小型活體生物探測計數裝置制造方法
【專利摘要】本發明是一種基于單片機控制的小型活體生物引誘驅趕計數裝置，本發明的紅外探測裝置通過探測感應活體生物自身散發的紅外線從而探測其在某特定區域的活動規律，探測結果以二進制數的形式通過N位LED進行存儲和讀取；采用三線串口模式控制的模擬發聲裝置根據要求或不同的目的可進行多次擦除和編程，通過改變播放內容可對特定區域的某種生物進行聽覺上的引誘或恐嚇達到引誘或驅趕的目的。
【專利說明】小型活體生物探測計數裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于對小型活體生物，特別是小型的脊椎動物探測計數和引誘驅趕的裝置。
【背景技術】
[0002]對一個區域內的動物進行計數可以反映出動物的增減態勢，同時有目的的對確定區域內的生物進行驅趕或吸引，對于某些研究工作或地方生態建議是必須的。
[0003]傳統的生物計數辦法是通過目測進行，其精確度較差，傳統的對有害生物的防治方法，主要有化學藥物和恐嚇驅趕兩種。使用化學藥物既污染環境，而且會對其他動物或人造成誤傷；采用驅趕的方法不會破壞原有的生物鏈平衡，對于野外的動物，特別是野生動物用這種方法進行驅趕或引誘會更為有利。
[0004]隨著電子技術的發展，在活體生物的捕獲驅趕方面，電子技術得到了越來越廣泛的應用。例如典型的采用微電子技術制作的電子滅鼠器和驅鼠器，前者通過電擊的方式使老鼠致死；而后者可以通過超聲波驅鼠器，在強度足夠大時還能通過刺激老鼠神經系統或者聽覺系統使其致死。這些電子裝置相較于傳統方法雖然大大提過了對有害生物捕獲的安全性和成功率，但又不可避免的直接導致了有害生物的死亡，并不能有效控制其對動物的傷害。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種可對活體生物進行探測計數的小型裝置，以及可以同時有語音驅趕和引誘作用的裝置。
[0006]本發明的小型活體生物探測計數裝置由紅外探測計數模塊、單片機、模擬音頻引誘與驅趕控制模塊、揚聲器發聲模塊，以及為裝置提供電源的電源模塊構成，其中以單片機的核心芯片為控制芯片提供時鐘頻率，通過軟件編程實現定時控制和對外部中斷的處理，紅外探測計數模塊包含了紅外探測器與顯示電路兩部分，并通過主芯片進行控制，紅外探測器有一個輸出口與主芯片的專用中斷接口，連接保證兩者間的通行；顯示電路的LED燈的一端與主芯片的P2 口分別相連，另一端接電源的高電平；引誘與驅趕模塊包括了模擬音頻芯片與揚聲器模塊，模擬音頻芯片選用的是三線串口控制模式，專用的時鐘引腳、片選輸入引腳、數據輸入引腳分別與主芯片的P2.2、P2.1、P2.0引腳相連，揚聲器的正負引腳與音頻芯片的PWM+和PWM-引腳相連，保證對模擬音頻聲音的不失真放大。
[0007]本發明的小型活體生物探測計數裝置，所用的單片機為TX-1C51，模擬音頻控制模塊為WT588D-16P-32M，模塊構成簡單，價格低廉，適用性強。
[0008]本發明的裝置利用紅外探頭感應恒溫動物發射紅外線進行計數。在實施例中具體使用的紅外探頭為LHI778探頭，它可以感應8-10nm的紅外線，將不同時刻感應到的紅外信號對應為活體生物的個數，并摒棄傳統的顯示技術，而以LED作為計數的存儲單元和顯示單元。這些措施使得整個裝置體積輕便，功耗小。[0009]本發明的裝置中，模擬音頻模塊可人為選擇對某活體生物進行語音引誘或語音驅趕，并且引誘與驅趕內容可重復擦除再燒寫，播放內容多樣，避免某目標生物適應某種引誘語音或者驅趕語音而減弱引誘或驅趕的效果，同時語音內容的長度、播放間隔都可根據具體環境設置，以達到最優效果。裝置可采用兩種供電模式可選:即3節1.5V的干電池供電或者市電通過濾波穩壓后供電。
[0010]本發明的裝置結構緊湊簡單，易于操作，穩定性強，成本低廉，可擴展性強，同時裝置只要真確安置于需要區域，上電之后可自行工作，不需要過多的人為操作，可節省大量的人力資源。
[0011]本發明的小型活體生物探測計數裝置的實施例中，由紅外探測計數模塊、單片機、模擬音頻引誘與驅趕控制模塊、揚聲器發聲模塊，以及為裝置提供電源的電源模塊構成，其中以單片機的核心芯片為控制芯片提供時鐘頻率，通過軟件編程實現定時控制和對外部中斷的處理，紅外探測計數模塊包含了紅外探測器與顯示電路兩部分，并通過主芯片進行控制，紅外探測器可以感應到恒溫生物發射的8-10nm的紅外線，它有一個輸出口與主芯片的專用中斷接口連接，保證將感應的信號能正確傳輸給主控MCU;本發明摒棄市面上LCD顯示而采用8個LED燈作為計數與顯示一體化的硬件結構，8個LED燈的一端與主芯片的P2引腳分別相連，另一端接電源的高電平；引誘與驅趕模塊包括了模擬音頻芯片與揚聲器模塊，模擬音頻芯片選用的是三線串口控制模式，專用的時鐘引腳、片選輸入引腳、數據輸入引腳分別與主芯片的P2.2、P2.1、P2.0引腳相連，揚聲器的正負引腳與PWM+和PWM-相連；本發明的電源模塊可采用干電池供電或者接市電后通過濾波穩壓供電。
[0012]本發明可比現有的生物計數方法更為精確，同時可以根據要求人為控制對生物進行驅趕或引誘，以使環境得以改善。本發明可以在夜間和惡劣氣候下均可正常工作，同時靈敏度高，穩定性好，耗電量小，存儲空間大，價格低，可擴展性強，控制簡便，整個發明的電路結構簡單，便于操作，體積小，便于攜帶等優點。本發明較于現有的生物防治裝置電源供電更為方便和靈活。使用本發明可以實現人為的控制某區域生物的活動種類和數量的目的，也可用于研究生物群落的活動規律。
[0013]【專利附圖】
【附圖說明】
附圖1為本發明裝置的整體結構框圖。附圖2為紅外探測計數模塊實現電路圖。附圖3為模擬音頻引誘與驅趕模塊實現電路圖。
【具體實施方式】
[0014]附圖為本發明裝置的實施例，以下結合實施例進行解說。
[0015]本發明的整個裝置結構如圖1所示，附圖1的實施例中以TX-1C51單片機作為主控MCU，使用STC8951芯片作為控制芯片，該芯片使用12MHz的時鐘頻率，可以通過軟件編程實現定時控制和對外部中斷的處理，使用外部中斷O來處理從紅外探測芯片上傳來的探測電壓信號，同時點亮相應的LED燈；使用定時中斷O和I控制模擬音頻芯片的播放順序、播放時間以及播放間隔。其具體的做法是:STC8951芯片集成有40個I/O 口，其中有專門用于連接電源的VCC 口和ground 口，紅外探測器和模擬音頻芯片本身也有獨立的電源接口，只要將這些接口與電源的高低電平接口正確連接，就能保證這些模塊的供電；紅外探測計數模塊包含了紅外探測器與顯示電路兩部分，這兩部分之間沒有連接，都連接都主芯片(STC8951)上進行控制，紅外探測器有一個輸出引腳，該輸出引腳與主芯片的專用中斷I/口引腳連接保證兩者間的通行；顯示電路的8個LED燈的一端與主芯片的P2 口分別相連(燈I與P2.0 口，燈2與P2.1 口，....燈8與P2.7 口，顯示電路的LED燈個數個擴展至N位)，另一端接電源的高電平；引誘與驅趕模塊包括了模擬音頻芯片與揚聲器模塊，模擬音頻芯片本身帶有專用的數據輸入引腳、片選引腳和時鐘引腳，該芯片有多種控制模式，本發明選用的是三線串口模式，故而選擇該模式下專用的時鐘引腳P03、片選輸入引腳P02、數據輸入引腳POl分別與主芯片的P2.2、P2.1、P2.0引腳相連，保證兩個芯片有相同的時鐘，數據傳輸同步，同時也帶有專用的的外放接口，即引腳PWM+和PWM-，將揚聲器的正負口與該兩個引腳相連，就能將芯片播放的聲音傳輸到揚聲器，達到放大聲音的目的。本發明中通過通用USB線將單片機與PC相連，將PC上已經寫好的控制代碼通過USB線下載到單片機主芯片上，該芯片還有一個好處是在斷電后也能保存已經下載的信息，可以多次擦除和燒寫。
[0016]本發明的紅外探測模塊中所用的探頭是熱釋紅外探測頭，紅外探測模塊的的型號為HC-SR501，其中探頭的型號為LHI778，其電路見圖2，整個模塊由主芯片、LED顯示、紅外探測頭、電源供電及其外圍電路組成，具體的連接方式如下:主M C U外圍有復位電路與12MHz的晶振電路，4 O引腳和2 O引腳分別為主MC U電源供電的高電平和低電平連接端。紅外探測芯片的輸出引腳與主MCU的外部中斷O專用I/O引腳相連，保證紅外探測芯片能通過邊沿觸發的方式將感應到的紅外信號以中斷的形式傳遞給M C U處理，MCU的P2引腳接八個L E D燈作為計數顯示電路，按鍵S I與定時器O外部輸入I /0 口相連，控制八個L E D的開關，當M C U接收到中斷時，會根據中斷的數量給相應的L E D以低電平(點亮相應的L E D )，此時若按下按鍵S I，相應的L E D就會點亮，觀察者以二進制的形式讀取則可準確獲取探測數量(L E D燈從L E D I到L E D 8依次排列，讀取時燈亮則為I，滅則為O )，在按鍵按下時，顯示電路占用外部中斷，紅外探測信號中斷向MCU傳遞探測信號，再次按下按鍵S I，關閉顯示電路，紅外探測芯片與主M C U的通信再次啟動，并在原來的計數基礎自加，直到按下S 2復位鍵，計數清零，重新開始。圖2上面的部分為裝置的供電部分。
[0017]附圖3給出模擬音頻引誘與驅趕模塊的電路圖，該模塊中，主M C U的外圍電路也只有一個復位電路和一個12MHz的晶振電路，4 O引腳和2 O引腳為電源高電平和低電平連接口，P 1.0 口接一個L E D燈作為連接測試信號，主M C U與音頻芯片連接正確，電路正常工作時，L E D點亮，否則L E D滅，幫助測試人員掌握電路工作狀態。主M CU的定時器O外部輸入端口連接一個按鍵，控制音頻芯片最開始時的播放(即給與主M CU芯片與音頻芯片一個開始通信的信號觸發)。音頻芯片共有I 6個I / O引腳，PVD D和P B u s y端口是電源高電平連接端口和工作信號輸出端口，P WM+和P WM—為外部連接功放端口，連接一個揚聲器放大音頻信號，P O 3，P O 2和P O I分別為時鐘輸入端口，片選端口和數據輸入端口，這三個端口必須與主M C U的特定的時鐘輸出端口，片選輸出端口，數據輸入端口連接，才能建立正確的數據傳輸線路，主M C U才能正確控制音頻芯片的播放時間與播放內容以及播放間隔，如圖四所示。引誘音頻文件和驅趕音頻文件都通過單片機與P C的連接直接下載到音頻芯片上，主M C U通過定時器控制調動這些文件的播放與停止，不需要人為進行控制。
[0018]本發明的單片機音頻輸出引腳不用特別設置，只需保證與音頻芯片的通信即可。音頻芯片可自行多次擦除和燒寫下載語音文件(語音文件的內容可根據需求為某動物同類的叫聲或為其天敵的叫聲)，并通過軟件設置播放間隔。通過上文所述的連接以后，主芯片就能控制音頻芯片什么時候播放，音頻芯片上的一段播放內容結束后，主芯片控制間隔30min后再傳給音頻芯片一個播放信號，如此進行循環播放。而語音文件信息可以是用于呼喚擬引誘生物的聲音，也可以是用于恐嚇擬驅趕生物的聲音。
[0019]通過標準的PCB制版后，將未封裝的成品裝置置于實驗室與自習室進行小范圍探測試驗，結果表明裝置的試驗結果較為理想，設想的各種功能都能實現。
【權利要求】
1.小型活體生物探測計數裝置，其特征在于裝置由紅外探測計數模塊、單片機、模擬音頻引誘與驅趕控制模塊、揚聲器發聲模塊，以及為裝置提供電源的電源模塊構成，其中以單片機的核心芯片為控制芯片提供時鐘頻率，通過軟件編程實現定時控制和對外部中斷的處理，紅外探測計數模塊包含了紅外探測器與顯示電路兩部分，并通過主芯片進行控制，紅外探測器有一個輸出口與主芯片的專用中斷接口，連接保證兩者間的通行；顯示電路的LED燈的一端與主芯片的P2 口分別相連，另一端接電源的高電平；引誘與驅趕模塊包括了模擬音頻芯片與揚聲器模塊，模擬音頻芯片選用的是三線串口控制模式，專用的時鐘引腳、片選輸入引腳、數據輸入引腳分別與主芯片的P2.2、P2.1、P2.0引腳相連，揚聲器的正負引腳與音頻芯片的PWM+和PWM-引腳相連。
2.根據權利要求1所述的小型活體生物探測計數裝置，其特征在于:所用的單片機為TX-1C51，模擬音頻控制模塊為WT588D-16P-32M。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所用的紅外探頭為紅外線探頭LHI778探頭，并以LED作為計數的存儲單元和顯示單元。
【文檔編號】G06M1/272GK103870873SQ201310718657
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】楊建紅, 李利利, 何驚昱 申請人:蘭州大學