CN103876753A - 一种动物社交及摄食行为动机检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动物社交及摄食行为动机检测系统，由单片机系统控制器、驱动电路模块、数码管显示模块、动物压杆模块、红外反射探头检测模块、动物行为学箱、社交装置、摄食装置、计算机的串口设置模块依次连接而成，本发明可以系统量化得检测动物在社交或摄食方面的动机，且可以在一个系统中同时检测两种行为的动机。

Description

一种动物社交及摄食行为动机检测系统

技术领域

本发明属于动物实验技术领域，涉及一种动物社交及摄食行为动机检测系统。

背景技术

现有技术中，有能够检测动物成瘾行为的自给药系统，也有用于单独检测动物摄食行为的简单系统，但是这些系统的构造都设计简单，对于动机的检测都不够系统或不能量化，且不能在一个系统中同时检测动物的多种行为动机。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种动物社交及摄食行为动机检测系统，该系统可作为抑郁症模型动物和自闭症模型动物的检测系统。其技术方案如下：

一种动物社交及摄食行为动机检测系统，由单片机系统控制器、驱动电路模块、数码管显示模块、动物压杆模块、红外反射探头检测模块、动物行为学箱、社交装置、摄食装置、计算机的串口设置模块依次连接而成，

所述单片机系统控制器利用软件编程使单片机输出脉冲序列和方向控制信号，对步进电机启动停止和正反转的控制，并且控制数码管显示模块显示动物压杆次数，作为外围感受器信号的接收端，判定压杆模块的开关是否启动、红外反射探头检测模块是否检测到社交或摄食行为发生；

所述驱动电路模块由芯片ULN2003和必要的外围设备组成，单片机产生的信号经驱动电路使其功率放大，达到电机所需的驱动电压和电流由此驱动步进电机工作；

所述数码管显示模块实现对动物压杆的计数显示；

所述动物压杆模块采用红外对射传感器采集压杆信号，当动物将压杆压下时，压杆下方的挡板会阻断红外对射光电传感器的光束，引起低电平触发信号进入单片机，从而执行步进电机转动和数码管计数一系列动作；

所述红外反射探头检测模块用于检测动物是否进行了社交或者摄食行为；

所述动物行为学箱以及社交装置和摄食装置，均由步进电机控制其开关，步进电机的转动速度及圈数由单片机控制，步进电机与社交装置的门和摄食装置的门通过齿轮连接，电机的转动可以带动门的开合；

所述计算机的串口设置模块用于实现PC机和该检测系统的通信，PC机通过该模块向检测系统发送指令，设置试验参数并启动实验装置的运行，检测系统则通过该模块将实验数据传入PC机，并在窗口中显示。

本发明的有益效果：

本发明可以系统量化得检测动物在社交或摄食方面的动机，且可以在一个系统中同时检测两种行为的动机。如果动物的动机较强，动物就会自主的压动压杆以打开社交装置进行社交或打开摄食装置取食，且一段时间后社交装置和摄食装置的门会自动关闭，动物要想继续进行社交或取食，必须再次压动压杆。在实验过程中压杆的次数会显示在数码管显示器中，且相应的压杆次数、压杆时间间隔等数据输入计算机后可用于后续统计分析。整个实验流程不需要实验人员手动操作，实现自动化的方便的动物行为学检测，为动物社交或摄食行为学的研究提供简单方便的设备，也有利于进行相关的药理学研究和神经生物学研究。

附图说明

图1是本发明动物社交及摄食行为动机检测系统的原理图；

图2是社交装置结构图；

图3是摄食装置结构图；

图4是本发明动物社交及摄食行为动机检测系统的俯视图。

具体实施方式。

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

参照图1，基于单片机的步进电机控制及驱动电路设计。这个系统可以分为单片机系统控制器、驱动电路模块、数码管显示模块、动物压杆模块、红外反射探头检测模块、动物行为学箱、社交装置、摄食装置、计算机的串口设置模块九大部分。

动物行为学箱为适合动物自由活动的密封箱子，可接受外界自然光照明，材质为塑料。动物行为学箱内置红外反射探头检测模块、社交装置、摄食装置、动物压杆模块和蜂鸣器模块。红外反射探头检测模块、社交装置和摄食装置位于动物行为学箱长轴的一端，动物压杆模块和蜂鸣器模块位于动物行为学箱长轴的另一端，两端模块之间无障碍物。红外反射探头检测模块安装在社交装置和摄食装置的门的下方，用于检测是否有物体靠近门处。在动物行为学箱的另一端，动物压杆模块位于动物可以碰触到的位置，离地面高度依据实验动物的身高而定，蜂鸣器模块位于动物压杆模块斜上方，动物不能触及的地方。

单片机系统控制器位于动物行为学箱外部，通过导线与红外反射探头检测模块、动物压杆模块和蜂鸣器模块直接连接；并通过驱动电路模块与社交装置和摄食装置间接连接。驱动电路模块也位于动物行为学箱外部，通过位于社交装置和摄食装置上方的步进电机控制社交装置和摄食装置门的开合。

数码管显示模块位于动物行为学箱外部，单片机系统控制器的上方，通过导线与单片机系统控制器直接连接。

串口设置模块与是位于整套系统与实验用计算机之间的部分，一端与单片机系统控制器连接，另一端直接接入计算机，实现数据通讯。

1.1单片机系统控制器

单片机作为控制模块的核心，利用软件编程使单片机输出脉冲序列和方向控制信号，以此实现对步进电机启动停止和正反转的控制，并且控制数码管显示动物压杆次数。同时单片机作为外围感受器信号的接收端，判定压杆模块的开关是否启动、红外反射探头检测模块是否检测到社交或摄食行为发生。

本设计采用单片机作为控制系统的核心。该单片机组成结构中包含运算器、控制器、片内存储器、I/O接口、串行口、定时器、中断系统、振荡器等功能部件。单片机的2个I/O接口通过串口模块与PC机相连，用于系统与PC机之间的数据通信，另设4个I/O接口（P24-P27）与步进电机驱动模块相连，给驱动模块供电并输出脉冲序列。单片机中烧写的程序见附录。

1.2驱动电路模块

驱动电路模块由芯片ULN2003和4个输入引脚、5个输出引脚构成，单片机产生的信号进入4个输入引脚（驱动电路模块ULN2003左侧4个引脚）经驱动电路使其功率放大，再经5个输出引脚（驱动电路模块ULN2003右侧5个引脚）达到电机所需的驱动电压和电流由此驱动步进电机工作。外围设备包括步进电机以及连带的齿轮，控制社交装置或摄食装置的开关。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可通过控制脉冲频率实现步进电机的调速。单片机输出接口的每一位控制一根相绕组，在本设计中单片机I/O接口通过ULN2003芯片连接至步进电机的四相绕组，以此驱动步进电机工作。

1.3数码管显示模块

LED数码管实现对动物压杆的计数显示。本设计采用四位共阳型数码管，四个公共阳极依次受控于单片机的P20-P23引脚，由三极管放大电流来驱动，并依次控制数码管个十百千位的点亮。单片机的P00-P07引脚则控制0-9数字的显示，如图1所示。

1.4动物压杆模块

动物压杆部分采用红外对射传感器采集压杆信号。当动物将压杆压下时，压杆下方的挡板会阻断红外对射光电传感器的光束，引起低电平触发信号进入单片机，从而执行步进电机转动和数码管计数等一系列动作。

1.5蜂鸣器模块

动物每次按下压杆时，都会触发蜂鸣器发出声音。VCC由单片机供电，单片机的P15引脚控制蜂鸣器的声音发出。蜂鸣器一端接地，一端连接VCC电源

1.6动物行为学箱以及红外反射探头检测模块、社交装置、摄食装置

动物行为学箱包括社交装置或摄食装置，均由步进电机控制其开关。红外反射探头位于动物进行社交或摄食装置的正前方，当动物压杆启动设备时，该模块会检测动物是否进行了社交或者摄食行为,红外反射探头的电平输出端与单片机的P17相连。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种动物社交及摄食行为动机检测系统，其特征在于，

由单片机系统控制器、驱动电路模块、数码管显示模块、动物压杆模块、红外反射探头检测模块、动物行为学箱、社交装置、摄食装置、计算机的串口设置模块依次连接而成，

所述单片机系统控制器利用软件编程使单片机输出脉冲序列和方向控制信号，对步进电机启动停止和正反转的控制，并且控制数码管显示模块显示动物压杆次数，作为外围感受器信号的接收端，判定压杆模块的开关是否启动、红外反射探头检测模块是否检测到社交或摄食行为发生；

所述驱动电路模块由芯片ULN2003和必要的外围设备组成，单片机产生的信号经驱动电路使其功率放大，达到电机所需的驱动电压和电流由此驱动步进电机工作；

所述数码管显示模块实现对动物压杆的计数显示；

所述动物压杆模块采用红外对射传感器采集压杆信号，当动物将压杆压下时，压杆下方的挡板会阻断红外对射光电传感器的光束，引起低电平触发信号进入单片机，从而执行步进电机转动和数码管计数一系列动作；

所述红外反射探头检测模块用于检测动物是否进行了社交或者摄食行为；

所述动物行为学箱以及社交装置和摄食装置，均由步进电机控制其开关，步进电机的转动速度及圈数由单片机控制，步进电机与社交装置的门和摄食装置的门通过齿轮连接，电机的转动可以带动门的开合；

所述计算机的串口设置模块用于实现PC机和该检测系统的通信，PC机通过该模块向检测系统发送指令，设置试验参数并启动实验装置的运行，检测系统则通过该模块将实验数据传入PC机，并在窗口中显示。

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