小白鼠活动量测量装置的研究开题报告

1. 研究目的与意义

背景：现代社会经济飞速发展，人们对医药保健食品的需求越来越高，这就大大促进了生物医药产业的研发。生物医药科技已经成为国家战略性新兴产业，其制药技术将成为未来创新的主动力。一种新药从研制到投入临床使用需要经过大量的实验，为保证对这些医药保健食品的疗效有准确的认识，对实验的要求就需要很高的准确度。在此方面投入大量的人力显然与当今飞速发展的科技相悖。与此同时，计数器技术的不断发展与进步，计数器的种类越来越多，应用范围也越来越广。随之而来的竞争也越来越激烈，过硬的技术也成为必要。传统的机械或电子计数器电路比较复杂，故障率较高，功能不易更改。而基于单片机为核心控制的计数器设置方便且更加精确、可靠、稳定。

目的：通过本篇论文的研究和讨论，对光电开关的种类、原理及应用做深入研究，并以仓鼠活动量测量为实力，做电路设计、电路安装与调试，并用单片机对光电开关输出信号进行计数，实现光电开关应用作品的制作。这便要求，对单片机技术、光电技术、模拟电子电路技术都有一定的了解，并能很好的将三者结合应用。

意义：在动物运动以及能量代谢研究中，小鼠是最常用的实验动物，跑步是常用的运动方法。与跑台、游泳训练相比，跑轮系统在小动物行为学、运动生理学、药物学、神经生理学等研究中有更突出的优点。在以往的转轮运动中，为了对动物的运动进行定量，会使用一定强度的电刺激，以强迫小鼠在转轮上持续跑步。这带来的问题是：1，这种电刺激会对小鼠造成身体和精神的刺激，给实验引入不确定因素，干扰实验数据。2，小鼠属于夜间活动频繁的动物，和人类的作息时间不同。白天的定量运动相对小鼠的夜间运动量可能仍然偏低，并且会干扰小鼠自身的生物节律，给实验结果带来不确定性。为克服这些缺点，可以进行小鼠自主运动。使用小鼠自主跑轮（PassiveRunningWheel），利用动物自发运动来推动跑轮转动。但由于小鼠的个体差异，有的小鼠喜静，有的喜动，小鼠运动强度不同导致组内数据偏差大。本仪器是动物自身运动来驱动转轮运转的装置，它由自主跑轮装置、数据巡检记录仪两部分组成。基于小鼠自主转轮的运动方式，通过记录跑轮转动方向、转数、累计总行程等，记录笼内动物长期活动的信息，统计小鼠的运动量。本仪器设有方向速度传感器，可以将转轮的正反方向旋转都计算在内，同时记录单位时间内的转轮数，计算转轮速度，便于监测动物运动参量。本仪器功能稳定，重复性好，能对动物运动进行长期有效的定量测量。从而在不污染环境、不干扰动物正常自主活动的基础上，对动物的运动量进行定量，从而有效地进行运动与能力代谢相关的分析。本仪器在动物生理节律、摄食、运动生理、能量代谢等基础研究以及药品研发中有很大的应用价值。

2. 研究内容和预期目标

1、单片机指令和程序：单片机语言可以是汇编，也可以是高级语言（c语

言）。单片机指令和程序是单片机内部数据传送的一中手段。

3. 研究的方法与步骤

1、stc数据手册：宏晶stc手册是由宏晶电子出版的关于其stc系列单片机的内部结构的详细介绍。包括对其工作电压、定时器的个数、时钟周期、以及其采用的封装和其使用的场合等。阅读宏晶stc数据手册主要是为了找一款自带adc的单片机。

2、stc12c5a60s2：这是一款自带adc的stc单片机。具有一个时钟/机器周期8051、超强加密、高速、高可靠、低功耗、超低价、强抗静电和强抗干扰等优点。采用双列直插40引脚封装。（详见宏晶stc12c5a60s2使用手册）

4. 参考文献

1童诗白.模拟电子技术基础.第2版.北京：高等教育出版社，1988

2阎石.数字电子技术基础.第4版.北京：高等教育出版社，1998

3徐叔华,程退安,姚万生.单片微型机原理与应用.第2版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997

5. 计划与进度安排

1周（2022年3月2日-3月6日）： 查看毕业论文任务书，了解所选设计题目的状况和要求等 ；

23周（ 2022年3月9日-3月20日）：完成开题报告；

413周（2022年3月23日-5月29日）： 按照开题报告要求进行设计、安装、调试工作，按要求撰写设计报告；