小型活体生物探测计数装置制造方法
【专利摘要】本实用新型是一种基于单片机控制的小型活体生物引诱驱赶计数装置，本实用新型的红外探测装置通过探测感应活体生物自身散发的红外线从而探测其在某特定区域的活动规律，探测结果以二进制数的形式通过N位LED进行存储和读取；采用三线串口模式控制的模拟发声装置根据要求或不同的目的可进行多次擦除和编程，通过改变播放内容可对特定区域的某种生物进行听觉上的引诱或恐吓达到引诱或驱赶的目的。
【专利说明】小型活体生物探测计数装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于对小型活体生物，特别是小型的脊椎动物探测计数和引诱驱赶的装置。
【背景技术】
[0002]对一个区域内的动物进行计数可以反映出动物的增减态势，同时有目的的对确定区域内的生物进行驱赶或吸引，对于某些研究工作或地方生态建议是必须的。
[0003]传统的生物计数办法是通过目测进行，其精确度较差，传统的对有害生物的防治方法，主要有化学药物和恐吓驱赶两种。使用化学药物既污染环境，而且会对其他动物或人造成误伤；采用驱赶的方法不会破坏原有的生物链平衡，对于野外的动物，特别是野生动物用这种方法进行驱赶或引诱会更为有利。
[0004]随着电子技术的发展，在活体生物的捕获驱赶方面，电子技术得到了越来越广泛的应用。例如典型的采用微电子技术制作的电子灭鼠器和驱鼠器，前者通过电击的方式使老鼠致死；而后者可以通过超声波驱鼠器，在强度足够大时还能通过刺激老鼠神经系统或者听觉系统使其致死。这些电子装置相较于传统方法虽然大大提过了对有害生物捕获的安全性和成功率，但又不可避免的直接导致了有害生物的死亡，并不能有效控制其对动物的伤害。
【发明内容】
[0005]本实用新型提供一种可对活体生物进行探测计数的小型装置，以及可以同时有语音驱赶和引诱作用的装置。
[0006]本实用新型的小型活体生物探测计数装置由红外探测计数模块、单片机、模拟音频引诱与驱赶控制模块、扬声器发声模块，以及为装置提供电源的电源模块构成，其中以单片机的核心芯片为控制芯片提供时钟频率，通过软件编程实现定时控制和对外部中断的处理，红外探测计数模块包含了红外探测器与显示电路两部分，并通过主芯片进行控制，红外探测器有一个输出口与主芯片的专用中断接口，连接保证两者间的通行；显示电路的LED灯的一端与主芯片的P2 口分别相连，另一端接电源的高电平；模拟音频引诱与驱赶控制模块包括了模拟音频芯片与扬声器模块，模拟音频芯片选用的是三线串口控制模式，专用的时钟引脚、片选输入引脚、数据输入引脚分别与主芯片的P2.2、P2.1、P2.0引脚相连，扬声器模块的正负引脚与音频芯片的PWM+和PWM-引脚相连，保证对模拟音频声音的不失真放大。
[0007]本实用新型的小型活体生物探测计数装置，所用的单片机为TX-1C51，模拟音频控制模块为WT588D-16P-32M，模块构成简单，价格低廉，适用性强。
[0008]本实用新型的装置利用红外探头感应恒温动物发射红外线进行计数。在实施例中具体使用的红外探头为LHI778探头，它可以感应8-10nm的红外线，将不同时刻感应到的红外信号对应为活体生物的个数，并摒弃传统的显示技术，而以LED作为计数的存储单元和显示单元。这些措施使得整个装置体积轻便，功耗小。
[0009]本实用新型的装置中，模拟音频模块可人为选择对某活体生物进行语音引诱或语音驱赶，并且引诱与驱赶内容可重复擦除再烧写，播放内容多样，避免某目标生物适应某种引诱语音或者驱赶语音而减弱引诱或驱赶的效果，同时语音内容的长度、播放间隔都可根据具体环境设置，以达到最优效果。装置可采用两种供电模式可选:即3节1.5V的干电池供电或者市电通过滤波稳压后供电。
[0010]本实用新型的装置结构紧凑简单，易于操作，稳定性强，成本低廉，可扩展性强，同时装置只要真确安置于需要区域，上电之后可自行工作，不需要过多的人为操作，可节省大量的人力资源。
[0011]本实用新型的小型活体生物探测计数装置的实施例中，由红外探测计数模块、单片机、模拟音频引诱与驱赶控制模块、扬声器发声模块，以及为装置提供电源的电源模块构成，其中以单片机的核心芯片为控制芯片提供时钟频率，通过软件编程实现定时控制和对外部中断的处理，红外探测计数模块包含了红外探测器与显示电路两部分，并通过主芯片进行控制，红外探测器可以感应到恒温生物发射的8-lOnm的红外线，它有一个输出口与主芯片的专用中断接口连接，保证将感应的信号能正确传输给主控MCU;本实用新型摒弃市面上IXD显示而采用8个LED灯作为计数与显示一体化的硬件结构，8个LED灯的一端与主芯片的P2引脚分别相连，另一端接电源的高电平；模拟音频引诱与驱赶控制模块包括了模拟音频芯片与扬声器模块，模拟音频芯片选用的是三线串口控制模式，专用的时钟引脚、片选输入引脚、数据输入引脚分别与主芯片的P2.2、P2.1、P2.0引脚相连,扬声器模块的正负引脚与PWM+和PWM-相连；本实用新型的电源模块可采用干电池供电或者接市电后通过滤波稳压供电。
[0012]本实用新型可比现有的生物计数方法更为精确，同时可以根据要求人为控制对生物进行驱赶或引诱，以使环境得以改善。本实用新型可以在夜间和恶劣气候下均可正常工作，同时灵敏度高，稳定性好，耗电量小，存储空间大，价格低，可扩展性强，控制简便，整个发明的电路结构简单，便于操作，体积小，便于携带等优点。本实用新型较于现有的生物防治装置电源供电更为方便和灵活。使用本实用新型可以实现人为的控制某区域生物的活动种类和数量的目的，也可用于研究生物群落的活动规律。
[0013]
【专利附图】
【附图说明】
[0014]附图1为本实用新型装置的整体结构框图。附图2为红外探测计数模块实现电路图。附图3为模拟音频引诱与驱赶控制模块实现电路图。
【具体实施方式】
[0015]附图为本实用新型装置的实施例，以下结合实施例进行解说。
[0016]本实用新型的整个装置结构如图1所示，附图1的实施例中以TX-1C51单片机作为主控MCU，使用STC8951芯片作为控制芯片，该芯片使用12MHz的时钟频率，可以通过软件编程实现定时控制和对外部中断的处理，使用外部中断O来处理从红外探测芯片上传来的探测电压信号，同时点亮相应的LED灯；使用定时中断O和I控制模拟音频芯片的播放顺序、播放时间以及播放间隔。其具体的做法是:STC8951芯片集成有40个I/O 口，其中有专门用于连接电源的VCC 口和ground 口，红外探测器和模拟音频芯片本身也有独立的电源接口，只要将这些接口与电源的高低电平接口正确连接，就能保证这些模块的供电；红外探测计数模块包含了红外探测器与显示电路两部分，这两部分之间没有连接，都连接都主芯片(STC8951)上进行控制，红外探测器有一个输出引脚，该输出引脚与主芯片的专用中断I/口引脚连接保证两者间的通行；显示电路的8个LED灯的一端与主芯片的P2 口分别相连(灯I与P2.0 口，灯2与P2.1 口，....灯8与P2.7 口，显示电路的LED灯个数个扩展至N位)，另一端接电源的高电平；模拟音频引诱与驱赶控制模块包括了模拟音频芯片与扬声器模块，模拟音频芯片本身带有专用的数据输入引脚、片选引脚和时钟引脚，该芯片有多种控制模式，本实用新型选用的是三线串口模式，故而选择该模式下专用的时钟引脚P03、片选输入引脚P02、数据输入引脚POl分别与主芯片的P2.2、P2.1、P2.0引脚相连，保证两个芯片有相同的时钟，数据传输同步，同时也带有专用的的外放接口，即引脚PWM+和PWM-，将扬声器的正负口与该两个引脚相连，就能将芯片播放的声音传输到扬声器，达到放大声音的目的。本实用新型中通过通用USB线将单片机与PC相连，将PC上已经写好的控制代码通过USB线下载到单片机主芯片上，该芯片还有一个好处是在断电后也能保存已经下载的信息，可以多次擦除和烧写。
[0017]本实用新型的红外探测模块中所用的探头是热释红外探测头，红外探测模块的的型号为HC-SR501，其中探头的型号为LHI778，其电路见图2，整个模块由主芯片、LED显示、红外探测头、电源供电及其外围电路组成，具体的连接方式如下:主M C U外围有复位电路与I 2 MHz的晶振电路，4 O引脚和2 O引脚分别为主MCU电源供电的高电平和低电平连接端。红外探测芯片的输出引脚与主MCU的外部中断O专用I/O引脚相连，保证红外探测芯片能通过边沿触发的方式将感应到的红外信号以中断的形式传递给M C U处理，MCU的P2引脚接八个L E D灯作为计数显示电路，按键S I与定时器O外部输入I /0 口相连，控制八个L E D的开关，当M CU接收到中断时，会根据中断的数量给相应的L E D以低电平(点亮相应的L E D )，此时若按下按键S I，相应的L E D就会点亮，观察者以二进制的形式读取则可准确获取探测数量(L E D灯从L E D I到L E D 8依次排列，读取时灯亮则为I，灭则为O )，在按键按下时，显示电路占用外部中断，红外探测信号中断向M CU传递探测信号，再次按下按键S I，关闭显示电路，红外探测芯片与主M C U的通信再次启动，并在原来的计数基础自加，直到按下S 2复位键，计数清零，重新开始。图2上面的部分为装置的供电部分。
[0018]附图3给出模拟音频引诱与驱赶控制模块的电路图，该模块中，主M C U的外围电路也只有一个复位电路和一个12MHz的晶振电路，4 O引脚和2 O引脚为电源高电平和低电平连接口，P 1.0 口接一个L E D灯作为连接测试信号，主M C U与音频芯片连接正确，电路正常工作时，L E D点亮，否则L E D灭，帮助测试人员掌握电路工作状态。主M C U的定时器O外部输入端口连接一个按键，控制音频芯片最开始时的播放(即给与主M C U芯片与音频芯片一个开始通信的信号触发)。音频芯片共有I 6个I / O引脚，P VD D和P B u s y端口是电源高电平连接端口和工作信号输出端口，P WM+和P WM —为外部连接功放端口，连接一个扬声器放大音频信号，P O 3，P O 2和P O I分别为时钟输入端口，片选端口和数据输入端口，这三个端口必须与主M C U的特定的时钟输出端口，片选输出端口，数据输入端口连接，才能建立正确的数据传输线路，主M C U才能正确控制音频芯片的播放时间与播放内容以及播放间隔，如图四所示。引诱音频文件和驱赶音频文件都通过单片机与P C的连接直接下载到音频芯片上，主M C U通过定时器控制调动这些文件的播放与停止，不需要人为进行控制。
[0019]本实用新型的单片机音频输出引脚不用特别设置，只需保证与音频芯片的通信即可。音频芯片可自行多次擦除和烧写下载语音文件(语音文件的内容可根据需求为某动物同类的叫声或为其天敌的叫声)，并通过软件设置播放间隔。通过上文所述的连接以后，主芯片就能控制音频芯片什么时候播放，音频芯片上的一段播放内容结束后，主芯片控制间隔30min后再传给音频芯片一个播放信号，如此进行循环播放。而语音文件信息可以是用于呼唤拟引诱生物的声音，也可以是用于恐吓拟驱赶生物的声音。
[0020]通过标准的PCB制版后，将未封装的成品装置置于实验室与自习室进行小范围探测试验，结果表明装置的试验结果较为理想，设想的各种功能都能实现。
【权利要求】
1.小型活体生物探测计数装置，其特征在于装置由红外探测计数模块、单片机、模拟音频引诱与驱赶控制模块、扬声器发声模块，以及为装置提供电源的电源模块构成，其中以单片机的核心芯片为控制芯片提供时钟频率，红外探测计数模块包含了红外探测器与显示电路两部分，并通过主芯片进行控制，红外探测器有一个输出口与主芯片的专用中断接口，连接保证两者间的通行；显示电路的LED灯的一端与主芯片的P2 口分别相连，另一端接电源的高电平；模拟音频引诱与驱赶控制模块包括了模拟音频芯片与扬声器发声模块，模拟音频芯片选用的是三线串口控制模式，专用的时钟引脚、片选输入引脚、数据输入引脚分别与主芯片的P2.2、P2.1、P2.0引脚相连，扬声器发声模块的正负引脚与音频芯片的PWM+和PWM-引脚相连。
2.根据权利要求1所述的小型活体生物探测计数装置，其特征在于:所用的单片机为TX-1C51。
3.根据权利要求1所述的小型活体生物探测计数装置，其特征在于所用的红外探头为红外线探头LHI778探头，并以LED作为计数的存储单元和显示单元。
【文档编号】G06M1/272GK203838745SQ201320854330
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】杨建红, 李利利, 何惊昱 申请人:兰州大学