CN102830609A - 动物行为学迷宫定位计时装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种动物行为学迷宫定位计时装置，用于计算动物在迷宫中的运动时间和确定动物在迷宫中的运动轨迹，包括光电开关、采集模块及定位计时模块，光电开关被标记并安装于迷宫中，用于在接收端和发射端的光路被动物阻隔时向采集模块发送电信号，采集模块用于采集光电开关发送的电信号，并将电信号传输给定位计时模块，定位计时模块用于根据采集模块发送的电信号判断动物在迷宫中的运动位置，并计算动物的运动时间。定位计时模块能够通过标记判断是迷宫中的哪个位置光电开关发送的电信号来判断动物的位置。同时会根据动物的位置计算动物的运动时间。因此，能够准确定位动物在迷宫的运动位置及动物的运动时间。此外还提供动物行为学迷宫定位计时方法。

Description

动物行为学迷宫定位计时装置及方法

技术领域

本发明涉及动物行为学研究装置，特别是涉及一种动物行为学迷宫定位计时装置及方法。

背景技术

目前在动物迷宫行为学训练中，主要采用的方式是利用秒表通过人工判断实验动物在迷宫中的位置来实现计时功能的。这种计时方法在人为地判断实验动物的位置时引入的偶然误差比较大，导致计时不精确。例如，人的反应时间为0.1，在迷宫中实验动物从起点跑到终点所用的时间若为3秒，则计时误差就达到3%，再加上人工观察实验动物的位置再次会引入的偶然误差，因而实际误差会远远超过3%。采用秒表人工计时每一次计时完成都需要人为的给计时器清零，因而采用人工计时不仅会导致实验结果不精确，同时还会影响实验的连贯性。

发明内容

基于此，提供一种能够准确定位动物在迷宫中的位置及动物的运动时间的动物行为学迷宫定位计时装置。

一种动物行为学迷宫定位计时装置，用于计算动物在迷宫中的运动时间和确定动物在迷宫中的运动轨迹，包括光电开关、采集模块及定位计时模块，所述光电开关被标记并安装于迷宫中，用于在接收端和发射端的光路被动物阻隔时向采集模块发送电信号，所述采集模块用于采集光电开关发送的电信号，并将电信号传输给定位计时模块，所述定位计时模块用于根据采集模块发送的电信号判断动物在迷宫中的运动位置，并计算动物的运动时间。

在其中一个实施例中，所述迷宫为T/Y形，所述T/Y形迷宫的起始臂、左臂、右臂的起始端和末端安装光电开关。

在其中一个实施例中，所述光电开关包括发射器和接收器，所述发射器用于发射光信号，所述接收器用于在接收光信号时，向所述采集模块发送低电平，所述接收器还用于在没有接收到光信号时，向所述采集模块发送高电平。

在其中一个实施例中，所述采集模块接收的低电平变为高电平时，所述采集模块向定位计时模块发送上升沿信号。

在其中一个实施例中，所述定位计时模块根据首次接收的上升沿信号开始计时，并依次记录下次接收上升沿信号的时间。

在其中一个实施例中，所述光电开关被标记后，所述光电开关发送给所述采集模块的高电平和低电平信号被一一标记，所述采集模块向定位计时模块发送的上升沿信号被对应标记。

在其中一个实施例中，所述定位计时模块根据接收的被对应标记的上升沿信号判断动物在迷宫中位置。

在其中一个实施例中，所述采集模块通过串口信号线向所述定位计时模块发送电信号。

在其中一个实施例中，所述光电开关为高精度的激光型光电开关或红外光电开关。

此外，还提供一种能够准确定位动物在迷宫中的位置及动物的运动时间的动物行为学迷宫定位计时装置。

一种动物行为学迷宫定位计时方法，包括以下步骤：

提供上述动物行为学迷宫定位计时装置；

所述光电开关根据动物遮挡发射端与接收端的光路向所述采集模块发送动物的位置信号；

所述采集模块接收所述光电开关发送的动物位置信号，并将所述动物位置信号实时发送给所述定位计时模块；

所述定位计时模块根据所述动物位置信号对动物在迷宫中的位置进行定位，并根据实时接收的所述动物位置信号计时。

上述动物行为学迷宫定位计时装置及方法通过标记光电开关，并利用动物阻隔光电开关的接收到和发射端的光路时，光电开关向采集模块发送电信号，而采集模块则将接收的电信号发送给定位计时模块，由于光电开关被标记，因而定位计时模块能够通过标记判断是迷宫中哪个位置的光电开关发送的电信号，进而判断动物的运动位置。而定位计时模块同时会根据动物的运动位置计算动物的运动时间。因此，能够准确定位动物在迷宫的运动位置及动物的运动时间。

附图说明

图1为动物行为学迷宫定位计时装置的结构图；

图2为光电开关在迷宫中的安装结构示意图之一；

图3为光电开关在迷宫中的安装结构示意图之二；

图4为动物行为学迷宫定位计时方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，为动物行为学迷宫定位计时装置的结构图。

一种动物行为学迷宫定位计时装置，用于计算动物在迷宫中的运动时间和确定动物在迷宫中的运动轨迹，包括光电开关102、采集模块104及定位计时模块106，光电开关102被标记并安装于迷宫中，用于在接收端和发射端的光路被动物阻隔时向采集模块104发送电信号，采集模块104用于采集光电开关102发送的电信号，并将电信号传输给定位计时模块106，定位计时模块106用于根据采集模块104发送的电信号判断动物在迷宫中的运动位置，并计算动物的运动时间。

光电开关102包括发射器和接收器，发射器用于发射光信号，接收器用于在接收光信号时，向采集模块发送低电平，接收器还用于在没有接收到光信号时，向采集模块发送高电平。

在本实施例中，光电开关102为高精度的激光型光电开关。

激光型光电开关与目前常用的非相干光型光电开关虽同属光电开关一类，但由于它是由相干性极强的半导体激光器制成，与后者相比，有着检测距离远、探测位置精度高、可供选用的波长范围宽（即从可见光到红外波段多达十余种品种）等显著的优点，有着很广泛的应用前景。激光型光电开关由发射器（端）和接收器（端）两个部分组成。发射器由解码电路、调制电路、驱动电路和发射电路四部分组成。接收器由接收电路、放大电路、解调电路、解调电路、译码电路、驱动电路和执行电路六部分组成。当激光型光电开关工作在DC模式，发射端工作电压在6-30V范围，接收端电压在6-30V范围。当激光光电开关采用的对射常开型工作方式时，发射端上电以后，就可以一直发射激光信号。当接收端收到发射端发送过来的信号时，输出一个低电平信号否则空载输出一个高电平信号。

在其他实施例中，光电开关102也可以采用红外光电开关。

请结合图2及图3。迷宫为T/Y形，T/Y形迷宫的起始臂、左臂、右臂的起始端和末端安装光电开关。其中，图2为T迷宫的示意图，图3为Y迷宫的示意图。T迷宫和Y迷宫是两种经典的动物行为学实验模型，是研究啮齿类学习和记忆常用的实验方法。T迷宫和Y迷宫均可以分为起始臂（C）、及左臂（D）和右臂（E）两个选择臂组成。在进行行为学训练时，一般将动物放在起始臂C的第一个光电开关（1A和1B）的下边，动物就会沿着起始臂开始运动。当实验动物到达起始臂的末端的时候，就会选择是向左跑还是向右跑，运动到左臂或者右臂的末端。

采集模块104接收的低电平变为高电平时，采集模块104向定位计时模块106发送上升沿信号。定位计时模块106根据首次接收的上升沿信号开始计时，并依次记录下次接收上升沿信号的时间。

光电开关102被标记后，光电开关102发送给采集模块104的高电平和低电平信号被一一标记，采集模块104向定位计时模块106发送的上升沿信号被对应标记。

定位计时模块106根据接收的被对应标记的上升沿信号判断动物在迷宫中位置。

采集模块104通过串口信号线向定位计时模块106发送电信号。

基于上述所有实施例，动物行为学迷宫定位计时装置的工作原理如下：

以T迷宫为例，在T迷宫上安装6对激光型光电开关，在起始臂D、左臂C、右臂E的起始端和末端各安装1对，并将6对激光型光电开关依次标记为1-6。从而根据标记的激光型光电开关发送的信号对动物在T迷宫中的位置进行精确的判断。

动物行为学定位计时装置实现计时功能的原理是：假设当动物到达第1对光电开关（1A和1B），由于光电开关的发射端和接收端之间的光路被动物身体的遮挡，光电开关的接收端输出有一个低电平变为一个高电平，形成一个上升沿的电信号。该上升沿信号被送到采集模块104，采集模块104相当于一个数据传输站，将其采集到的信号传输给定位计时模块106。

定位计时模块106一般采用单片机。单片机通过内部时钟设置的定时器将此时的时间记为计时起点t1。当动物运动到第2对光电开关（2A和2B），触发第二对光电开关，单片机会将此时的时间记为t2。同理当动物运动到左臂的起始端（第3对光电开关3A和3B）的时间记为t3，左臂的末端（第5对光电开关5A和5B）的时间为t5，右臂的起始端（第4对光电开关4A和4B）时间为t4，右臂的末端（第6对光电开关6A和6B）时间为t6。通过计算就可以求出动物从起始臂起始端运动到末端的时间T1=t2-t1,从起始臂的末端运动到左臂的起始端时间T2=t3-t2,从左臂的起始端运动到末端的时间T3=t5-t3,从起始臂的末端运动到右臂的起始端时间T4=t4-t2，从右臂的起始端运动到右臂的末端时间T5=t6-t4。

单片机为每对光电开关设置一个标志位，光电开关没有被触发的时候标志位为0，触发以后标志位被置位为1。通过判断第5对和第6对光电开关的标志位是0还是1，就可以判断实验动物的运动方向即是从起始臂运动到左臂还是从起始臂运动到右臂。

如图4所示，为动物行为学迷宫定位计时方法的流程图，包括以下步骤：

步骤402，提供上述动物行为学迷宫定位计时装置。

步骤404，光电开关根据动物遮挡发射端与接收端的光路向采集模块发送动物的位置信号。

步骤406，采集模块接收光电开关发送的动物位置信号，并将接收的动物位置信号实时发送给定位计时模块。

步骤408，定位计时模块根据动物位置信号对动物在迷宫中的位置进行定位，并根据实时接收的动物位置信号计时。

上述动物行为学迷宫定位计时装置及方法通过标记光电开关，并利用动物阻隔光电开关的接收到和发射端的光路时，光电开关向采集模块发送电信号，而采集模块则将接收的电信号发送给定位计时模块，由于光电开关被标记，因而定位计时模块能够通过标记判断是迷宫中哪个位置的光电开关发送的电信号，进而判断动物的运动位置。而定位计时模块同时会根据动物的运动位置计算动物的运动时间。因此，能够准确定位动物在迷宫的运动位置及动物的运动时间。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种动物行为学迷宫定位计时装置，用于计算动物在迷宫中的运动时间和确定动物在迷宫中的运动轨迹，其特征在于，包括光电开关、采集模块及定位计时模块，所述光电开关被标记并安装于迷宫中，用于在接收端和发射端的光路被动物阻隔时向采集模块发送电信号，所述采集模块用于采集光电开关发送的电信号，并将电信号传输给定位计时模块，所述定位计时模块用于根据采集模块发送的电信号判断动物在迷宫中的运动位置，并计算动物的运动时间。

2.根据权利要求1所述的动物行为学迷宫定位计时装置，其特征在于，所述迷宫为T/Y形，所述T/Y形迷宫的起始臂、左臂、右臂的起始端和末端安装光电开关。

3.根据权利要求1所述的动物行为学迷宫定位计时装置，其特征在于，所述光电开关包括发射器和接收器，所述发射器用于发射光信号，所述接收器用于在接收光信号时，向所述采集模块发送低电平，所述接收器还用于在没有接收到光信号时，向所述采集模块发送高电平。

4.根据权利要求3所述的动物行为学迷宫定位计时装置，其特征在于，所述采集模块接收的低电平变为高电平时，所述采集模块向定位计时模块发送上升沿信号。

5.根据权利要求4所述的动物行为学迷宫定位计时装置，其特征在于，所述定位计时模块根据首次接收的上升沿信号开始计时，并依次记录下次接收上升沿信号的时间。

6.根据权利要求4所述的动物行为学迷宫定位计时装置，其特征在于，所述光电开关被标记后，所述光电开关发送给所述采集模块的高电平和低电平信号被一一标记，所述采集模块向定位计时模块发送的上升沿信号被对应标记。

7.根据权利要求6所述的动物行为学迷宫定位计时装置，其特征在于，所述定位计时模块根据接收的被对应标记的上升沿信号判断动物在迷宫中位置。

8.根据权利要求1所述的动物行为学迷宫定位计时装置，其特征在于，所述采集模块通过串口信号线向所述定位计时模块发送电信号。

9.根据权利要求1所述的动物行为学迷宫定位计时装置，其特征在于，所述光电开关为高精度的激光型光电开关或红外光电开关。

10.一种动物行为学迷宫定位计时方法，包括以下步骤：

提供如权利要求2-8任意一项所述的动物行为学迷宫定位计时装置；

所述光电开关根据动物遮挡发射端与接收端的光路向所述采集模块发送动物的位置信号；

所述采集模块接收所述光电开关发送的动物位置信号，并将所述动物位置信号实时发送给所述定位计时模块；

所述定位计时模块根据所述动物位置信号对动物在迷宫中的位置进行定位，并根据实时接收的所述动物位置信号计时。

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