氮素是植物生长发育的重要营养元素之一,植物氮素检测仪器的开发尤为重要。本文使用565nm、760nm光波段组成的归一化差异绿度指数(Normalized Difference Greenness Index,NDGI)指标,开发了一款便携式叶片氮含量光学检测仪器。论文主要研究和取得的成果如下:1)系统硬件主要包括信号获取单元、主控单元、通信单元、支持单元和电源单元。该系统基于STM32F373RCT6主控芯片设计,使用锂电池供电,通过光源驱动电路点亮LED照射叶片,叶片反射光由硅光电池接收,利用I-V转换电路和调理电路将信号送入主控芯片SDADC模块,进行氮含量检测。配置实时时钟、存储、显示等支持电路完善仪器功能,使用串口模块和蓝牙模块与上位机交互。2)系统软件包括单片机程序、电脑端Windows窗体应用程序和手机端APP程序三部分。单片机程序使用菜单引导,包含测量、浏览、删除等功能。电脑端和手机端软件采用数据传输单元和数据显示单元等建立数据管理功能。3)系统对硬件设备和上位机软件进行了测试。硬件设备测试包含电源、通信、存储等主要模块测试;上位机软件测试包括数据交互、数据显示等功能测试。测试结果表明上位机和下位机功能执行正常。通过N-PEN N110仪器进行间接标定实验,并将标定结果输入下位机程序,并利用N-PEN N110仪器和本文叶片测氮仪对叶片含氮量进行测定。两种装置氮含量数据R2指标为0.984,相关性较高,平均误差为6.54%,对同一位置氮含量测量十次,数据最大差值为0.384%,占总体比例小,数据平均值为12.4119%,实验标准差为0.121%,表明论文开发的便携式叶片光学测氮样机实现了基于无损光谱技术对叶片氮含量的快速检测功能,满足应用需求。