基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，包括：主控模塊、陀螺儀模塊、控制開關(guān)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊、電源模塊，所述的主控模塊分別與陀螺儀模塊、控制開關(guān)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊相連接。本發(fā)明的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置體積小、重量輕，能夠減小對鳥類行為的影響；功耗低，能夠保證足夠長時(shí)間的續(xù)航能力；操作簡單、使用方便，能夠保證生物研究人員使用方便。
【專利說明】基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鳥類飛行行為研究裝置，具體涉及一種基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，本發(fā)明屬于仿生研究領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]陀螺儀又叫角速度傳感器，與加速度計(jì)不同，它的測量物理量是偏轉(zhuǎn)、傾斜時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。測量物體動(dòng)作時(shí)，僅用加速度計(jì)沒辦法測量或重構(gòu)出完整的3D動(dòng)作，因?yàn)榧铀俣扔?jì)測不到轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)作，只能檢測軸向的線性動(dòng)作。但陀螺儀則可以對轉(zhuǎn)動(dòng)、偏轉(zhuǎn)的動(dòng)作做到很好地測量，這樣就可以精確分析判斷出被測物體的實(shí)際動(dòng)作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為
研究裝置。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，包括:主控模塊、陀螺儀模塊、控制開關(guān)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊，所述的主控模塊分別與陀螺儀模塊、控制開關(guān)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊相連接。
[0005]前述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，所述陀螺儀模塊為MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器。
[0006]前述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，所述陀螺儀模塊為X、y、Z三軸輸出數(shù)字信號(hào)的陀螺儀。
[0007]前述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為Nor Flash存儲(chǔ)芯片。
[0008]前述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，所述主控模塊為單片機(jī)。
[0009]前述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，還包括電源模塊，所述電源模塊分別連接主控模塊、通訊模塊。
[0010]前述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，所述電源模塊用于輸出3.3V電壓給主控模塊、通訊模塊,并輸出5V電壓給通訊模塊。
[0011]前述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，還包括接口模塊，所述通訊模塊通過接口模塊連接電源模塊。
[0012]前述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，所述接口模塊為USB接口模塊。
[0013]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置體積小、重量輕，能夠減小對鳥類行為的影響；功耗低，能夠保證足夠長時(shí)間的續(xù)航能力；操作簡單、使用方便，能夠保證生物研究人員使用方便?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置中陀螺儀模塊的優(yōu)選電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置中主控模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的優(yōu)選電路連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0016]參照圖1所示，本發(fā)明基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置利用微型輕量的三軸陀螺儀，檢測動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)行為，尤其是測量鳥類的頭部擺動(dòng)。按照時(shí)間過程，計(jì)算在三維空間中鳥類頭部擺動(dòng)，擺動(dòng)角度與頻率?？梢杂脕矸治鲈诖艌鰷y量中，鳥類頭部擺動(dòng)情況，即鳥類是否需要擺動(dòng)頭部以檢測地磁場變化，從而獲得導(dǎo)航信息。
[0017]基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，包括:主控模塊、陀螺儀模塊、控制開關(guān)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊、電源模塊，所述的主控模塊分別與陀螺儀模塊、控制開關(guān)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊相連接。
[0018]本發(fā)明的陀螺儀模塊采集三軸運(yùn)動(dòng)角速度數(shù)據(jù)，通過主控模塊的控制，將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到，由串行NorFlash存儲(chǔ)器構(gòu)成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中；主控模塊是本發(fā)明裝置核心控制單元，由低功耗小封裝單片機(jī)構(gòu)成；通訊模塊主要由RS232接口電平和USB接口電平轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，分別和主控模塊和USB接口連接；控制開關(guān)，連接到主控模塊，用于確定所述裝置是否開始工作，以及裝置運(yùn)行于數(shù)據(jù)采樣階段還是數(shù)據(jù)傳輸階段；電源模塊，給裝置提供電源，含鋰電池、充電回路和電壓調(diào)整電路，輸出的3.3V電壓供整個(gè)裝置使用，包括供給主控模塊、通訊模塊，此外，電源模塊輸入5V電源給接口模塊，通過接口模塊給通訊模塊提供5b電壓。鋰電池能夠保證所述裝置足夠長時(shí)間的續(xù)航能力，充電回路連接到USB接口，既可以通過電腦USB接口模塊對鋰電池進(jìn)行充電，同時(shí)可以通過帶有USB接口模塊的充電器進(jìn)行充電，電壓調(diào)整電路能夠保證所述裝置工作在穩(wěn)定狀態(tài)；USB接口模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和充電功能。本發(fā)明不限制接口模塊的具體類型，但是優(yōu)選采用USB接口模塊，實(shí)際中也可以采用其他類型的接口模塊。本發(fā)明優(yōu)選陀螺儀模塊為MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)一步優(yōu)選陀螺儀模塊為x、y、z三軸輸出數(shù)字信號(hào)的陀螺儀。本發(fā)明優(yōu)選數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為Nor Flash存儲(chǔ)芯片。優(yōu)選主控模塊為單片機(jī)。
[0019]圖2是本發(fā)明基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置中陀螺儀模塊的優(yōu)選電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置中主控模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的優(yōu)選電路連接示意圖。實(shí)際使用時(shí)可以優(yōu)選采用下述電路圖，當(dāng)然本發(fā)明不排除采用其他器件實(shí)現(xiàn)。
[0020]參考圖2，陀螺儀模塊包括陀螺儀傳感器芯片U3及一些外圍電路，其中U3的管腳I連接到3.3V電源，并通過濾波電容C6連接到地；管腳2、管腳3、管腳5分別通過限流電阻R6、R7、R8連接到3.3V電源，管腳2、管腳3同時(shí)通過接口連接到主控模塊MCU芯片的I2C引腳；管腳4空置；管腳6、管腳7、管腳8通過接口連接到主控模塊MCU芯片的控制引腳Ctrl ;管腳9、10、11、12、13連接到地；管腳14通過電容C5連接到地；管腳15、管腳16連接到3.3V電源，并通過電容C3、C4連接到地。
[0021]參考圖3，主控模塊包括MCU芯片Ul及一些外圍電路，其中為Ul管腳7、管腳8分別通過上拉電阻R1、R2連接到3.3V電源，Ul的管腳7、管腳8同時(shí)連接到陀螺儀芯片的I2C引腳;U1的管腳I通過上拉電阻R4連接到3.3V電源，同時(shí)通過開關(guān)SI連接到地；管腳3通過電阻R3連接到3.3V電源；管腳9、管腳10分別與通訊模塊的數(shù)據(jù)輸入輸出口相連接；管腳12與3.3V電源相連接，并通過濾波電容Cl連接到地；管腳14、管腳15、管腳16連接到陀螺儀芯片的3個(gè)控制引腳。
[0022]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括存儲(chǔ)芯片U2及一些外圍電路。U2的管腳3通過電阻R5連接到
3.3V電源，管腳4連接到地，管腳7懸空，管腳8與3.3V電源連接，在管腳8與地之間接有濾波電容C2。U2的管腳1、管腳2、管腳5、管腳6分別與Ul的管腳2、管腳5、管腳6、管腳11相連接。
[0023]本發(fā)明的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置體積小、重量輕，能夠減小對鳥類行為的影響；功耗低，能夠保證足夠長時(shí)間的續(xù)航能力；操作簡單、使用方便，能夠保證生物研究人員使用方便。
[0024]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，包括:主控模塊、陀螺儀模塊、控制開關(guān)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊，所述的主控模塊分別與陀螺儀模塊、控制開關(guān)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，所述陀螺儀模塊為MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，所述陀螺儀模塊為X、1、Z三軸輸出數(shù)字信號(hào)的陀螺儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為Nor Flash存儲(chǔ)芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，所述主控模塊為單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，還包括電源模塊，所述電源模塊分別連接主控模塊、通訊模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，所述電源模塊用于輸出3.3V電壓給主控模塊、通訊模塊，并輸出5V電壓給通訊模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，還包括接口模塊，所述通訊模塊通過接口模塊連接電源模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于三軸陀螺儀的鳥類飛行行為研究裝置，其特征在于，所述接口模塊為USB接口模塊。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK103777553SQ201410040782
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】齊本勝, 徐曉平, 翟潘飛, 苗紅霞, 李昕昕, 劉小峰 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)