CN110786100A - 生物种子波普仪 - Google Patents

Abstract

生物种子波普仪，涉及现代农业科学工程生物波普育种技术领域。本发明是为了解决现有种子的催芽方式效率低、催芽速度慢，并且存在污染地质和土壤的问题。主控单元，用于产生1路脉冲信号或者多路不同频率的脉冲信号，且每路脉冲信号的频率范围为1Hz‑10MHz，对1路脉冲信号进行升压或者对多路不同频率的脉冲信号组合成的频谱进行升压，得到升压后的电能或者升压后的频谱能量；储能单元，用于存储电能或频谱能量；植入仓内放置种子，植入仓，用于接收存储的电能或频谱能量，将该电能或频谱能量施加在种子上。它用于处理播种前的种子。

Description

生物种子波普仪

技术领域

本发明涉及波谱仪。属于现代农业科学工程生物波普育种技术领域。

背景技术

现代农业高产、高效、优质、安全的生产发展，离不开优良的植物种子。种子是农业生产中最基本的生产资料。农业是从播种开始的，播种后种子能否发芽、出苗、成苗是高产高质的基础。农业生产的基础是种植业，而种子是种植业的延续与发展，是具有生命力的特殊生产资料。在发达国家中，优良种子在农业增产和丰产中起关键作用。据统计，世界上90％的食用农作物都是用种子播种进行栽培的，农业生产中离不开不可替代的必须物质――种子。没有种子，农业生产就无法进行。各国农业的飞跃突破，都是通过走品种改良之路得以实现。种子本身是一种物质。没有播种前的种子内部的正负电荷处于杂乱无序的状态，属于惰性物质。当种子播种到地里之后，在大自然磁场、电场的缓慢作用下，使种子内部正负电荷逐渐顺序排列，产生一种生长的趋势，在外部条件的作用下开始萌发、生长。

在主要经济作物生产中，大豆的生长发育环境和技术措施复杂，大量土地由老人和妇女经营，为此，广大农村对提高大豆种植水平的呼声日益高涨，迫切需要提高大豆的优质种植水平。

目前市场上大部分种子采用浸种、裹药的催芽方式，效率低、催芽速度慢，并且污染了地质和土壤，造成了土壤的不可逆性。必须不断创新采用新技术的高效率生产模式，用科学的现代化管理理念，大规模经营，实现农业的现代化，为广大农民省时、省力、降低生产费用，并从笨重的体力劳动中解脱出来，提高农民的经济收入，开创农业生产领域的新局面。

发明内容

本发明是为了解决现有种子的催芽方式效率低、催芽速度慢，并且存在污染地质和土壤的问题。现提供生物种子波普仪。

生物种子波普仪，所述波普仪包括频谱仪1和植入仓2，

频谱仪1包括主控单元3和储能单元4，

主控单元3，用于产生1路脉冲信号或者多路不同频率的脉冲信号，且每路脉冲信号的频率范围为1Hz-10MHz，对1路脉冲信号进行升压或者对多路不同频率的脉冲信号组合成的频谱进行升压，得到升压后的电能或者升压后的频谱能量；

储能单元4，用于存储电能或频谱能量；

植入仓2内放置种子，植入仓2，用于接收存储的电能或频谱能量，将该电能或频谱能量施加在种子上。

优选的，主控单元3能够产生16路不同频率的脉冲信号。

优选的，主控单元3包括频谱生成电路3-1和升压电路3-2，

频谱生成电路3-1，用于输出16路不同频率的脉冲信号，升压电路3-2，用于对16路不同频率的脉冲信号进行升压，得到升压后的频谱能量；

频谱生成电路3-1包括ARM芯片IC1、电容C1-C4、晶振Y1-Y2、二极管D1、3.3V 电池BT1和电阻R1-R18，

升压电路3-2包括型号为TLP181的光耦G1-G2、三极管Q1-Q2、NMOS管Q3、电阻 R19-R26和二极管D2-D3，

ARM芯片IC1的5号引脚同时连接电容C1的一端和晶振Y1的一端，电容C1的另一端、电容C2的一端和ARM芯片IC1的60号引脚均连接电源地，ARM芯片IC1的6号引脚同时连接电容C2的另一端和晶振Y1的另一端，

ARM芯片IC1的1号引脚同时连接二极管D1的负极和3.3V电池BT1的正极，二极管D1的正极连接3.3V供电电源，3.3V电池BT1的负极、ARM芯片IC1的31号引脚、 ARM芯片IC1的47号引脚、ARM芯片IC1的63号引脚、ARM芯片IC1的18号引脚和 ARM芯片IC1的12号引脚均连接电源地，

ARM芯片IC1的13号引脚、ARM芯片IC1的19号引脚、ARM芯片IC1的64号引脚、ARM芯片IC1的48号引脚和ARM芯片IC1的32号引脚均连接3.3V供电电源，

ARM芯片IC1的3号引脚同时连接电容C3的一端和晶振Y2的一端，ARM芯片IC1 的4号引脚同时连接晶振Y2的另一端和电容C4的一端，电容C4的另一端和电容C3的另一端均连接电源地，

ARM芯片IC1的59号引脚连接型号为TLP181的光耦G1的2号引脚，ARM芯片IC1 的61号引脚连接电阻R1的一端，ARM芯片IC1的62号引脚连接电阻R2的一端，ARM 芯片IC1的29号引脚连接电阻R3的一端，ARM芯片IC1的30号引脚连接电阻R4的一端，ARM芯片IC1的33号引脚连接电阻R5的一端，ARM芯片IC1的34号引脚连接电阻R6的一端，ARM芯片IC1的35号引脚连接电阻R7的一端，ARM芯片IC1的36号引脚连接电阻R8的一端，电阻R1至R8的另一端和电阻R17的一端均连接型号为TLP181 的光耦G1的1号引脚，电阻R17的另一端连接3.3V供电电源，

ARM芯片IC1的8号引脚连接电阻R9的一端，ARM芯片IC1的9号引脚连接电阻 R10的一端，ARM芯片IC1的10号引脚连接电阻R11的一端，ARM芯片IC1的11号引脚连接电阻R12的一端，ARM芯片IC1的24号引脚连接电阻R13的一端，ARM芯片IC1 的25号引脚连接电阻R14的一端，ARM芯片IC1的37号引脚连接电阻R15的一端，ARM 芯片IC1的38号引脚连接电阻R16的一端，电阻R9至R16的另一端和电阻R18的一端均连接型号为TLP181的光耦G2的1号引脚，ARM芯片IC1的58号引脚连接型号为TLP181 的光耦G2的2号引脚，

型号为TLP181的光耦G1的3号引脚连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端同时连接二极管D2的负极、电阻R20的一端、电阻R26的一端、三极管Q1的基极和三极管Q2的基极，二极管D2的正极连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端、型号为TLP181 的光耦G1的4号引脚、型号为TLP181的光耦G2的4号引脚、三极管Q1的集电极、电阻R22的一端和电阻R23的一端均连接供电电源，电阻R20的另一端连接型号为TLP181 的光耦G2的3号引脚，电阻R26的另一端、三极管Q2的集电极、电阻R25的一端和NMOS 管Q3的源极均连接电源地，三极管Q2的发射极同时连接三极管Q1的发射极和电阻R24 的一端，电阻R24的另一端同时连接电阻R25的另一端和NMOS管Q3的栅极，电阻R22 的另一端同时连接电阻R23的另一端和二极管D3的负极，二极管D3的正极连接NMOS 管Q3的漏极，

端均连接电源地，电阻R29的另一端连接型号为XL7015的稳压芯片IC2的5号引脚，电阻R23的一端和NMOS管Q3的漏极均连接储能单元4的频谱能量输入端。

优选的，储能单元4包括整流桥DB1、变压器RT、屏蔽无漏感电感RT1-RT2和电阻R27，

升压电路3-2的交流信号输出端连接整流桥DB1的交流信号输入端，整流桥DB1直流信号输出端的负极同时连接变压器RT初级线圈中间抽头和电阻R27的一端，电阻R27的另一端连接变压器RT初级线圈的一端，整流桥DB1直流输出端的正极连接初级线圈的另一端，

变压器RT次级线圈的两端分别连接屏蔽无屏蔽漏感电感RT1的一端和屏蔽无漏感电感RT2的一端，

屏蔽无漏感电感RT1的另一端连接植入仓2的频谱能量正输入端，

屏蔽无漏感电感RT2的另一端连接植入仓2的频谱能量负输入端。

优选的，所述波普仪还包括供电电路，供电电路，用于为频谱仪1供电。

优选的，供电电路包括交流电源、整流桥DB2、电容C5-C11、发光二极管D4、二极管D5-D7、电阻R28-R32、型号为XL7015的稳压芯片IC2和屏蔽型电感LD1，

交流电源的交流信号输出端连接整流桥DB2的交流信号输入端，整流桥DB2的正极、电容C5的正极、电阻R28的一端和二极管D5的正极均连接供电电源，

电容C5的负极、整流桥DB2的负极和发光二极管D4的负极均连接电源地，发光二极管D4的正极连接电阻R28的另一端，

二极管D5的负极同时连接电容C6的正极、电容C7的一端和型号为XL7015的稳压芯片IC2的1号引脚，

电容C6的负极、电容C7的另一端和电阻R29的一

型号为XL7015的稳压芯片IC2的2号引脚同时连接二极管D6的负极和屏蔽型电感LD1的一端，屏蔽型电感LD1的另一端、电容C8的正极、电阻R30的一端、电容C9的一端、电容C10的一端、电容C11的一端和电阻R32的一端均连接3.3V供电电源，电阻 R32的另一端连接二极管D7的正极，二极管D7的负极连接电源地，

二极管D6的正极、电容C8的负极、电阻R31的一端、电容C10的另一端、电容C11 的另一端、型号为XL7015的稳压芯片IC2的6号引脚和型号为XL7015的稳压芯片IC2 的7号引脚均连接电源地，

型号为XL7015的稳压芯片IC2的4号引脚同时连接电阻R30的另一端、电阻R31的另一端和电容C9的另一端。

本发明的有益效果为：

本发明的生物种子波谱仪是用ARM(意法半导体的STM32F103RET6芯片)做为核心芯片，能够输出1到16路特定变化的频率曲线，集合成需要的频谱，频率曲线范围在1Hz(赫兹) -10MHz(兆赫兹)变化，通过主控单元到储能单元再到植入仓，根据不同种子的生物特征频率，进而作用于生物种子，使生物种子具有新的特性：抗虫害、抗倒扶、高产等。

本发明“生物种子波普仪”针对胚芽类种子内的有益于胚芽生长的各种酶的活性起到催化作用，促使种子出芽率大幅提高，抗倒伏、明显提高抗旱能力。本发明能够仿生发出优良种子的生物特征波谱和生物电场，把优良的种子波谱通过种子波谱仪植入到种子体内，使种子具备了新的生物特征波谱，激活了种子内部植物细胞活力，使多种有益于种子发芽生长酶活性得到了大幅提高，被植入新的生物特征波普的种子在种植后就会具备了种子存活率高、增加幼苗抗逆性和高产等新的特性，达到促进种子快速生长增收的目的。

用生物种子波谱仪处理过的种子要在一定时间内播种到地里，放置时间过长种子的波普效应将衰退，直至消失。

用本发明装置处理的种子在自然界磁场、电场强若干作用力的作用下，使种子内部正负电荷迅速有顺序的排列，使种子内粒子快速储能，提高种子内酶的活性，从而产生一种跃跃欲试的生长态势。处理过的种子比没有处理的种子可以实现早出苗、出全苗、出匀苗、出壮苗。

经过本发明处理的种子生长期根茎明显壮于普通种子，果实饱满率、数量明显提高，经过试验对粮食作物产量有明显提高，根据不同的作物其产量可提高35-50％左右。其价值从国家经济效益、社会效益角度讲都有着深远重大的意义和影响。

它是物理学、生物学与智慧农业等技术集成的高科技产品。它以波普形式处理播种前的种子，来改变并促进种子及植株的一系列生物物理效应和生物效应，从而促进种子的优质高产。具有明显的在培育大豆等胚芽类种子方面的增产、增壮、抗病功效，可促使种子出芽率大幅提高，其抗倒伏、抗旱能力也明显提高。

生物种子波谱仪作为现代物理农业工程技术的产品、相对于化学农业增产的方法，可以实现对土壤、对水、对空气和人的零污染，不会形成公害。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的生物种子波普仪的结构图；

图2为主控单元的电路原理图；

图3为储能单元的电路原理图；

图4为供电电路的电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的生物种子波普仪，所述波普仪包括频谱仪1和植入仓2，

频谱仪1包括主控单元3和储能单元4，

主控单元3，用于产生1路脉冲信号或者多路不同频率的脉冲信号，且每路脉冲信号的频率范围为1Hz-10MHz，对1路脉冲信号进行升压或者对多路不同频率的脉冲信号组合成的频谱进行升压，得到升压后的电能或者升压后的频谱能量；

储能单元4，用于存储电能或频谱能量；

植入仓2内放置种子，植入仓2，用于接收存储的电能或频谱能量，将该电能或频谱能量施加在种子上。

本实施方式中，生物种子波谱仪处理种子的原理：

生物种子波谱仪处理种子的原理就是用科学技术来处理作物种子。生物种子波谱仪是通过对种子的各段波普大量采样后，进行智能逻辑筛选分析，最终得到该种子的生物特征波谱。

在一定的条件下按照种子的生物特征波谱，把理想的种子波谱通过种子波谱仪植入到种子体内，使种子具备了新的生物特征波谱，激化了种子内部活力，使多种酶顺序排列的同时酶活性得到了大幅提高，有新的生物特征波普的种子在种植后就会具备了种子存活率高、增加幼苗抗逆性和高产等新的特性，达到促进种子快速生长增收的目的。

(1)种子本身是一种物质。没有播种前的种子内部的正负电荷处于杂乱无序的状态，属于惰性物质。当种子播种到地里之后，在大自然磁场、电场的缓慢作用下，使种子内部正负电荷逐渐顺序排列，产生一种生长的趋势，在外部条件的作用下开始萌发、生长。

而用生物种子波谱仪处理种子就是使播种前的种子在比自然界磁场、电场强的若干作用力的作用下，使种子内部正负电荷迅速顺序排列，使种子内粒子快速储能，提高种子内酶的活性，从而产生一种跃跃欲试的生长态势。处理过的种子比没有处理的种子可以实现早出苗、出全苗、出匀苗、出壮苗。

(2)生物种子波谱仪是现代生物科学农业工程智能技术的新产品。它是物理学、生物学与智慧农业科技交叉的产物。它以波普形式处理播种前的种子，来改变并促进种子及植株的一系列生物物理效应和生物效应，从而促进种子的优质高产。近年来我们听到的太空育种使农作物获得惊人的增产,就是一种典型的种子处理方式。但它成本高的使人可望而不可及。所以，它只能做为一种科研项目，而不能被广大农民所推广；另外，太空培育的种子基因发生了变化，而欧盟及很多国家对转基因农作物是拒之门外的，这也不利于广大农民的推广和应用。

(3)用生物种子波谱仪所产生的生物特征波谱和相应的处理时间处理种子，有提高种子吸水速率、吸水量、发芽势和发芽率的作用，从而争得壮苗和单株显著增长的优势。用生物种子波谱仪处理过的种子，可以增强在发芽期、出苗期、幼苗期耐寒、抗干旱、抗盐碱和抗病虫害的能力。种子内部的活力被激化，主要表现在多种酶(如淀粉酶、氧化酶等) 和活性得到提高，长成的幼苗和植株吸收氮、磷、钾和微量元素锌、铁的能力大大增强。由于壮苗还表现在叶片宽大肥厚，必然增强光合作用，使叶绿素的含量提高，同时波普的作用对种子有很强的消毒杀菌作用，可有效地防止种子的酶变。生物种子波谱仪处理种子还有一个重要作用是：在提高农作物产量的同时，还能提高果实的品质。碳水化合物的测定表明，脂肪酸、糖类、维生素、无水物质、淀粉、蛋白质及总氨基酸含量均高于对照的作物，即实现高产优质。

ARM芯片具有以下特性：

ARM芯片为32位的Cortex-M3，最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHZ。

ARM芯片的存储器是从16K到512K字节的闪存程序存储器(STM32F103XXXX中的第二个X表示FLASH容量，其中：“4”＝16K，“6”＝32K，“8”＝64K，B＝128K，C＝256K，D＝384K， E＝512K)，最大64K字节的SRAM。

--2.0-3.6V供电和I/O引脚

--上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压监测器(PVD)

--4-16MHZ晶振振荡器

--内嵌经出厂调教的8MHz的RC振荡器

--内嵌带校准的40KHz的RC振荡器

--产生CPU时钟的PLL

--带校准的32KHz的RC振荡器

低功耗：

--睡眠、停机和待机模式

--Vbat为RTC和后备寄存器供电

模数转换器：

--2个12位模数转换器，1us转换时间(多达16个输入通道)

--转换范围：0至3.6V

--双采样和保持功能

--温度传感器

DMA：

--2个DMA控制器，共12个DMA通道：DMA1有7个通道，DMA2有5个通道

--支持的外设：定时器、ADC、SPI、USB、IIC和UART

--多达112个快速I/O端口(仅Z系列有超过100个引脚)

--26/37/51/80/112个I/O口，所有I/O口一块映像到16个外部中断；几乎所有的端口均可容忍5V信号

调试模式：

--串行单线调试(SWD)和JTAG接口

--多达8个定时器

--3个16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入。

--1个16位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的PWM高级控制定时器

--2个看门狗定时器(独立的和窗口型的)

--系统时间定时器：24位自减型计数器

--多达9个通信接口：

2个I2C接口(支持SMBus/PMBus)

3个USART接口(支持ISO7816接口，LIN，IrDA接口和调制解调控制)

2个SPI接口(18M位/秒)

CAN接口(2.0B主动)

USB 2.0全速接口

计算单元：

CRC计算单元，96位的新批唯一代码

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的生物种子波普仪作进一步说明，本实施方式中，主控单元3能够输出16路不同频率的脉冲信号。

本实施方式中，主控单元只有同时输出至少两路不同频率的脉冲信号才能合成频谱，图2中给出了主控单元同时输出16路不同频率的脉冲信号的情况。

具体实施方式三：参照图2具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的生物种子波普仪作进一步说明，本实施方式中，主控单元3包括频谱生成电路3-1和升压电路3-2，

频谱生成电路3-1，用于输出16路不同频率的脉冲信号，升压电路3-2，用于对16路不同频率的脉冲信号进行升压，得到升压后的频谱能量；

频谱生成电路3-1包括ARM芯片IC1、电容C1-C4、晶振Y1-Y2、二极管D1、3.3V 电池BT1和电阻R1-R18，

升压电路3-2包括型号为TLP181的光耦G1-G2、三极管Q1-Q2、NMOS管Q3、电阻 R19-R26和二极管D2-D3，

ARM芯片IC1的5号引脚同时连接电容C1的一端和晶振Y1的一端，电容C1的另一端、电容C2的一端和ARM芯片IC1的60号引脚均连接电源地，ARM芯片IC1的6号引脚同时连接电容C2的另一端和晶振Y1的另一端，

ARM芯片IC1的1号引脚同时连接二极管D1的负极和3.3V电池BT1的正极，二极管D1的正极连接3.3V供电电源，3.3V电池BT1的负极、ARM芯片IC1的31号引脚、 ARM芯片IC1的47号引脚、ARM芯片IC1的63号引脚、ARM芯片IC1的18号引脚和 ARM芯片IC1的12号引脚均连接电源地，

ARM芯片IC1的13号引脚、ARM芯片IC1的19号引脚、ARM芯片IC1的64号引脚、ARM芯片IC1的48号引脚和ARM芯片IC1的32号引脚均连接3.3V供电电源，

ARM芯片IC1的3号引脚同时连接电容C3的一端和晶振Y2的一端，ARM芯片IC1 的4号引脚同时连接晶振Y2的另一端和电容C4的一端，电容C4的另一端和电容C3的另一端均连接电源地，

ARM芯片IC1的59号引脚连接型号为TLP181的光耦G1的2号引脚，ARM芯片IC1 的61号引脚连接电阻R1的一端，ARM芯片IC1的62号引脚连接电阻R2的一端，ARM 芯片IC1的29号引脚连接电阻R3的一端，ARM芯片IC1的30号引脚连接电阻R4的一端，ARM芯片IC1的33号引脚连接电阻R5的一端，ARM芯片IC1的34号引脚连接电阻R6的一端，ARM芯片IC1的35号引脚连接电阻R7的一端，ARM芯片IC1的36号引脚连接电阻R8的一端，电阻R1至R8的另一端和电阻R17的一端均连接型号为TLP181 的光耦G1的1号引脚，电阻R17的另一端连接3.3V供电电源，

ARM芯片IC1的8号引脚连接电阻R9的一端，ARM芯片IC1的9号引脚连接电阻 R10的一端，ARM芯片IC1的10号引脚连接电阻R11的一端，ARM芯片IC1的11号引脚连接电阻R12的一端，ARM芯片IC1的24号引脚连接电阻R13的一端，ARM芯片IC1 的25号引脚连接电阻R14的一端，ARM芯片IC1的37号引脚连接电阻R15的一端，ARM 芯片IC1的38号引脚连接电阻R16的一端，电阻R9至R16的另一端和电阻R18的一端均连接型号为TLP181的光耦G2的1号引脚，ARM芯片IC1的58号引脚连接型号为TLP181 的光耦G2的2号引脚，

型号为TLP181的光耦G1的3号引脚连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端同时连接二极管D2的负极、电阻R20的一端、电阻R26的一端、三极管Q1的基极和三极管 Q2的基极，二极管D2的正极连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端、型号为TLP181 的光耦G1的4号引脚、型号为TLP181的光耦G2的4号引脚、三极管Q1的集电极、电阻R22的一端和电阻R23的一端均连接供电电源，电阻R20的另一端连接型号为TLP181 的光耦G2的3号引脚，电阻R26的另一端、三极管Q2的集电极、电阻R25的一端和NMOS 管Q3的源极均连接电源地，三极管Q2的发射极同时连接三极管Q1的发射极和电阻R24 的一端，电阻R24的另一端同时连接电阻R25的另一端和NMOS管Q3的栅极，电阻R22 的另一端同时连接电阻R23的另一端和二极管D3的负极，二极管D3的正极连接NMOS 管Q3的漏极，

电阻R23的一端和NMOS管Q3的漏极均连接储能单元4的频谱能量输入端。

本实施方式中，图2中的IC1的SWD为整套系统的仿真接口，用来调试程序和下载程序用，SWD的管脚与ARM(IC1)芯片相连接，1脚接+3V3，2脚接ARM(IC1)的46脚SWD 端，3脚接ARM(IC1)的49脚CLK端,4脚接ARM(IC1)的7脚RESET端。

IC1由意法半导体公司的ARM芯片STM32F103RET6为核心组成，容抗C1(瓷片电容20P)、容抗C2(瓷片电容20P)和晶体Y1(8M)组成了ARM的震荡电路，为主芯片(IC1)提供可靠地时钟源，容抗C3(瓷片电容10P)、容抗C4(瓷片电容10P)和晶体Y2(32.786K) 组成了ARM的实时时钟电路，为主芯片提供秒时钟源，D1(二极管IN4148)、BT1(3V电池) 为实时时钟提供了不间断的能源，保证了秒时钟源的可靠运行，IC1的32脚、48脚、64 脚、19脚、13脚接+3V3，IC1的31脚、47脚、63脚、18脚、12脚接GND。IC1的PB8、 PB9、PB10、PB11、PB12、PB13、PB14、PB15引脚，分别与电阻R1(1K)、R2(1K)、R3(1K)、 R4(1K)、R5(1K)、R6(1K)、R7(1K)、R8(1K)的一端相连，电阻R1、R2、R3、R4、R5、 R6、R7、R8的另一端汇在一起连到G1(光耦TLP181)的1脚(光耦TLP181二极管的正极)， G1(光耦TLP181)的1脚通过电阻R17(10K)与+3V3相连，G1(光耦TLP181)的2脚与IC1的 59脚(即PB7)相连；IC1的PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6、PC7引脚，分别与电阻R9(1K)、R10(1K)、R11(1K)、R12(1K)、R13(1K)、R14(1K)、R15(1K)、R16(1K)的一端相连，电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16的另一端汇在一起连到G2(光耦TLP181)的1脚(光耦TLP181二极管的正极)，G2(光耦TLP181)的1脚通过电阻R18(10K) 与+3V3相连，G2(光耦TLP181)的2脚与IC1的58脚(即PB6)相连。即当ARM(STM32F103RET6) 从PB8、PB9、PB10、PB11、PB12、PB13、PB14、PB15或PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、 PC6、PC7任意一个管脚有特定频率脉冲输出时都会作用在G1或G2上，为后端频谱部分的频谱形成提供一条特定频率曲线，而当PB8、PB9、PB10、PB11、PB12、PB13、PB14、PB15 和PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6、PC7同时以不同的特定频率输出1到16条特定频率脉冲时，G1和G2就会同时共输出1到16条特定频率曲线，则后端频谱部分的频谱形成就是由这1到16条特定频率曲线组合而成的频谱段。

频谱形成电路：由G1和G2的3、4脚以及右部电路组成。G1和G2的4脚接VCC，R21 为1K电阻，D2为频率信号指示灯，G1和G2的3脚分别通过电阻R19(10K)、R20(10K)与 Q1(NPN型三极管2N5551)和Q2(PNP型三极管2N5401)的共同基极相连，Q1的集电极与VCC 相连，Q1的发射集与Q2的集电极相连，Q2的发射极与GND相连，Q1与Q2组成推挽电路通过电阻R24(1K)来推动Q3(Q0为N沟道增强型mosfet，型号为IRFP460A或IRFP460)的开关状态，使得D3(快速二极管FR307)和电阻(2W680R)R23并联上电阻(2W680R)R22 上的电压按一定要求倍压到理论电压值，为储能和波普的植入准备好前提条件，电阻 R26(10K)、R25(10K)为下拉电阻。当PB8、PB9、PB10、PB11、PB12、PB13、PB14、PB15和 PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6、PC7同时以不同的特定频率输出1到16条特定频率脉冲时，G1和G2就会同时共输出1到16条特定频率曲线，通过推挽电路作用在Q3(Q0 为N沟道增强型mosfet，型号为IRFP460A或IRFP460)上，使得D3(快速二极管FR307) 和电阻(2W680R)R23并上电阻(2W680R)R22上的电压按一定要求倍压到理论电压值，此时的频谱段(1到16条特定频率曲线组成的频谱)就会输出到储能单元上，1到16条特定频率曲线组成频谱段加上一定的倍压高度，就会为储能单元提供源源不断的频谱能量。

储能单元：

储能单元输出的频谱通过DB2(KKBB520为超高效变换器)作用到RT的左半部分完成储能，R27为10k匹配电阻，经过RT的右半部分变换输出(RT为自制高能变换器)。

波普植入部分：

RT经由RT1(自制屏蔽无漏感电感)和RT2(自制屏蔽无漏感电感)的舒缓作用输入到植入仓中，完成波普对种子的植入作用。

图1中植入仓上的两个连接旋钮上分别缠绕有线圈，这两个旋钮上的线圈相当于图3 中的RT1和RT2。

具体实施方式四：参照图3具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的生物种子波普仪作进一步说明，本实施方式中，储能单元4包括整流桥DB1、变压器RT、屏蔽无漏感电感RT1-RT2和电阻R27，

升压电路3-2的交流信号输出端连接整流桥DB1的交流信号输入端，整流桥DB1直流信号输出端的负极同时连接变压器RT初级线圈中间抽头和电阻R27的一端，电阻R27的另一端连接变压器RT初级线圈的一端，整流桥DB1直流输出端的正极连接初级线圈的另一端，

变压器RT次级线圈的两端分别连接屏蔽无屏蔽漏感电感RT1的一端和屏蔽无漏感电感RT2的一端，

屏蔽无漏感电感RT1的另一端连接植入仓2的频谱能量正输入端，

屏蔽无漏感电感RT2的另一端连接植入仓2的频谱能量负输入端。

本实施方式中，升压电路的优点：

输出驱动系统采用MOSFET自创式输出方式，保证了驱动输出的可靠性和安全性，为产品质量提供了保证。

储能单元的优点：

采用了递推式增量电路，使能效的转换高效、准确。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式四所述的生物种子波普仪作进一步说明，本实施方式中，所述波普仪还包括供电电路，供电电路，用于为频谱仪1供电。

具体实施方式六：参照图4具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式五所述的生物种子波普仪作进一步说明，本实施方式中，供电电路包括交流电源、整流桥DB2、电容C5-C11、发光二极管D4、二极管D5-D7、电阻R28-R32、型号为XL7015的稳压芯片 IC2和屏蔽型电感LD1，

交流电源的交流信号输出端连接整流桥DB2的交流信号输入端，整流桥DB2的正极、电容C5的正极、电阻R28的一端和二极管D5的正极均连接供电电源，

电容C5的负极、整流桥DB2的负极和发光二极管D4的负极均连接电源地，发光二极管D4的正极连接电阻R28的另一端，

二极管D5的负极同时连接电容C6的正极、电容C7的一端和型号为XL7015的稳压芯片IC2的1号引脚，

电容C6的负极、电容C7的另一端和电阻R29的一端均连接电源地，电阻R29的另一端连接型号为XL7015的稳压芯片IC2的5号引脚，

型号为XL7015的稳压芯片IC2的2号引脚同时连接二极管D6的负极和屏蔽型电感LD1的一端，屏蔽型电感LD1的另一端、电容C8的正极、电阻R30的一端、电容C9的一端、电容C10的一端、电容C11的一端和电阻R32的一端均连接3.3V供电电源，电阻 R32的另一端连接二极管D7的正极，二极管D7的负极连接电源地，

二极管D6的正极、电容C8的负极、电阻R31的一端、电容C10的另一端、电容C11 的另一端、型号为XL7015的稳压芯片IC2的6号引脚和型号为XL7015的稳压芯片IC2 的7号引脚均连接电源地，

型号为XL7015的稳压芯片IC2的4号引脚同时连接电阻R30的另一端、电阻R31的另一端和电容C9的另一端。

本实施方式中，供电电路原理：

9伏交流电源通过整流桥DB2整流变为9伏直流电源，C5为滤波电容(16V1000UF)滤掉电源中的低频成分，R28为1K电阻，D4为电源指示灯,D5为单向导通二极管，通过D5 为后端电路提供供电。

6为滤波电容(16V1000UF)滤掉电源中的低频成分,C7为滤波电容(独石104)滤掉电源中的高频成分，为后端电路提供可靠无杂波的供电。

IC2为XL7015，是一款可靠的可调稳压芯片，5脚EN通过RD1(10K电阻)接地，1脚VIN为电源输入端，3脚和6脚直接接地，2脚SW为输出端通过LD1(为3A屏蔽型电感，电感值为68UH)和D6(二极管SS14),输出+3.3V电源，为ARM系统供电，4脚FB,为输出电源反馈端，通过R30(10K)和R31(3.32K)分压采样的值来控制输出端电压，C9为滤波电容 (10V1000UF)滤掉电源中的低频成分，C10为滤波电容(10V1000UF)滤掉电源中的低频成分,C11为滤波电容(独石104)滤掉电源中的高频成分，R32为1K电阻，D7为+3V3电源指示灯。

XL7015是一款高效、高压降压型DC-DC转换器，固定150KHz开关频率，可提供最高0.8A输出电流能力，低纹波，出色的线性调整率与负载调整率。XL7015内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。PWM控制环路可以调节占空比从0～100％之间线性变化。内置输出过电流保护功能，当输出短路时，开关频率从150KHz降至45KHz。内部补偿模块可以减少外围元器件数量。

频谱仪前表面具有显示界面，内部具有显示系统；

显示系统是采用迪文公司自主研发的DGUS屏做为人机对话界面。

DGUS是迪文图形应用服务软件的简称。是基于K600+内核迪文屏所设计的具有完全自主知识产权的智慧型人机界面系统软件。用DGUS来开发人机界面，主要借助PC软件来进行组态设计，把人机交互和控制过程完全分开，只需要写点通过串口读写变量存储器的代码。

显示界面的特点：

1.无操作系统，可靠、稳定；

2.借助PC软件进行组态设计，实现丰富功能；

3.简化CPU代码量，5条指令实现人机交互；

4.自定义图形数据库，可根据需要灵活设计界面。

基于DGUS屏的DWIN OS：

基于DGUS屏的DWIN OS是专门针对工业自动化应用而设计的，以微指令集成了大量工业自动化处理相关软件，比如串口通信、CRC、线性方程求解、数据库操纵、Modbus协议处理、用户算法等。

通过内嵌于DGUS屏的DWIN OS可以实现人机交互进程控制、通信、数据采集和处理、数据库操作、数学计算与数据分析等，满足了二次开发需求。

Claims (6)

1.生物种子波普仪，其特征在于，所述波普仪包括频谱仪(1)和植入仓(2)，

频谱仪(1)包括主控单元(3)和储能单元(4)，

主控单元(3)，用于产生1路脉冲信号或者多路不同频率的脉冲信号，且每路脉冲信号的频率范围为1Hz-10MHz，对1路脉冲信号进行升压或者对多路不同频率的脉冲信号组合成的频谱进行升压，得到升压后的电能或者升压后的频谱能量；

储能单元(4)，用于存储电能或频谱能量；

植入仓(2)内放置种子，植入仓(2)，用于接收存储的电能或频谱能量，将该电能或频谱能量施加在种子上。

2.根据权利要求1所述生物种子波普仪，其特征在于，主控单元(3)能够产生16路不同频率的脉冲信号。

3.根据权利要求2所述生物种子波普仪，其特征在于，主控单元(3)包括频谱生成电路(3-1)和升压电路(3-2)，

频谱生成电路(3-1)，用于输出16路不同频率的脉冲信号，升压电路(3-2)，用于对16路不同频率的脉冲信号进行升压，得到升压后的频谱能量；

频谱生成电路(3-1)包括ARM芯片IC1、电容C1-C4、晶振Y1-Y2、二极管D1、3.3V电池BT1和电阻R1-R18，

升压电路(3-2)包括型号为TLP181的光耦G1-G2、三极管Q1-Q2、NMOS管Q3、电阻R19-R26和二极管D2-D3，

ARM芯片IC1的5号引脚同时连接电容C1的一端和晶振Y1的一端，电容C1的另一端、电容C2的一端和ARM芯片IC1的60号引脚均连接电源地，ARM芯片IC1的6号引脚同时连接电容C2的另一端和晶振Y1的另一端，

ARM芯片IC1的1号引脚同时连接二极管D1的负极和3.3V电池BT1的正极，二极管D1的正极连接3.3V供电电源，3.3V电池BT1的负极、ARM芯片IC1的31号引脚、ARM芯片IC1的47号引脚、ARM芯片IC1的63号引脚、ARM芯片IC1的18号引脚和ARM芯片IC1的12号引脚均连接电源地，

ARM芯片IC1的13号引脚、ARM芯片IC1的19号引脚、ARM芯片IC1的64号引脚、ARM芯片IC1的48号引脚和ARM芯片IC1的32号引脚均连接3.3V供电电源，

ARM芯片IC1的3号引脚同时连接电容C3的一端和晶振Y2的一端，ARM芯片IC1的4号引脚同时连接晶振Y2的另一端和电容C4的一端，电容C4的另一端和电容C3的另一端均连接电源地，

ARM芯片IC1的59号引脚连接型号为TLP181的光耦G1的2号引脚，ARM芯片IC1的61号引脚连接电阻R1的一端，ARM芯片IC1的62号引脚连接电阻R2的一端，ARM芯片IC1的29号引脚连接电阻R3的一端，ARM芯片IC1的30号引脚连接电阻R4的一端，ARM芯片IC1的33号引脚连接电阻R5的一端，ARM芯片IC1的34号引脚连接电阻R6的一端，ARM芯片IC1的35号引脚连接电阻R7的一端，ARM芯片IC1的36号引脚连接电阻R8的一端，电阻R1至R8的另一端和电阻R17的一端均连接型号为TLP181的光耦G1的1号引脚，电阻R17的另一端连接3.3V供电电源，

ARM芯片IC1的8号引脚连接电阻R9的一端，ARM芯片IC1的9号引脚连接电阻R10的一端，ARM芯片IC1的10号引脚连接电阻R11的一端，ARM芯片IC1的11号引脚连接电阻R12的一端，ARM芯片IC1的24号引脚连接电阻R13的一端，ARM芯片IC1的25号引脚连接电阻R14的一端，ARM芯片IC1的37号引脚连接电阻R15的一端，ARM芯片IC1的38号引脚连接电阻R16的一端，电阻R9至R16的另一端和电阻R18的一端均连接型号为TLP181的光耦G2的1号引脚，ARM芯片IC1的58号引脚连接型号为TLP181的光耦G2的2号引脚，

型号为TLP181的光耦G1的3号引脚连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端同时连接二极管D2的负极、电阻R20的一端、电阻R26的一端、三极管Q1的基极和三极管Q2的基极，二极管D2的正极连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端、型号为TLP181的光耦G1的4号引脚、型号为TLP181的光耦G2的4号引脚、三极管Q1的集电极、电阻R22的一端和电阻R23的一端均连接供电电源，电阻R20的另一端连接型号为TLP181的光耦G2的3号引脚，电阻R26的另一端、三极管Q2的集电极、电阻R25的一端和NMOS管Q3的源极均连接电源地，三极管Q2的发射极同时连接三极管Q1的发射极和电阻R24的一端，电阻R24的另一端同时连接电阻R25的另一端和NMOS管Q3的栅极，电阻R22的另一端同时连接电阻R23的另一端和二极管D3的负极，二极管D3的正极连接NMOS管Q3的漏极，

电阻R23的一端和NMOS管Q3的漏极均连接储能单元(4)的频谱能量输入端。

4.根据权利要求3所述生物种子波普仪，其特征在于，储能单元(4)包括整流桥DB1、变压器RT、屏蔽无漏感电感RT1-RT2和电阻R27，

升压电路(3-2)的交流信号输出端连接整流桥DB1的交流信号输入端，整流桥DB1直流信号输出端的负极同时连接变压器RT初级线圈中间抽头和电阻R27的一端，电阻R27的另一端连接变压器RT初级线圈的一端，整流桥DB1直流输出端的正极连接初级线圈的另一端，

变压器RT次级线圈的两端分别连接屏蔽无屏蔽漏感电感RT1的一端和屏蔽无漏感电感RT2的一端，

屏蔽无漏感电感RT1的另一端连接植入仓(2)的频谱能量正输入端，

屏蔽无漏感电感RT2的另一端连接植入仓(2)的频谱能量负输入端。

5.根据权利要求4所述生物种子波普仪，其特征在于，所述波普仪还包括供电电路，供电电路，用于为频谱仪(1)供电。

6.根据权利要求5所述生物种子波普仪，其特征在于，供电电路包括交流电源、整流桥DB2、电容C5-C11、发光二极管D4、二极管D5-D7、电阻R28-R32、型号为XL7015的稳压芯片IC2和屏蔽型电感LD1，

交流电源的交流信号输出端连接整流桥DB2的交流信号输入端，整流桥DB2的正极、电容C5的正极、电阻R28的一端和二极管D5的正极均连接供电电源，

电容C5的负极、整流桥DB2的负极和发光二极管D4的负极均连接电源地，发光二极管D4的正极连接电阻R28的另一端，

二极管D5的负极同时连接电容C6的正极、电容C7的一端和型号为XL7015的稳压芯片IC2的1号引脚，

电容C6的负极、电容C7的另一端和电阻R29的一端均连接电源地，电阻R29的另一端连接型号为XL7015的稳压芯片IC2的5号引脚，

型号为XL7015的稳压芯片IC2的2号引脚同时连接二极管D6的负极和屏蔽型电感LD1的一端，屏蔽型电感LD1的另一端、电容C8的正极、电阻R30的一端、电容C9的一端、电容C10的一端、电容C11的一端和电阻R32的一端均连接3.3V供电电源，电阻R32的另一端连接二极管D7的正极，二极管D7的负极连接电源地，

二极管D6的正极、电容C8的负极、电阻R31的一端、电容C10的另一端、电容C11的另一端、型号为XL7015的稳压芯片IC2的6号引脚和型号为XL7015的稳压芯片IC2的7号引脚均连接电源地，

型号为XL7015的稳压芯片IC2的4号引脚同时连接电阻R30的另一端、电阻R31的另一端和电容C9的另一端。

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