还存在不足，因此有效检测光合有效辐射成为我们面前的重要问题。

• 1. 课题背景及意义

辐射是一种现象，表征的是物体（太阳、大气、地球等）通过电磁波（electromagnetic wave）的形式向外界传递和输送能量，对于任意一种物体而言，只要它的绝对温度不是小于等于零度的，那它都能通过电磁波的方式向外界发射和接收能量，这也是物质的一个特性。辐射按照波长可以分为两种，一种是长波辐射（波长大于300nm），另一种是短波辐射（波长小于 300nm），太阳向外界发射辐射能的方式主要是短波的形式，而地球和大气的主要辐射传输方式则是长波辐射的方式。太阳发出的辐射作为维持地球生命活动所必要能量得最首要来源，地球外表接受的太阳光辐射已经是保持地球气候系统稳定得主要能源，它也是地球气候系统中发生的种种生命活动和物理反应过程能有序进行的根本驱动。造成气候不一样的原因本质是因为到达不同地区的太阳辐射的不同，影响大气动力学和热力学过程的关键原因也是到达地球表面到的太阳辐射的改变，因此，可以说太阳辐射是驱使大气层发生运动的重要原因，而关于太阳辐射的科研当然也就成为全球气候的系统甚至全球研究的重要方面，光合有效辐射属于太阳辐射，并且是其中很重要的一部分，对它的研究也是至关重要。总辐射（global radiation）指的是能到达地面，而且波长在290-4000nm的是太阳辐射，总辐射内的太阳辐射又可以依据不同的波段长度，将其进一步划分为：紫外辐射（ultraviolet radiation）、光合有效辐射（photosynthetically active radiation）以及红外辐射（infrared ultraviolet radiationradiation）。紫外辐射的波长处于290nm - 400nm的范畴中，光合有效辐射则是400nm - 700nm，红外辐射则是700nm - 4000nm。可以看出光合有效辐射指的是波长为 400nm－700nm 的太阳辐射。

光合有效辐射不只是作为太阳光辐射的局部辐射存在，还是可以发生光合作用的一部分辐射，对于植物的干物质产生所需能源是一个重要组成部分。同时光合有效辐射作为对全球气象有严重影响的资源之一，也是研究光合作用对农作物生长的潜在生产力和产量，以及对于模拟研究土壤碳的固定所必须要的根本材料。 另外一方面，光合有效辐射也是在水循环（Water circulation）过程中控制生物的蒸腾作用（transpiration）的主要因子，更是模拟研究农作物和生物的产量所必需的重要参数。

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