CN105738366A - 活体植物叶片气孔成像观测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活体植物叶片气孔成像观测仪。本发明中的电源模块用于给整个系统提供电能；4.3寸电容触摸屏通过排线连接至MCU最小系统模块，用于实现人机交互；时钟模块连接至MCU最小系统模块，用于为整个系统提供时间基准；电压检测模块，输入端为电源模块中的铅蓄电池，输出端连接至MCU最小系统模块的AD接口，用于检测电源模块中的铅蓄电池的剩余电量；舵机遮光模块连接至MCU最小系统模块的PWM接口，用于控制遮光板的转向。本发明实现了严格意义上的活体植物叶片气孔图像得观测，即在叶片不脱离植物本体且进行正常光合作用的同时获取叶片气孔图像。

Description

活体植物叶片气孔成像观测仪

技术领域

本发明涉及一种活体植物叶片气孔成像观测仪，尤其是涉及一种在不影响植物叶片正常生理活动的同时，获取植物叶片的气孔图像的观测仪。

背景技术

当今，全球气候变化问题日益突出。森林作为陆地生态系统的主体，具有可重复再生的特性，有碳源和碳汇的双重作用，尤其是碳汇功能，不仅能极大地缓解气候变暖趋势，而且能有效的抵消CO₂排放，促进碳在地球生态体系中的平衡。通过森林碳汇抵消CO₂排放已成为国际气候公约的重要内容，受到世界各国政府和科学家的广泛关注。近年来，我国空气质量退化较快，仅雾霾一项指标就呈范围扩大和持续时间延长的趋势，已成为引起民众身体健康恐慌的严重社会问题。改善空气质量成为我国各级政府的重要工作目标。植物在其生长发育过程中，其各种重要的生理生化活动都与气孔运动息息相关，所以对植物气孔的研究显得十分重要。

目前现有观测叶片气孔的装置或方法，都无法在不影响植物正常生理的同时准确观测到植物叶片气孔。目前观测气孔的方法大致有四种，一种是撕取叶片表皮组织，制成标本在生物显微镜下观测，该方法以“暴力”方式中断了叶片正常生理活动，另一种是将叶片从植物体上摘下，在实验室中用显微镜扫描的方式实现气孔的观测，该方法虽然不破坏叶片组织，但也终止了叶片的正常生理活动，而且由于叶片脱离了植物体叶片上的气孔随着时间的变化趋于闭合，导致观测结果不准确；第三种方法是使用气度计定量检测气孔开合度，该方法虽不用将叶片从植物体上摘下，但是气度计的夹具影响了植物叶片正常进行光合作用，同样会导致测量结果不准确；第四种方法用电子显微镜观测，虽然该方法能够实现活体植物的气孔观测，但是却影响了植物正常的光合作用，且观测植物大小受限，观测地点受限，且不利于户外长期工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种在不影响植物叶片正常生理活动的同时，获取植物叶片的气孔图像的装置，用于实现在植物叶片进行正常光合作用的同时，获取叶片气孔图像，便于图像处理，且观测植物大小、地点不受限制，观测时间较长。

本发明采用的技术方案是：

本测量仪包括：电源模块、MCU最小系统模块、系统内存扩展模块、SD卡存储模块、时钟模块、4.3寸电容触摸屏接口模块、电压检测模块、舵机遮光模块、摄像头接口模块等。电源模块用于给整个系统提供电能；4.3寸电容触摸屏通过排线连接至MCU最小系统模块，用于实现人机交互；时钟模块连接至MCU最小系统模块，用于为整个系统提供时间基准；电压检测模块，输入端为电源模块中的铅蓄电池，输出端连接至MCU最小系统模块的AD接口，用于检测电源模块中的铅蓄电池的剩余电量；舵机遮光模块连接至MCU最小系统模块的PWM接口，用于控制遮光板的转向；SD卡存储模块连接至MCU最小系统模块的SDIO接口，用于保存拍摄的叶片气孔图像；系统内存扩展模块连接至MCU最小系统模块的FSMC接口，用于为系统扩展内存空间；摄像头模块连接至MCU最小系统模块的IIC接口和GPIO接口。

所述的电源模块提供+3.3V、+5V电压。

所述的电源模块包括三个稳压芯片U1、U2、U3、一个12V接插口P2、一个铅蓄电池接插口P1、一个USB接口、一个钥匙开关接口P3、两个单刀双掷开关S1、S2、一个电源指示灯接口P4、两个TVS管D2、D4、两个防接反二极管D1、D3、三个可恢复保险丝F1、F2、F3、一个续流二极管D5、五个钽电容C1、C2、C9、C11、C12、七个瓷片电容C3、C4、C5、C8、C10、C13、C14、七个电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、一个功率电感L1、两个电解电容C6、C7。12V接插口P2一端接钥匙开关接口P3的一端，另一端接地，钥匙开关接口P3的另一端接单刀双掷开关S1的第三引脚、可恢复保险丝F2的一端，单刀双掷开关S1的第一引脚悬空不接，单刀双掷开关S1的第二引脚接可恢复保险丝F1的一端，可恢复保险丝F1的另一端接TVS管D2的阴极、防接反二极管D1的阳极，TVS管D2的阳极接地，防接反二极管D1的阴极接钽电容C2的正极、瓷片电容C4的一端、稳压芯片U1的第一引脚，钽电容C2的负极、瓷片电容C4的另一端接地，稳压芯片U1的第二引脚接电阻R1的一端并至地，电阻R1的另一端、钽电容C1的负极、瓷片电容C3的一端并至地，钽电容C1的正极接瓷片电容C3的另一端并引出一个+5V电压端子，可恢复保险丝F2的另一端接TVS管D4的阴极、防接反二极管D3的阳极，TVS管D4的阳极接地，防接反二极管D3的阴极接电解电容C6的正极、瓷片电容C5的一端、稳压芯片U2的第一引脚，电解电容C6的负极接瓷片电容C5的另一端、电阻R2的一端、稳压芯片U2的第三引脚并至地，电阻R2的另一端接稳压芯片U2的第五引脚，稳压芯片U2的第二引脚接续流二极管D5的阴极、功率电感L1的一端，续流二极管D5的阳极接电解电容C7的负极、瓷片电容C8的一端并至地，功率电感L1的另一端接电解电容C7的正极、瓷片电容C8的另一端、稳压芯片U2的第四引脚、单刀双掷开关S2的第一引脚，USB接口的第一引脚接单刀双掷开关S2的第三引脚，第二、三引脚悬空不接，第四引脚接地，单刀双掷开关S2的第二引脚接可恢复保险丝F3的一端，可恢复保险丝F1的另一端接钽电容C9的正极、瓷片电容C10的一端、稳压芯片U3的第三引脚，钽电容C9的负极接瓷片电容C10的另一端、稳压芯片U3的第一引脚、钽电容C12的负极、瓷片电容C13的一端、电阻R6、R7的一端并至地，钽电容C12的正极接瓷片电容C13的另一端、稳压芯片U3的第二引脚、电阻R3、R5的一端并引出+3.3V模拟电压端子，电阻R3、R5的另一端连接一起并接钽电容C11的正极、瓷片电容C14的一端、电阻R4的一端并引出+3.3V数字电压端子，电阻R4的另一端接电源指示灯接口P4的第一引脚，电源指示灯接口P4的第二引脚接钽电容C11的负极、瓷片电容C14的另一端、电阻R6、R7的另一端并至地。铅蓄电池接插口P1的第一引脚接铅蓄电池的正极，第二引脚接地。所述电源模块U1型号为LM7805V，U2型号为LM2596-5V，U3型号为LM1117-3.3V。

所述的MCU最小系统模块包括一个直插晶振Y1、一个无源四脚晶振U4、一个硬件看门狗芯片U7、一个按键S3、一个二位拨码开关S4、一个JTAG接口、一个钽电容C36、一个MCU芯片U5、二十一个瓷片电容C59、C15、C16、C19、C20、C21、C22、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C37、C38、十一个电阻R9、R10、R13、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22。直插晶振Y1的一端接瓷片电容C15的一端、MCU芯片U5的第八引脚，直插晶振Y1的另一端接瓷片电容C16的一端、MCU芯片U5的第九引脚，瓷片电容C15的另一端接瓷片电容C16的另一端并至地，无源四脚晶振U4的第四、第二引脚分别接地，无源四脚晶振U4的第一引脚接瓷片电容C19的一端、电阻R9的一端、MCU芯片U5的第二十三引脚，电阻R9的另一端接瓷片电容C20的一端、无源四脚晶振U4的第三引脚、MCU芯片U5的第二十四引脚，瓷片电容C19的另一端接瓷片电容C20的另一端并至地，钽电容C27的正极接3.3V模拟电压端、瓷片电容C15的一端、电阻R11、R12的一端、微处理器U3的第三十二、三十三引脚，钽电容C36的正极接+3.3V模拟电压端子、瓷片电容C37的一端、电阻R13的一端、MCU芯片U5的第三十二、三十三引脚，钽电容C36的负极接瓷片电容C37的另一端至地，电阻R13的另一端接+3.3V数字电压端子、瓷片电容C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35的一端、MCU芯片U5的的第十七、第三十九、第五十二、第六十二、第七十二、第八十四、第九十五、第一百零八、第一百二十一、第一百三十一、第一百四十四引脚，瓷片电容C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35的另一端至地，电阻R20的一端接MCU芯片U5的第一百三十八引脚，电阻R20的另一端接二位拨码开关S4的第一、第二引脚，二位拨码开关S4的第四引脚接瓷片电容C38的一端，瓷片电容C38的另一端接二位拨码开关S4的第三引脚并至地，电阻R21的一端接地，另一端接MCU芯片U5的第四十八引脚，JTAG接口的第一、第二引脚接+3.3V数字电压端子、瓷片电容C24的一端、瓷片电容C59的一端,、电阻R15、R16、R17、R19的一端，瓷片电容C24、C59的另一端接地，电阻R15、R16、R17、R19的另一端分别接MCU芯片U5的第一百三十四、第一百一十、第一百零五、第一百三十三引脚、JTAG接口U8的第三、第五、第七、第十三引脚，电阻R18一端接地，电阻R18的另一端接MCU芯片U5的第一百零九引脚、JTAG接口U8的第九引脚，JTAG接口U8的第十五引脚接MCU芯片U5的第二十五引脚、硬件看门狗芯片U7的第一引脚，JTAG接口U8的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四、第十六、第十八、第二十引脚接电阻R22的一端，电阻R22的另一端接地，硬件看门狗芯片U7的第二引脚接地，第三引脚接电阻R10的一端、按键S3的一端、瓷片电容C22的一端，电阻R10的另一端接+3.3V数字电压端子，按键S3的另一端接瓷片电容C22的另一端并至地，硬件看门狗芯片U7的第四引脚接MCU芯片U5的第五引脚，硬件看门狗芯片U7的第五引脚接瓷片电容C21的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C21另一端接地。所述的MCU最小系统模块U5型号为STM32F103ZET6，U7型号为TPS3823-3.3。

所述的系统内存扩展模块包括一个1MB的静态存储芯片U6、一个电阻R8、两个瓷片电容C17、C18。静态存储芯片U6的第一、第二、第三、第四、第五、第十八、第十九、第二十、第二十一、第二十二、第二十三、第二十四、第二十五、第二十六、第二十七、第四十二、第四十三、第四十四、第二十八引脚分别接MCU芯片U5的第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第五十、第五十三、第五十四、第五十五、第五十六、第五十七、第八十七、第八十八、第八十九、第九十、第八十、第八十一、第八十二引脚，静态存储芯片U6的第六引脚接电阻R8的一端、MCU芯片U5的第一百二十五引脚，电阻R8的另一端接+3.3V数字电压端子，静态存储芯片U6的第十一引脚接瓷片电容C17的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C17的另一端接静态存储芯片U6的第十二引脚并至地，静态存储芯片U6的第七、第八、第九、第十、第十三、第十四、第十五、第十六、第二十九、第三十、第三十一、第三十二、第三十五、第三十六、第三十七、第三十八引脚分别接MCU芯片U5的第八十五、第八十六、第一百一十四、第一百一十五、第五十八、第五十九、第六十、第六十三、第六十四、第六十五、第六十六、第六十七、第六十八、第七十七、第七十八、第七十九引脚，静态存储芯片U6的第十七引脚接MCU芯片U5的第一百一十九引脚，静态存储芯片U6的第三十三引脚接瓷片电容C18的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C18的另一端接静态存储芯片U6的第三十四引脚并至地，静态存储芯片U6的第三十九引脚接MCU芯片U5的第一百四十一引脚，静态存储芯片U6的第四十引脚接MCU芯片U5的第一百四十二引脚，静态存储芯片U6的第四十一引脚接MCU芯片U5的一百一十八引脚。所述的系统内存扩展模块U6型号为IS61WV51216BLL。

所述的SD卡存储模块包括一个TF卡插座、六个电阻R24、R25、R26、R27、R28、R29、三个瓷片电容C39、C40、C43。电阻R24、R25、R26、R27、R28一端接+3.3V数字电压端子、瓷片电容C39的一端，瓷片电容C39的另一端接地，电阻R24、R25、R26、R27、R28的另一端分别接TF卡插座的第三、第二、第一、第八、第七引脚、MCU芯片U5的第一百一十六、第一百一十二、第一百一十一、第九十九、第九十八引脚，TF卡插座的第五引脚接MCU芯片U5的第一百一十三引脚，TF卡插座的第四引脚接+3.3V数字电压端子、瓷片电容C43的一端，瓷片电容C43的另一端接TF卡插座的第六引脚至地，TF卡插座的第十、第十一、第十二、第十三引脚接地，TF卡插座的第九引脚接电阻R29的一端、MCU芯片U5的第九十七引脚，电阻R29的另一端接瓷片电容C40的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C40的另一端接地。

所述的时钟模块包括一个直插晶振Y2、一个纽扣电池BT1、两个瓷片电容C45、C46、三个电阻R44、R45、R46、一个时钟芯片U10。时钟芯片U10的第一引脚接瓷片电容C45的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C45的另一端接地，直插晶振Y2的一端接时钟芯片U10的第二引脚，另一端接时钟芯片U10的第三引脚，时钟芯片U10的第四引脚接地，时钟芯片U10的第五、第六、第七引脚分别接电阻R44、R45、R46的一端、MCU芯片U5的第三、第二、第一引脚，电阻R44、R45、R46的另一端均接+3.3V数字电压端子，时钟芯片U10的第八引脚接纽扣电池BT1的正极、瓷片电容C46的一端，纽扣电池BT1的负极接瓷片电容C46的另一端并至地。所述的时钟模块U10型号为DS1302。

所述的4.3寸电容触摸屏接口模块包括一个34针的接插口U11、三个瓷片电容C56、C57、C58。接插口U11第一、第二、第三、第四、第五引脚分别接MCU芯片U5的第一百二十七、第五十六、第一百一十九、第一百一十八、第二十五引脚，接插口U11的第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八、第十九、第二十、第二十一引脚分别接MCU芯片U5的第八十五、第八十六、第一百一十四、第一百一十五、第五十八、第五十九、第六十、第六十三、第六十四、第六十五、第六十六、第六十七、第六十八、第七十七、第七十八、第七十九引脚，接插口U11的第二十二引脚接地，第二十三引脚接MCU芯片U5的第四十七引脚，第二十四引脚接瓷片电容C56的一端、+3.3V数字电压端子，第二十五引脚接瓷片电容C57的一端、+3.3V数字电压端子，第二十六、第二十七引脚接地，第二十七引脚接瓷片电容C58的一端、+5V电压端子，第二十九、第三十、第三十一、第三十三、第三十四引脚分别接MCU芯片U5的第四十二、第四十三、第四十四、第四十、第四十一引脚，U11的第三十二引脚悬空，瓷片电容C57的另一端接地，瓷片电容C57、C58的另一端接地。

所述的电压检测模块包括一个光耦U12、一个限幅二极管D9、一个NPN三极管Q2、一个PNP三极管Q1、九个电阻R23、R30、R31、R32、R33、R34、R37、R38、R39、三个瓷片电容C41、C42、C44。光耦U12的第一引脚接电阻R31、R32的一端，电阻R31的另一端接MCU芯片U5的第四引脚，电阻R31的另一端接光耦U12的第二引脚并至地，光耦U12的第三引脚接电阻R34的一端，电阻R34的另一端接电阻R37的一端、三极管Q2第二引脚，电阻R37的另一端接地，光耦U12的第四引脚接瓷片电容C42的一端、+5V电压端子，瓷片电容C42的另一端接地，三极管Q2第一引脚接地，三极管Q2第三引脚电阻R23、R30的一端，电阻R23的另一端接铅蓄电池接插口P1的第一引脚、三极管Q1的第一引脚，电阻R30的另一端接三极管Q1的第二引脚，三极管Q1的第三引脚接电阻R33的一端，电阻R33的另一端接电阻R38、R39的一端，电阻R39的另一端接地，电阻R38的另一端接瓷片电容C44的一端、限幅二极管D9的阳极、MCU芯片U5的第三十五引脚，瓷片电容C44的另一端接地，限幅二极管D9的阴极接瓷片电容C41的一端、+3.3V模拟电压端子，瓷片电容C41的另一端接地。所述的电压检测模块U12型号为TLP521。

所述的舵机遮光模块包括一个光耦U13、一个插接口P8、两个电阻R40、R41、一个钽电容C50、三个瓷片电容C49、C51、C52。光耦U13的第一引脚悬空，第二引脚接电阻R40的一端，电阻R40的另一端接MCU芯片U5的四十六引脚，光耦U13的第三引脚接地，第四引脚悬空，第五引脚接地，第六引脚接电阻R41的一端、插接口P8的第二引脚，电阻R41的另一端接瓷片电容C52的一端、+5V电压端子，瓷片电容C52的另一端接瓷片电容C49的一端并至地，瓷片电容C49的另一端接+5V电压端子，光耦U13的第七引脚悬空，

插接口P8的第一引脚接地，第三引脚接钽电容C50的正极、瓷片电容C51的一端，钽电容C50的负极接瓷片电容C51的另一端至地。所述的舵机遮光模块U13型号为6N137。

所述的摄像头接口模块包括一个插接口P9、三个电阻R52、R53、R54、一个瓷片电容C54。插接口P9的第一引脚接瓷片电容C54的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C54的另一端接地，插接口P9的第二、第四、第六、第八、第十、第十二、第十四、第十六引脚分别接MCU芯片U5的第一百三十九、第一百四十、第六十九、第七十、第七十三、第七十四、第七十五、第七十六引脚，插接口P9的第三、第五、第七、第十一、第十三、第十五引脚分别接MCU芯片U5的一百三十三、第一百三十二、第一百二十九、第三十四、第一百三十五、第一百三十四引脚，插接口P9的第九引脚悬空，第十七引脚接电阻R52的一端，电阻R52的另一端接MCU芯片U5的第一百二十八引脚，插接口P9的第十九引脚接地，第十八引脚分别接电阻R54、MCU芯片U5的第一百三十六引脚，插接口P9的第二十引脚接R53的一端、MCU芯片U5的一百三十七引脚，电阻R54、R53的另一端均接+3.3V数字电压端子。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：本发明实现了严格意义上的活体植物叶片气孔图像得观测，即在叶片不脱离植物本体且进行正常光合作用的同时获取叶片气孔图像；本发明具有操作简单，可通过触摸屏实现对仪器的操作，且在完成仪器参数设置后，无需工作人员在场，仪器会自动获取叶片气孔图像并存储；本发明设计为便携式，供电方式采用铅蓄电池与太阳能电池板相结合的供电方式，可方便更换不同观测地点，有利于长期观测。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2—图3为电源模块的硬件电路图；

图4—图8为MCU最小系统模块硬件电路图；

图9为系统内存扩展模块硬件电路图；

图10为SD卡存储模块硬件电路图；

图11为时钟模块硬件电路图；

图12为4.3寸电容触摸屏接口模块硬件电路图；

图13为电压检测模块硬件电路图；

图14为舵机遮光模块硬件电路图；

图15为摄像头接口模块硬件电路图；

图16为本观测仪与机械部分配合结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所示，本测量仪包括：电源模块、MCU最小系统模块、系统内存扩展模块、SD卡存储模块、时钟模块、4.3寸电容触摸屏接口模块、电压检测模块、舵机遮光模块、摄像头接口模块等。电源模块用于给整个系统提供电能；4.3寸电容触摸屏通过排线连接至MCU最小系统模块，用于实现人机交互；时钟模块连接至MCU最小系统模块，用于为整个系统提供时间基准；电压检测模块，输入端为电源模块中的铅蓄电池，输出端连接至MCU最小系统模块的AD接口，用于检测电源模块中的铅蓄电池的剩余电量；舵机遮光模块连接至MCU最小系统模块的PWM接口，用于控制遮光板的转向；SD卡存储模块连接至MCU最小系统模块的SDIO接口，用于保存拍摄的叶片气孔图像；系统内存扩展模块连接至MCU最小系统模块的FSMC接口，用于为系统扩展内存空间；摄像头模块连接至MCU最小系统模块的IIC接口和GPIO接口。系统开机后，通过对机箱上触摸屏的操作实现仪器设置；点击调焦按钮后，舵机控制遮光板会自动动作遮蔽叶片，此时仪器会实时采集图像，待调焦完毕后，操作触摸屏退出调焦界面，进入图像采集界面，设置图像采集的间隔时间后，仪器就会每隔该时间间隔获取一次叶片气孔图像，并以BMP格式保存至TF卡中，保存的文件名为当前时间的小时、分钟，保存在以当前的年、月、日命名的文件夹中。

如图2—图3所示，电源模块包括三个稳压芯片U1、U2、U3、一个12V接插口P2、一个铅蓄电池接插口P1、一个USB接口、一个钥匙开关接口P3、两个单刀双掷开关S1、S2、一个电源指示灯接口P4、两个TVS管D2、D4、两个防接反二极管D1、D3、三个可恢复保险丝F1、F2、F3、一个续流二极管D5、五个钽电容C1、C2、C9、C11、C12、七个瓷片电容C3、C4、C5、C8、C10、C13、C14、七个电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、一个功率电感L1、两个电解电容C6、C7。12V接插口P2一端接钥匙开关接口P3的一端，另一端接地，钥匙开关接口P3的另一端接单刀双掷开关S1的第三引脚、可恢复保险丝F2的一端，单刀双掷开关S1的第一引脚悬空不接，单刀双掷开关S1的第二引脚接可恢复保险丝F1的一端，可恢复保险丝F1的另一端接TVS管D2的阴极、防接反二极管D1的阳极，TVS管D2的阳极接地，防接反二极管D1的阴极接钽电容C2的正极、瓷片电容C4的一端、稳压芯片U1的第一引脚，钽电容C2的负极、瓷片电容C4的另一端接地，稳压芯片U1的第二引脚接电阻R1的一端并至地，电阻R1的另一端、钽电容C1的负极、瓷片电容C3的一端并至地，钽电容C1的正极接瓷片电容C3的另一端并引出一个+5V电压端子，可恢复保险丝F2的另一端接TVS管D4的阴极、防接反二极管D3的阳极，TVS管D4的阳极接地，防接反二极管D3的阴极接电解电容C6的正极、瓷片电容C5的一端、稳压芯片U2的第一引脚，电解电容C6的负极接瓷片电容C5的另一端、电阻R2的一端、稳压芯片U2的第三引脚并至地，电阻R2的另一端接稳压芯片U2的第五引脚，稳压芯片U2的第二引脚接续流二极管D5的阴极、功率电感L1的一端，续流二极管D5的阳极接电解电容C7的负极、瓷片电容C8的一端并至地，功率电感L1的另一端接电解电容C7的正极、瓷片电容C8的另一端、稳压芯片U2的第四引脚、单刀双掷开关S2的第一引脚，USB接口的第一引脚接单刀双掷开关S2的第三引脚，第二、三引脚悬空不接，第四引脚接地，单刀双掷开关S2的第二引脚接可恢复保险丝F3的一端，可恢复保险丝F1的另一端接钽电容C9的正极、瓷片电容C10的一端、稳压芯片U3的第三引脚，钽电容C9的负极接瓷片电容C10的另一端、稳压芯片U3的第一引脚、钽电容C12的负极、瓷片电容C13的一端、电阻R6、R7的一端并至地，钽电容C12的正极接瓷片电容C13的另一端、稳压芯片U3的第二引脚、电阻R3、R5的一端并引出+3.3V模拟电压端子，电阻R3、R5的另一端连接一起并接钽电容C11的正极、瓷片电容C14的一端、电阻R4的一端并引出+3.3V数字电压端子，电阻R4的另一端接电源指示灯接口P4的第一引脚，电源指示灯接口P4的第二引脚接钽电容C11的负极、瓷片电容C14的另一端、电阻R6、R7的另一端并至地。铅蓄电池接插口P1的第一引脚接铅蓄电池的正极，第二引脚接地。所述电源模块U1型号为LM7805V，U2型号为LM2596-5V，U3型号为LM1117-3.3V。由于仪器长期工作在室外，为防止误碰电源开关按钮，本发明采用钥匙开关开启仪器；本发明为将工作易产生干扰源的设备单独供电，可有效减小对其他模块的干扰；TVS管D2、D4可防止外接电源瞬时电压过高对后续元器件的破坏；可恢复保险丝F1、F2、F3可实现对系统的过流过压保护。

如图4—图8所示，MCU最小系统模块包括一个直插晶振Y1、一个无源四脚晶振U4、一个硬件看门狗芯片U7、一个按键S3、一个二位拨码开关S4、一个JTAG接口、一个钽电容C36、一个MCU芯片U5、二十一个瓷片电容C59、C15、C16、C19、C20、C21、C22、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C37、C38、十一个电阻R9、R10、R13、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22。直插晶振Y1的一端接瓷片电容C15的一端、MCU芯片U5的第八引脚，直插晶振Y1的另一端接瓷片电容C16的一端、MCU芯片U5的第九引脚，瓷片电容C15的另一端接瓷片电容C16的另一端并至地，无源四脚晶振U4的第四、第二引脚分别接地，无源四脚晶振U4的第一引脚接瓷片电容C19的一端、电阻R9的一端、MCU芯片U5的第二十三引脚，电阻R9的另一端接瓷片电容C20的一端、无源四脚晶振U4的第三引脚、MCU芯片U5的第二十四引脚，瓷片电容C19的另一端接瓷片电容C20的另一端并至地，钽电容C27的正极接3.3V模拟电压端、瓷片电容C15的一端、电阻R11、R12的一端、微处理器U3的第三十二、三十三引脚，钽电容C36的正极接+3.3V模拟电压端子、瓷片电容C37的一端、电阻R13的一端、MCU芯片U5的第三十二、三十三引脚，钽电容C36的负极接瓷片电容C37的另一端至地，电阻R13的另一端接+3.3V数字电压端子、瓷片电容C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35的一端、MCU芯片U5的的第十七、第三十九、第五十二、第六十二、第七十二、第八十四、第九十五、第一百零八、第一百二十一、第一百三十一、第一百四十四引脚，瓷片电容C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35的另一端至地，电阻R20的一端接MCU芯片U5的第一百三十八引脚，电阻R20的另一端接二位拨码开关S4的第一、第二引脚，二位拨码开关S4的第四引脚接瓷片电容C38的一端，瓷片电容C38的另一端接二位拨码开关S4的第三引脚并至地，电阻R21的一端接地，另一端接MCU芯片U5的第四十八引脚，JTAG接口的第一、第二引脚接+3.3V数字电压端子、瓷片电容C24的一端、瓷片电容C59的一端,、电阻R15、R16、R17、R19的一端，瓷片电容C24、C59的另一端接地，电阻R15、R16、R17、R19的另一端分别接MCU芯片U5的第一百三十四、第一百一十、第一百零五、第一百三十三引脚、JTAG接口U8的第三、第五、第七、第十三引脚，电阻R18一端接地，电阻R18的另一端接MCU芯片U5的第一百零九引脚、JTAG接口U8的第九引脚，JTAG接口U8的第十五引脚接MCU芯片U5的第二十五引脚、硬件看门狗芯片U7的第一引脚，JTAG接口U8的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四、第十六、第十八、第二十引脚接电阻R22的一端，电阻R22的另一端接地，硬件看门狗芯片U7的第二引脚接地，第三引脚接电阻R10的一端、按键S3的一端、瓷片电容C22的一端，电阻R10的另一端接+3.3V数字电压端子，按键S3的另一端接瓷片电容C22的另一端并至地，硬件看门狗芯片U7的第四引脚接MCU芯片U5的第五引脚，硬件看门狗芯片U7的第五引脚接瓷片电容C21的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C21另一端接地。所述的MCU最小系统模块U5型号为STM32F103ZET6，U7型号为TPS3823-3.3。为防止系统程序在运行时跑飞，本发明加入硬件看门狗芯片U7，可有效处理系统偶尔跑飞。

如图9所示，系统内存扩展模块包括一个1MB的静态存储芯片U6、一个电阻R8、两个瓷片电容C17、C18。静态存储芯片U6的第一、第二、第三、第四、第五、第十八、第十九、第二十、第二十一、第二十二、第二十三、第二十四、第二十五、第二十六、第二十七、第四十二、第四十三、第四十四、第二十八引脚分别接MCU芯片U5的第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第五十、第五十三、第五十四、第五十五、第五十六、第五十七、第八十七、第八十八、第八十九、第九十、第八十、第八十一、第八十二引脚，静态存储芯片U6的第六引脚接电阻R8的一端、MCU芯片U5的第一百二十五引脚，电阻R8的另一端接+3.3V数字电压端子，静态存储芯片U6的第十一引脚接瓷片电容C17的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C17的另一端接静态存储芯片U6的第十二引脚并至地，静态存储芯片U6的第七、第八、第九、第十、第十三、第十四、第十五、第十六、第二十九、第三十、第三十一、第三十二、第三十五、第三十六、第三十七、第三十八引脚分别接MCU芯片U5的第八十五、第八十六、第一百一十四、第一百一十五、第五十八、第五十九、第六十、第六十三、第六十四、第六十五、第六十六、第六十七、第六十八、第七十七、第七十八、第七十九引脚，静态存储芯片U6的第十七引脚接MCU芯片U5的第一百一十九引脚，静态存储芯片U6的第三十三引脚接瓷片电容C18的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C18的另一端接静态存储芯片U6的第三十四引脚并至地，静态存储芯片U6的第三十九引脚接MCU芯片U5的第一百四十一引脚，静态存储芯片U6的第四十引脚接MCU芯片U5的第一百四十二引脚，静态存储芯片U6的第四十一引脚接MCU芯片U5的一百一十八引脚。所述的系统内存扩展模块U6型号为IS61WV51216BLL。瓷片电容C17、C18作为退耦电容，可有效防止电源端的电压剧烈波动。

如图10所示，SD卡存储模块包括一个TF卡插座、六个电阻R24、R25、R26、R27、R28、R29、三个瓷片电容C39、C40、C43。电阻R24、R25、R26、R27、R28一端接+3.3V数字电压端子、瓷片电容C39的一端，瓷片电容C39的另一端接地，电阻R24、R25、R26、R27、R28的另一端分别接TF卡插座的第三、第二、第一、第八、第七引脚、MCU芯片U5的第一百一十六、第一百一十二、第一百一十一、第九十九、第九十八引脚，TF卡插座的第五引脚接MCU芯片U5的第一百一十三引脚，TF卡插座的第四引脚接+3.3V数字电压端子、瓷片电容C43的一端，瓷片电容C43的另一端接TF卡插座的第六引脚至地，TF卡插座的第十、第十一、第十二、第十三引脚接地，TF卡插座的第九引脚接电阻R29的一端、MCU芯片U5的第九十七引脚，电阻R29的另一端接瓷片电容C40的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C40的另一端接地。瓷片电容C39、C40、C43作为退耦电容，可有效防止电源端的电压剧烈波动；上拉电阻R29作为检测TF卡是否插入、拔出。

如图11所示，时钟模块包括一个直插晶振Y2、一个纽扣电池BT1、两个瓷片电容C45、C46、三个电阻R44、R45、R46、一个时钟芯片U10。时钟芯片U10的第一引脚接瓷片电容C45的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C45的另一端接地，直插晶振Y2的一端接时钟芯片U10的第二引脚，另一端接时钟芯片U10的第三引脚，时钟芯片U10的第四引脚接地，时钟芯片U10的第五、第六、第七引脚分别接电阻R44、R45、R46的一端、MCU芯片U5的第三、第二、第一引脚，电阻R44、R45、R46的另一端均接+3.3V数字电压端子，时钟芯片U10的第八引脚接纽扣电池BT1的正极、瓷片电容C46的一端，纽扣电池BT1的负极接瓷片电容C46的另一端并至地。所述的时钟模块U10型号为DS1302。瓷片电容C45、C46作为退耦电容，可有效防止电源端的电压剧烈波动。

如图12所示，4.3寸电容触摸屏接口模块包括一个34针的接插口U11、三个瓷片电容C56、C57、C58。接插口U11第一、第二、第三、第四、第五引脚分别接MCU芯片U5的第一百二十七、第五十六、第一百一十九、第一百一十八、第二十五引脚，接插口U11的第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八、第十九、第二十、第二十一引脚分别接MCU芯片U5的第八十五、第八十六、第一百一十四、第一百一十五、第五十八、第五十九、第六十、第六十三、第六十四、第六十五、第六十六、第六十七、第六十八、第七十七、第七十八、第七十九引脚，接插口U11的第二十二引脚接地，第二十三引脚接MCU芯片U5的第四十七引脚，第二十四引脚接瓷片电容C56的一端、+3.3V数字电压端子，第二十五引脚接瓷片电容C57的一端、+3.3V数字电压端子，第二十六、第二十七引脚接地，第二十七引脚接瓷片电容C58的一端、+5V电压端子，第二十九、第三十、第三十一、第三十三、第三十四引脚分别接MCU芯片U5的第四十二、第四十三、第四十四、第四十、第四十一引脚，U11的第三十二引脚悬空，瓷片电容C57的另一端接地，瓷片电容C57、C58的另一端接地。瓷片电容C56、C57、C58作为退耦电容，可有效防止电源端的电压剧烈波动。

如图13所示，电压检测模块包括一个光耦U12、一个限幅二极管D9、一个NPN三极管Q2、一个PNP三极管Q1、九个电阻R23、R30、R31、R32、R33、R34、R37、R38、R39、三个瓷片电容C41、C42、C44。光耦U12的第一引脚接电阻R31、R32的一端，电阻R31的另一端接MCU芯片U5的第四引脚，电阻R31的另一端接光耦U12的第二引脚并至地，光耦U12的第三引脚接电阻R34的一端，电阻R34的另一端接电阻R37的一端、三极管Q2第二引脚，电阻R37的另一端接地，光耦U12的第四引脚接瓷片电容C42的一端、+5V电压端子，瓷片电容C42的另一端接地，三极管Q2第一引脚接地，三极管Q2第三引脚电阻R23、R30的一端，电阻R23的另一端接铅蓄电池接插口P1的第一引脚、三极管Q1的第一引脚，电阻R30的另一端接三极管Q1的第二引脚，三极管Q1的第三引脚接电阻R33的一端，电阻R33的另一端接电阻R38、R39的一端，电阻R39的另一端接地，电阻R38的另一端接瓷片电容C44的一端、限幅二极管D9的阳极、MCU芯片U5的第三十五引脚，瓷片电容C44的另一端接地，限幅二极管D9的阴极接瓷片电容C41的一端、+3.3V模拟电压端子，瓷片电容C41的另一端接地。所述的电压检测模块U12型号为TLP521。瓷片电容C41、C42作为退耦电容，可有效防止电源端的电压剧烈波动；光耦U12作为光电隔离器件可有效隔离开被控元器件，提高了系统的可靠性；本发明中设计了简单、可靠的电压检测模块，需要检测电池电压时，可控制三极管Q2导通从而检测铅蓄电池电压，不需要检测电池电压时，可控制三极管Q2关断，此设计有效防止在不测量时消耗铅蓄电池的能量。

如图14所示，舵机遮光模块包括一个光耦U13、一个插接口P8、两个电阻R40、R41、一个钽电容C50、三个瓷片电容C49、C51、C52。光耦U13的第一引脚悬空，第二引脚接电阻R40的一端，电阻R40的另一端接MCU芯片U5的四十六引脚，光耦U13的第三引脚接地，第四引脚悬空，第五引脚接地，第六引脚接电阻R41的一端、插接口P8的第二引脚，电阻R41的另一端接瓷片电容C52的一端、+5V电压端子，瓷片电容C52的另一端接瓷片电容C49的一端并至地，瓷片电容C49的另一端接+5V电压端子，光耦U13的第七引脚悬空，插接口P8的第一引脚接地，第三引脚接钽电容C50的正极、瓷片电容C51的一端，钽电容C50的负极接瓷片电容C51的另一端至地。所述的舵机遮光模块U13型号为6N137。光耦U13作为光电隔离器件可有效隔离开被控元器件，提高了系统的可靠性；钽电容C50、瓷片电容C49、C51、C52作为退耦电容，可有效防止电源端的电压剧烈波动。

如图15所示，摄像头接口模块包括一个插接口P9、三个电阻R52、R53、R54、一个瓷片电容C54。插接口P9的第一引脚接瓷片电容C54的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C54的另一端接地，插接口P9的第二、第四、第六、第八、第十、第十二、第十四、第十六引脚分别接MCU芯片U5的第一百三十九、第一百四十、第六十九、第七十、第七十三、第七十四、第七十五、第七十六引脚，插接口P9的第三、第五、第七、第十一、第十三、第十五引脚分别接MCU芯片U5的一百三十三、第一百三十二、第一百二十九、第三十四、第一百三十五、第一百三十四引脚，插接口P9的第九引脚悬空，第十七引脚接电阻R52的一端，电阻R52的另一端接MCU芯片U5的第一百二十八引脚，插接口P9的第十九引脚接地，第十八引脚分别接电阻R54、MCU芯片U5的第一百三十六引脚，插接口P9的第二十引脚接R53的一端、MCU芯片U5的一百三十七引脚，电阻R54、R53的另一端均接+3.3V数字电压端子。瓷片电容C54作为退耦电容，可有效防止电源端的电压剧烈波动。

如图16所示，活体植物叶片气孔成像观测仪5可调式的安装在连接滑杆2上，三脚架1主要用于支撑、稳固整个装置，具有可延展、可伸缩等功能；其中连接滑杆主要用于挂载操作机箱部分、显微调焦机构4、叶片装夹调节机构3等。显微调焦机构4上带有摄像头，用于采集图像，装置开始工作后，将被观测叶片的叶背朝下固定，通过旋转叶片装夹调节机构上的丝杠将叶片表面展平，打开同轴照明器，点击调焦按钮后，舵机控制遮光板会自动动作遮蔽叶片，此时仪器会实时采集图像，通过显微调焦机构中的粗调、细调旋钮进行调焦，直至图像清晰，通过旋转显微调焦机构上的丝杠寻找到被观测的气孔；待调焦完毕后，操作触摸屏退出调焦界面，进入图像采集界面，设置图像采集的间隔时间后，仪器就会每隔该时间间隔获取一次叶片气孔图像，并以BMP格式保存至TF卡中，保存的文件名为当前时间的小时、分钟，保存在以当前的年、月、日命名的文件夹中。

Claims (1)

1.活体植物叶片气孔成像观测仪，包括电源模块、MCU最小系统模块、系统内存扩展模块、SD卡存储模块、时钟模块、4.3寸电容触摸屏接口模块、电压检测模块、舵机遮光模块、摄像头接口模块，其特征在于：电源模块用于给整个系统提供电能；4.3寸电容触摸屏通过排线连接至MCU最小系统模块，用于实现人机交互；时钟模块连接至MCU最小系统模块，用于为整个系统提供时间基准；电压检测模块，输入端为电源模块中的铅蓄电池，输出端连接至MCU最小系统模块的AD接口，用于检测电源模块中的铅蓄电池的剩余电量；舵机遮光模块连接至MCU最小系统模块的PWM接口，用于控制遮光板的转向；SD卡存储模块连接至MCU最小系统模块的SDIO接口，用于保存拍摄的叶片气孔图像；系统内存扩展模块连接至MCU最小系统模块的FSMC接口，用于为系统扩展内存空间；摄像头模块连接至MCU最小系统模块的IIC接口和GPIO接口；

所述的电源模块提供+3.3V、+5V电压；

所述的电源模块包括三个稳压芯片U1、U2、U3、一个12V接插口P2、一个铅蓄电池接插口P1、一个USB接口、一个钥匙开关接口P3、两个单刀双掷开关S1、S2、一个电源指示灯接口P4、两个TVS管D2、D4、两个防接反二极管D1、D3、三个可恢复保险丝F1、F2、F3、一个续流二极管D5、五个钽电容C1、C2、C9、C11、C12、七个瓷片电容C3、C4、C5、C8、C10、C13、C14、七个电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、一个功率电感L1、两个电解电容C6、C7；12V接插口P2一端接钥匙开关接口P3的一端，另一端接地，钥匙开关接口P3的另一端接单刀双掷开关S1的第三引脚、可恢复保险丝F2的一端，单刀双掷开关S1的第一引脚悬空不接，单刀双掷开关S1的第二引脚接可恢复保险丝F1的一端，可恢复保险丝F1的另一端接TVS管D2的阴极、防接反二极管D1的阳极，TVS管D2的阳极接地，防接反二极管D1的阴极接钽电容C2的正极、瓷片电容C4的一端、稳压芯片U1的第一引脚，钽电容C2的负极、瓷片电容C4的另一端接地，稳压芯片U1的第二引脚接电阻R1的一端并至地，电阻R1的另一端、钽电容C1的负极、瓷片电容C3的一端并至地，钽电容C1的正极接瓷片电容C3的另一端并引出一个+5V电压端子，可恢复保险丝F2的另一端接TVS管D4的阴极、防接反二极管D3的阳极，TVS管D4的阳极接地，防接反二极管D3的阴极接电解电容C6的正极、瓷片电容C5的一端、稳压芯片U2的第一引脚，电解电容C6的负极接瓷片电容C5的另一端、电阻R2的一端、稳压芯片U2的第三引脚并至地，电阻R2的另一端接稳压芯片U2的第五引脚，稳压芯片U2的第二引脚接续流二极管D5的阴极、功率电感L1的一端，续流二极管D5的阳极接电解电容C7的负极、瓷片电容C8的一端并至地，功率电感L1的另一端接电解电容C7的正极、瓷片电容C8的另一端、稳压芯片U2的第四引脚、单刀双掷开关S2的第一引脚，USB接口的第一引脚接单刀双掷开关S2的第三引脚，第二、三引脚悬空不接，第四引脚接地，单刀双掷开关S2的第二引脚接可恢复保险丝F3的一端，可恢复保险丝F1的另一端接钽电容C9的正极、瓷片电容C10的一端、稳压芯片U3的第三引脚，钽电容C9的负极接瓷片电容C10的另一端、稳压芯片U3的第一引脚、钽电容C12的负极、瓷片电容C13的一端、电阻R6、R7的一端并至地，钽电容C12的正极接瓷片电容C13的另一端、稳压芯片U3的第二引脚、电阻R3、R5的一端并引出+3.3V模拟电压端子，电阻R3、R5的另一端连接一起并接钽电容C11的正极、瓷片电容C14的一端、电阻R4的一端并引出+3.3V数字电压端子，电阻R4的另一端接电源指示灯接口P4的第一引脚，电源指示灯接口P4的第二引脚接钽电容C11的负极、瓷片电容C14的另一端、电阻R6、R7的另一端并至地；铅蓄电池接插口P1的第一引脚接铅蓄电池的正极，第二引脚接地；所述电源模块U1型号为LM7805V，U2型号为LM2596-5V，U3型号为LM1117-3.3V；

所述的MCU最小系统模块包括一个直插晶振Y1、一个无源四脚晶振U4、一个硬件看门狗芯片U7、一个按键S3、一个二位拨码开关S4、一个JTAG接口、一个钽电容C36、一个MCU芯片U5、二十一个瓷片电容C59、C15、C16、C19、C20、C21、C22、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C37、C38、十一个电阻R9、R10、R13、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22；直插晶振Y1的一端接瓷片电容C15的一端、MCU芯片U5的第八引脚，直插晶振Y1的另一端接瓷片电容C16的一端、MCU芯片U5的第九引脚，瓷片电容C15的另一端接瓷片电容C16的另一端并至地，无源四脚晶振U4的第四、第二引脚分别接地，无源四脚晶振U4的第一引脚接瓷片电容C19的一端、电阻R9的一端、MCU芯片U5的第二十三引脚，电阻R9的另一端接瓷片电容C20的一端、无源四脚晶振U4的第三引脚、MCU芯片U5的第二十四引脚，瓷片电容C19的另一端接瓷片电容C20的另一端并至地，钽电容C27的正极接3.3V模拟电压端、瓷片电容C15的一端、电阻R11、R12的一端、微处理器U3的第三十二、三十三引脚，钽电容C36的正极接+3.3V模拟电压端子、瓷片电容C37的一端、电阻R13的一端、MCU芯片U5的第三十二、三十三引脚，钽电容C36的负极接瓷片电容C37的另一端至地，电阻R13的另一端接+3.3V数字电压端子、瓷片电容C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35的一端、MCU芯片U5的的第十七、第三十九、第五十二、第六十二、第七十二、第八十四、第九十五、第一百零八、第一百二十一、第一百三十一、第一百四十四引脚，瓷片电容C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35的另一端至地，电阻R20的一端接MCU芯片U5的第一百三十八引脚，电阻R20的另一端接二位拨码开关S4的第一、第二引脚，二位拨码开关S4的第四引脚接瓷片电容C38的一端，瓷片电容C38的另一端接二位拨码开关S4的第三引脚并至地，电阻R21的一端接地，另一端接MCU芯片U5的第四十八引脚，JTAG接口的第一、第二引脚接+3.3V数字电压端子、瓷片电容C24的一端、瓷片电容C59的一端,、电阻R15、R16、R17、R19的一端，瓷片电容C24、C59的另一端接地，电阻R15、R16、R17、R19的另一端分别接MCU芯片U5的第一百三十四、第一百一十、第一百零五、第一百三十三引脚、JTAG接口U8的第三、第五、第七、第十三引脚，电阻R18一端接地，电阻R18的另一端接MCU芯片U5的第一百零九引脚、JTAG接口U8的第九引脚，JTAG接口U8的第十五引脚接MCU芯片U5的第二十五引脚、硬件看门狗芯片U7的第一引脚，JTAG接口U8的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四、第十六、第十八、第二十引脚接电阻R22的一端，电阻R22的另一端接地，硬件看门狗芯片U7的第二引脚接地，第三引脚接电阻R10的一端、按键S3的一端、瓷片电容C22的一端，电阻R10的另一端接+3.3V数字电压端子，按键S3的另一端接瓷片电容C22的另一端并至地，硬件看门狗芯片U7的第四引脚接MCU芯片U5的第五引脚，硬件看门狗芯片U7的第五引脚接瓷片电容C21的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C21另一端接地；所述的MCU最小系统模块U5型号为STM32F103ZET6，U7型号为TPS3823-3.3；

所述的系统内存扩展模块包括一个1MB的静态存储芯片U6、一个电阻R8、两个瓷片电容C17、C18；静态存储芯片U6的第一、第二、第三、第四、第五、第十八、第十九、第二十、第二十一、第二十二、第二十三、第二十四、第二十五、第二十六、第二十七、第四十二、第四十三、第四十四、第二十八引脚分别接MCU芯片U5的第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第五十、第五十三、第五十四、第五十五、第五十六、第五十七、第八十七、第八十八、第八十九、第九十、第八十、第八十一、第八十二引脚，静态存储芯片U6的第六引脚接电阻R8的一端、MCU芯片U5的第一百二十五引脚，电阻R8的另一端接+3.3V数字电压端子，静态存储芯片U6的第十一引脚接瓷片电容C17的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C17的另一端接静态存储芯片U6的第十二引脚并至地，静态存储芯片U6的第七、第八、第九、第十、第十三、第十四、第十五、第十六、第二十九、第三十、第三十一、第三十二、第三十五、第三十六、第三十七、第三十八引脚分别接MCU芯片U5的第八十五、第八十六、第一百一十四、第一百一十五、第五十八、第五十九、第六十、第六十三、第六十四、第六十五、第六十六、第六十七、第六十八、第七十七、第七十八、第七十九引脚，静态存储芯片U6的第十七引脚接MCU芯片U5的第一百一十九引脚，静态存储芯片U6的第三十三引脚接瓷片电容C18的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C18的另一端接静态存储芯片U6的第三十四引脚并至地，静态存储芯片U6的第三十九引脚接MCU芯片U5的第一百四十一引脚，静态存储芯片U6的第四十引脚接MCU芯片U5的第一百四十二引脚，静态存储芯片U6的第四十一引脚接MCU芯片U5的一百一十八引脚；所述的系统内存扩展模块U6型号为IS61WV51216BLL；

所述的SD卡存储模块包括一个TF卡插座、六个电阻R24、R25、R26、R27、R28、R29、三个瓷片电容C39、C40、C43；电阻R24、R25、R26、R27、R28一端接+3.3V数字电压端子、瓷片电容C39的一端，瓷片电容C39的另一端接地，电阻R24、R25、R26、R27、R28的另一端分别接TF卡插座的第三、第二、第一、第八、第七引脚、MCU芯片U5的第一百一十六、第一百一十二、第一百一十一、第九十九、第九十八引脚，TF卡插座的第五引脚接MCU芯片U5的第一百一十三引脚，TF卡插座的第四引脚接+3.3V数字电压端子、瓷片电容C43的一端，瓷片电容C43的另一端接TF卡插座的第六引脚至地，TF卡插座的第十、第十一、第十二、第十三引脚接地，TF卡插座的第九引脚接电阻R29的一端、MCU芯片U5的第九十七引脚，电阻R29的另一端接瓷片电容C40的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C40的另一端接地；

所述的时钟模块包括一个直插晶振Y2、一个纽扣电池BT1、两个瓷片电容C45、C46、三个电阻R44、R45、R46、一个时钟芯片U10；时钟芯片U10的第一引脚接瓷片电容C45的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C45的另一端接地，直插晶振Y2的一端接时钟芯片U10的第二引脚，另一端接时钟芯片U10的第三引脚，时钟芯片U10的第四引脚接地，时钟芯片U10的第五、第六、第七引脚分别接电阻R44、R45、R46的一端、MCU芯片U5的第三、第二、第一引脚，电阻R44、R45、R46的另一端均接+3.3V数字电压端子，时钟芯片U10的第八引脚接纽扣电池BT1的正极、瓷片电容C46的一端，纽扣电池BT1的负极接瓷片电容C46的另一端并至地；所述的时钟模块U10型号为DS1302；

所述的4.3寸电容触摸屏接口模块包括一个34针的接插口U11、三个瓷片电容C56、C57、C58；接插口U11第一、第二、第三、第四、第五引脚分别接MCU芯片U5的第一百二十七、第五十六、第一百一十九、第一百一十八、第二十五引脚，接插口U11的第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八、第十九、第二十、第二十一引脚分别接MCU芯片U5的第八十五、第八十六、第一百一十四、第一百一十五、第五十八、第五十九、第六十、第六十三、第六十四、第六十五、第六十六、第六十七、第六十八、第七十七、第七十八、第七十九引脚，接插口U11的第二十二引脚接地，第二十三引脚接MCU芯片U5的第四十七引脚，第二十四引脚接瓷片电容C56的一端、+3.3V数字电压端子，第二十五引脚接瓷片电容C57的一端、+3.3V数字电压端子，第二十六、第二十七引脚接地，第二十七引脚接瓷片电容C58的一端、+5V电压端子，第二十九、第三十、第三十一、第三十三、第三十四引脚分别接MCU芯片U5的第四十二、第四十三、第四十四、第四十、第四十一引脚，U11的第三十二引脚悬空，瓷片电容C57的另一端接地，瓷片电容C57、C58的另一端接地；

所述的电压检测模块包括一个光耦U12、一个限幅二极管D9、一个NPN三极管Q2、一个PNP三极管Q1、九个电阻R23、R30、R31、R32、R33、R34、R37、R38、R39、三个瓷片电容C41、C42、C44；光耦U12的第一引脚接电阻R31、R32的一端，电阻R31的另一端接MCU芯片U5的第四引脚，电阻R31的另一端接光耦U12的第二引脚并至地，光耦U12的第三引脚接电阻R34的一端，电阻R34的另一端接电阻R37的一端、三极管Q2第二引脚，电阻R37的另一端接地，光耦U12的第四引脚接瓷片电容C42的一端、+5V电压端子，瓷片电容C42的另一端接地，三极管Q2第一引脚接地，三极管Q2第三引脚电阻R23、R30的一端，电阻R23的另一端接铅蓄电池接插口P1的第一引脚、三极管Q1的第一引脚，电阻R30的另一端接三极管Q1的第二引脚，三极管Q1的第三引脚接电阻R33的一端，电阻R33的另一端接电阻R38、R39的一端，电阻R39的另一端接地，电阻R38的另一端接瓷片电容C44的一端、限幅二极管D9的阳极、MCU芯片U5的第三十五引脚，瓷片电容C44的另一端接地，限幅二极管D9的阴极接瓷片电容C41的一端、+3.3V模拟电压端子，瓷片电容C41的另一端接地；所述的电压检测模块U12型号为TLP521；

所述的舵机遮光模块包括一个光耦U13、一个插接口P8、两个电阻R40、R41、一个钽电容C50、三个瓷片电容C49、C51、C52；光耦U13的第一引脚悬空，第二引脚接电阻R40的一端，电阻R40的另一端接MCU芯片U5的四十六引脚，光耦U13的第三引脚接地，第四引脚悬空，第五引脚接地，第六引脚接电阻R41的一端、插接口P8的第二引脚，电阻R41的另一端接瓷片电容C52的一端、+5V电压端子，瓷片电容C52的另一端接瓷片电容C49的一端并至地，瓷片电容C49的另一端接+5V电压端子，光耦U13的第七引脚悬空，

插接口P8的第一引脚接地，第三引脚接钽电容C50的正极、瓷片电容C51的一端，钽电容C50的负极接瓷片电容C51的另一端至地；所述的舵机遮光模块U13型号为6N137；

所述的摄像头接口模块包括一个插接口P9、三个电阻R52、R53、R54、一个瓷片电容C54；插接口P9的第一引脚接瓷片电容C54的一端、+3.3V数字电压端子，瓷片电容C54的另一端接地，插接口P9的第二、第四、第六、第八、第十、第十二、第十四、第十六引脚分别接MCU芯片U5的第一百三十九、第一百四十、第六十九、第七十、第七十三、第七十四、第七十五、第七十六引脚，插接口P9的第三、第五、第七、第十一、第十三、第十五引脚分别接MCU芯片U5的一百三十三、第一百三十二、第一百二十九、第三十四、第一百三十五、第一百三十四引脚，插接口P9的第九引脚悬空，第十七引脚接电阻R52的一端，电阻R52的另一端接MCU芯片U5的第一百二十八引脚，插接口P9的第十九引脚接地，第十八引脚分别接电阻R54、MCU芯片U5的第一百三十六引脚，插接口P9的第二十引脚接R53的一端、MCU芯片U5的一百三十七引脚，电阻R54、R53的另一端均接+3.3V数字电压端子。