由于植物只有在温度、湿度、光照等气候因素合适的条件下才能生长出优良形态和结出优质果实等,而大自然的气候的不定性使得植物培养箱受到科研人员的青睐。通过论述植物培养箱的现状,根据现有培养箱存在的不足,提出植物特征光谱培养箱的研制,以满足对植物特征光谱研究需求,解决植物对光源的选择及适应性的问题。围绕温度、湿度、光照三个参数完成了植物特征光谱培养箱的结构设计、硬件设计、软件设计以及箱体的调试。根据实验对光源多样性的需求,箱体结构使用了三层结构设计,层与层之间具有相同的温湿度和不同的光源。在箱体的设计细节上采用三层围板实现箱内保温、隔光;将观察窗与推位门结合便于观察又隔光;采用多孔管道出雾方式使加湿均匀;电路放置区置于箱体防潮且设置散热口有利于散热等。在温度系统设计上,针对传统的制冷与加热执行元件存在复杂庞大、能量损耗大等不足,文中尝试将半导体制冷片作为温控执行元件。半导体制冷片不仅克服了传统制冷与加热元件的不足,还可通过改变极性来切换冷热面来实现制冷与加热的一体化控制。温度控制算法采用经典PID算法,通过自动调节PWM的占空比输出,实现对温度的智能调节。在湿度系统设计上,通过进行不同加湿方法的加湿效果的对比,选择超声波雾化方式加湿。湿度控制算法采用改进型增量式PID算法,该算法是在经典的增量式PID的基础上对偏差值进行数据细化和控制精度粗化处理而得出的。通过实验对比结果表明在湿度控制时采用该算法比经典增量式PID算法具有更高的控制精度。温湿度控制系统均为闭环控制系统,反馈环节采用高精度数字温湿度传感器SHT10作为采用反馈元件。该传感器具有温湿度共同采集,各自算法独立控制等优点。在光照系统设计上,利用单片机作为PWM信号发生器,经由驱动器放大后对大功率发光二极管(LED)进行控制,实现了多路LED独立工作、亮度多级可调、各特征光谱的随意组合等功能。该光源系统为研究植物特征光谱提供了丰富的光照条件。最后,对培养箱进行性能测试,测试结果表明培养箱的温度控制范围为20.0℃～30.0℃,控制精度达±0.1℃;相对湿度控制范围为60.0%～90.0%,控制精度为±1%;光照系统可多路驱动LED,亮度多级可调,光谱任意组合,箱体性能达到了预期的技术指标要求。