專利名稱：一種多功能的魚類視覺實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多功能的魚類視覺實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
魚類的眼睛不僅能感覺光的明暗和顏色，而且還能感知物體的形狀、大小、運(yùn)動(dòng)等。魚類的視覺運(yùn)動(dòng)反應(yīng)、趨光性、發(fā)光現(xiàn)象、體色變化以及攝食、集群、生殖、防御等行為均與光感覺具有密切的聯(lián)系。因此，研究魚類的光感覺有著重大的理論和實(shí)踐意義。對(duì)魚類的視覺能力和行為的研究?jī)?nèi)容涉及魚類能看到什么，是否能分辨不同顏色和物體形狀，視覺反應(yīng)的最低和最高光強(qiáng)，視覺距離，在明、暗視覺環(huán)境下的適應(yīng)性反應(yīng)等。
以往的實(shí)驗(yàn)裝置黑白條紋實(shí)驗(yàn)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，影響實(shí)驗(yàn)效果；傳送帶式條紋實(shí)驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)帶子水槽實(shí)驗(yàn)都驗(yàn)證了魚類視覺有保標(biāo)性，但是傳送帶式條紋實(shí)驗(yàn)和旋轉(zhuǎn)帶子水槽實(shí)驗(yàn)的傳送帶在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)引起水波，不能準(zhǔn)確判斷出魚是否是跟著目標(biāo)在游動(dòng)；魚類對(duì)各種顏色的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)、魚類辨別顏色能力實(shí)驗(yàn)、魚類視覺殘留和反差臨界值測(cè)試實(shí)驗(yàn)等。而這些裝置都只能有針對(duì)性地做一個(gè)魚類視覺特性的實(shí)驗(yàn)。日本的川本設(shè)計(jì)了一個(gè)裝置來測(cè)定魚對(duì)各種有色光的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)在一個(gè)圓形水槽中，正中設(shè)有圓形空間，與水槽構(gòu)成的圓環(huán)被徑向分割成8個(gè)小室，每個(gè)小室與中央圓形水槽之間有通道。每個(gè)小室單獨(dú)照明，并可以通過插入各種濾色片來控制小室中的光線顏色。小室內(nèi)的光照強(qiáng)度為501x，濾色片有白、紅、橙、淡紫、綠、青、藍(lán)、紫等8種顏色。在中央圓形水槽中放置實(shí)驗(yàn)魚后，觀察記錄實(shí)驗(yàn)魚進(jìn)入各小室的次數(shù)，進(jìn)而予以統(tǒng)計(jì)分析，然而該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可實(shí)現(xiàn)的顏色太少，不利于對(duì)魚類色覺進(jìn)行全方位的實(shí)驗(yàn)。最近，國(guó)外也有研究者在嘗試使用這樣的實(shí)驗(yàn)方法在一個(gè)較大的魚缸里，為魚提供可以游動(dòng)的空間，缸壁上有一系列現(xiàn)行排列的光源輸出，通過操控壁上的光源輸出來提供一個(gè)有序的和線性移動(dòng)的視覺刺激，從而影響魚游行為。研究者的目的在于提高商業(yè)魚類養(yǎng)殖的效益，即希望通過控制魚的最佳游速來顯著提高魚的個(gè)體生長(zhǎng)速度，這是因?yàn)榭紤]到“靜止時(shí)魚得不到游動(dòng)的好處，而過度游動(dòng)時(shí)魚消耗了過多的能量。但是該裝置并不能精確控制光源輸出，無法進(jìn)行魚類視覺的暫留實(shí)驗(yàn)。之后有一種魚類視覺實(shí)驗(yàn)裝置，能實(shí)現(xiàn)較多的實(shí)驗(yàn)方案，操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)過程中不會(huì)發(fā)出噪聲，實(shí)驗(yàn)條件可控，但裝置的發(fā)光光源顏色單一，不能做不同顏色辨別實(shí)驗(yàn)。并且此裝置為環(huán)形魚缸，直徑為O. 5m，高O. 35m，在空間上有局限性，一般不能適應(yīng)IOcm體長(zhǎng)以上的魚類。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種多功能的魚類視覺實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，在實(shí)驗(yàn)過程中不會(huì)發(fā)出噪聲的特點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種多功能的魚類視覺實(shí)驗(yàn)裝置，包括上位機(jī)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和背光板組，所述控制系統(tǒng)與上位機(jī)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還連接背光板；所述上位機(jī)系統(tǒng)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括對(duì)每根背光板顏色、亮度、點(diǎn)亮?xí)r間間隔等的控制，包括對(duì)每個(gè)區(qū)域的亮度、顏色，及每根背光板的點(diǎn)亮?xí)r間間隔等的控制；所述控制系統(tǒng)選擇預(yù)置的常用幾種實(shí)驗(yàn)方案，也可調(diào)節(jié)、查看部分實(shí)驗(yàn)參數(shù)，通過獲取實(shí)驗(yàn)員輸入的實(shí)驗(yàn)參數(shù)并向驅(qū)動(dòng)板發(fā)送相應(yīng)指令、數(shù)據(jù)；所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用恒流電路，為背光板組提供恒定電流；優(yōu)選的，所述背光板組主要由多塊獨(dú)立的背光板組成，每塊獨(dú)立的背光板由多個(gè)背光條緊密排列組成，外面由白色亞克力板封裝而成，上面留有打孔邊緣。優(yōu)選的，所述背光板板面由LCD背面的反光膜制成，背光板側(cè)面由遮光材料制成。 優(yōu)選的，所述每根背光條內(nèi)部均勻分布紅、綠、藍(lán)三基色LED燈。通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，四塊獨(dú)立的背光板可按不同實(shí)驗(yàn)要求靈活組合，設(shè)計(jì)出豐富的實(shí)驗(yàn)方案；操作方便，只需在上位機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)，打開驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)即可點(diǎn)亮背光板，輸出所需的光源輸出形式；在實(shí)驗(yàn)過程中不會(huì)發(fā)出噪聲，避免了噪聲對(duì)魚類行為反應(yīng)的影響；實(shí)驗(yàn)參數(shù)包括光源寬度，亮度，顏色，點(diǎn)亮?xí)r間間隔均可進(jìn)行調(diào)節(jié)，并能準(zhǔn)確記錄各個(gè)參數(shù)值，實(shí)驗(yàn)精度大大提聞。裝置光源選用節(jié)能的LED燈，發(fā)出冷光，排除了溫度變化對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的干擾。
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明系統(tǒng)框圖；圖2為本發(fā)明控制板程序流程圖；圖3為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)板程序流程圖；圖4為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明包括上位機(jī)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及背光板四部分，整套裝置采用輸入電壓220V的交流電，輸出電壓24V的直流電，額定電壓24V，額定電流2A，實(shí)際所需最大電流為I. 9A。背光板主要由4塊獨(dú)立的背光板組成，每塊獨(dú)立的背光板長(zhǎng)45cm，寬33cm，由32根背光條緊密排列組成，外面由白色亞克力板封裝而成，上面留有5cm左右打孔邊緣，可用掛鉤將背光板掛于魚缸壁，可適應(yīng)水下實(shí)驗(yàn)。所述背光板板面由IXD背面的反光膜制成，背光板側(cè)面由另一種遮光材料制成。每根背光條長(zhǎng)40cm，寬1cm，一端用電線連接控制系統(tǒng)，另一端為封閉端。每根背光條內(nèi)部均勻分布紅綠藍(lán)三基色LED燈，可同時(shí)點(diǎn)亮，持續(xù)點(diǎn)亮?xí)r間最小值為20ms。上位機(jī)系統(tǒng)主要分為兩個(gè)區(qū)域，顯示區(qū)域和實(shí)驗(yàn)操作區(qū)域。顯示區(qū)域可讀實(shí)時(shí)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，紅色、綠色和藍(lán)色的控制比例，光源的光亮速率和頻率等。實(shí)驗(yàn)操作區(qū)域?yàn)樽远x設(shè)置實(shí)驗(yàn)所需的各個(gè)參數(shù)值，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑t色、綠色和藍(lán)色的控制比例，光源的光亮速率等，并能進(jìn)行保存?？刂葡到y(tǒng)連接上位機(jī)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要由一塊控制電路板構(gòu)成。控制板主要通過獲取實(shí)驗(yàn)員輸入的實(shí)驗(yàn)參數(shù)并向驅(qū)動(dòng)板發(fā)送相應(yīng)指令、數(shù)據(jù)；顯示當(dāng)前實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括顏色、頻率、亮度、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降?。串口通訊程序獲取驅(qū)動(dòng)板當(dāng)前信息、向驅(qū)動(dòng)板發(fā)送指令數(shù)據(jù)，并獲取上位機(jī)指令及數(shù)據(jù)。控制板可以選擇幾種內(nèi)置的試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，在這些實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ交A(chǔ)、上調(diào)節(jié)顏色、亮度、背光條寬度、頻率這些參數(shù)。上位機(jī)可以根據(jù)需要，由實(shí)驗(yàn)人員自主定義實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑苯涌刂泼總€(gè)區(qū)域的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。控制板程序流程圖見圖2。詳細(xì)流程如下系統(tǒng)上電先初始化，包括全局變量及中斷系統(tǒng)。然后程序進(jìn)入死循環(huán)，執(zhí)行兩項(xiàng)任務(wù)顯示當(dāng)前實(shí)驗(yàn)參數(shù)和讀取串口緩存中數(shù)據(jù)，獲取驅(qū)動(dòng)板信息及上位機(jī)數(shù)據(jù)。讀取緩存(這里的緩存是模擬出來的，因?yàn)?9S51單片機(jī)串口緩存很小，故模擬一個(gè)緩存，將串口中的數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)存到一個(gè)內(nèi)存當(dāng)中，做好標(biāo)識(shí)，共模擬緩存的程序讀取)中的信息，根據(jù)標(biāo)識(shí)區(qū)分具體指令及數(shù)據(jù)。當(dāng)有按鍵動(dòng)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生外部中斷，進(jìn)而進(jìn)入按鍵掃描程序。根據(jù)實(shí)驗(yàn)人員具體操作改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)。串口中斷發(fā)生時(shí)，中斷響應(yīng)程序直接將所接收到的數(shù)據(jù)放到模擬緩存，并根據(jù)數(shù)據(jù)類型改變模擬緩存的標(biāo)識(shí)。這樣做的目的是為了不丟失串口數(shù)據(jù)，快速響應(yīng)實(shí)驗(yàn)人員的操作。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接控制系統(tǒng)和背光板，主要由4塊獨(dú)立的電路板構(gòu)成，每一塊電路板一端連通控制系統(tǒng)，另一端連通一塊獨(dú)立的背光板。驅(qū)動(dòng)程序主要分初始化、PWM控制及串口數(shù)據(jù)接收三部分。初始化包括系統(tǒng)初始化和實(shí)驗(yàn)參數(shù)初始化。系統(tǒng)初始化包括設(shè)置中斷、系統(tǒng)變量，并實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)板和控制板同步；實(shí)驗(yàn)參數(shù)初始化設(shè)置預(yù)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)。PWM控制程序是個(gè)死循環(huán)，程序保存紅綠藍(lán)三基色的占空比數(shù)據(jù)，根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)值輸出PWM信號(hào)，調(diào)節(jié)每種顏色的亮度。系統(tǒng)通過串口通訊，控制板向驅(qū)動(dòng)發(fā)送指令數(shù)據(jù)都是通過串口?？刂瓢灏l(fā)送程序以兩個(gè)字節(jié)為單位，第一字節(jié)是指令，第二個(gè)字節(jié)是數(shù)據(jù)。驅(qū)動(dòng)板接收串口數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，設(shè)置紅綠藍(lán)占空比數(shù)據(jù)，并會(huì)按控制板要求向控制板發(fā)送當(dāng)前狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)控制程序流程圖見圖3。驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)組成每塊獨(dú)立背光板的每根背光條中布有的紅綠藍(lán)三基色LED燈的點(diǎn)亮方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。每根背光條驅(qū)動(dòng)電路見圖4。RED、GREEN、BLUE分別是紅綠藍(lán)三種顏色的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；SELECT是單根背光條選擇信號(hào)。通過調(diào)節(jié)RED、GREEN、BLUE驅(qū)動(dòng)信號(hào)的PWM占空比調(diào)節(jié)紅綠藍(lán)光源強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)顏色及光強(qiáng)變化；通過調(diào)節(jié)SELECT信號(hào)可以指定每根背光條的亮滅情況及光源閃爍頻率。驅(qū)動(dòng)板詳細(xì)流程圖參見圖3，詳細(xì)如下當(dāng)系統(tǒng)上電后，先初始化，包括全局變量和中斷系統(tǒng)。然后程序進(jìn)入死循環(huán)，驅(qū)動(dòng)背光板電路。在一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序周期內(nèi)，程序先設(shè)置模式端子信號(hào)，也即輸出信號(hào)控制每根背光板的亮滅，并將RED、GREEN、BLUE端子置高，然后讀取PWD全局變量值，判斷是否和RED、GREEN、BLUE值一致，當(dāng)和RED —致時(shí)，RED端子置低；如果和GREEN —致時(shí)，GREEN端子置低；如果和BLUE端子一致時(shí)，BLUE端子置低。如此死循環(huán)。串口中斷發(fā)生時(shí)，處理函數(shù)會(huì)首先判斷接收到的第一字節(jié)數(shù)據(jù)，如果和字節(jié)的序列號(hào)不一致，則丟棄該數(shù)據(jù)；如果一致，則進(jìn)一步接受指令，根據(jù)指令內(nèi)容進(jìn)一步處理。如，若指令是紅色數(shù)據(jù)接收指令，則程序會(huì)接收下一字節(jié)數(shù)據(jù)，并設(shè)置RED值為該數(shù)據(jù)。其他詳細(xì)指令類型參見圖3。圖4為每根驅(qū)動(dòng)板的LED橫流驅(qū)動(dòng)程序，SELECT、RED、BLUE、GREEN是控制信號(hào)，由驅(qū)動(dòng)板給予。SELECT是模式控制信號(hào)，控制當(dāng)前板子的亮滅情況；RED、GREEN、BLUE是顏色控制信號(hào)。通過邏輯與門電路將這兩種信號(hào)作用到驅(qū)動(dòng)電路的控制端子，可以改變驅(qū)動(dòng)電 路的開關(guān)及電流大小，進(jìn)而控制LED的亮滅及亮度。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種多功能的魚類視覺實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括上位機(jī)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和背光板組，所述控制系統(tǒng)與上位機(jī)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還連接背光板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多功能的魚類視覺實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述上位機(jī)系統(tǒng)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括對(duì)每根背光板顏色、亮度、點(diǎn)亮?xí)r間間隔等的控制，包括對(duì)每個(gè)區(qū)域的売度、顏色，及每根背光板的點(diǎn)売時(shí)間間隔等的控制； 所述控制系統(tǒng)選擇預(yù)置的常用幾種實(shí)驗(yàn)方案，也可調(diào)節(jié)、查看部分實(shí)驗(yàn)參數(shù)，通過獲取實(shí)驗(yàn)員輸入的實(shí)驗(yàn)參數(shù)并向驅(qū)動(dòng)板發(fā)送相應(yīng)指令、數(shù)據(jù)； 所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用恒流電路，為背光板組提供恒定電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多功能的魚類視覺實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述背光板組主要由多塊獨(dú)立的背光板組成，每塊獨(dú)立的背光板由多個(gè)背光條緊密排列組成，外面由白色亞克力板封裝而成,上面留有打孔邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多功能的魚類視覺實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述背光板板面由LCD背面的反光膜制成，背光板側(cè)面由遮光材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多功能的魚類視覺實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述每根背光條內(nèi)部均勻分布紅、綠、藍(lán)三基色LED燈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能魚類視覺實(shí)驗(yàn)裝置，一種多功能的魚類視覺實(shí)驗(yàn)裝置，包括上位機(jī)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和背光板組，所述控制系統(tǒng)與上位機(jī)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還連接背光板；所述上位機(jī)系統(tǒng)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括對(duì)每根背光板顏色、亮度、點(diǎn)亮?xí)r間間隔等的控制，包括對(duì)每個(gè)區(qū)域的亮度、顏色，及每根背光板的點(diǎn)亮?xí)r間間隔等的控制；所述控制系統(tǒng)選擇預(yù)置的常用幾種實(shí)驗(yàn)方案，也可調(diào)節(jié)、查看部分實(shí)驗(yàn)參數(shù)，通過獲取實(shí)驗(yàn)員輸入的實(shí)驗(yàn)參數(shù)并向驅(qū)動(dòng)板發(fā)送相應(yīng)指令、數(shù)據(jù)；所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用恒流電路，為背光板組提供恒定電流；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，在實(shí)驗(yàn)過程中不會(huì)發(fā)出噪聲的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A01K61/00GK102657121SQ20121014536
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者孔祥洪, 楊銘霞, 江瑞煌, 蘇孫國(guó), 錢衛(wèi)國(guó) 申請(qǐng)人:上海海洋大學(xué)