具体实施方式

本发明提出了一种适于鸟类的分体式手持远程神经刺激系统包括刺激生成端、中继通讯端2、手持控制端和轨迹追踪端。

刺激生成端：用于产生恒流双向脉冲刺激信号；

中继通讯端2：用于实现手持控制端与刺激生成端、轨迹追踪端之间的远程通讯；

手持控制端：用于设定恒流双向脉冲刺激信号参数；

轨迹追踪端：用于实时获取动物的位置；

刺激生成端包括刺激端1控制模块、刺激端1短程通讯模块、刺激生成模块、第一供电模块和信号指示模块；第一供电模块为刺激端1的各个模块提供电能；刺激端1控制模块包括刺激端1主控芯片，刺激端1短程通讯模块、刺激生成模块和信号指示模块均与刺激端1主控芯片相连接；

中继通讯端2包括中继控制模块、第二供电模块、中继短程通讯模块和中继远程通讯模块，第二供电模块为中级通讯端的各个模块提供电能；中继控制模块包括中继主控芯片，中继短程通讯模块和中继远程通讯模块均连接在中继主控芯片上；

手持控制端包括手持端4控制模块、第三供电模块、显示模块、参数设置模块和手持端4远程通讯模块；第三供电模块为手持控制端的各个模块提供电能；手持端4控制模块包括手持端4主控芯片，显示模块、参数设置模块和手持端4远程通讯模块连接在手持端4主控芯片上；

轨迹跟踪端3包括跟踪端控制模块、跟踪端短程通讯模块、第四供电模块和定位模块；第四供电模块为轨迹跟踪端3的各个模块提供电能；跟踪端控制模块包括跟踪端主控芯片，跟踪端短程通讯模块和定位模块连接在跟踪端主控芯片上；

其中，刺激端1短程通讯模块、跟踪端短程通讯模块通过无线通讯连接中继短程通讯模块；中继远程通讯模块通过无线通信连接手持端4远程通讯模块。

刺激生成端包括壳体和设在壳体上的连接口，刺激生成端的电路板折叠形成六面体结构设置在壳体内，电路板上的刺激生成模块通过连接口与设在动物体上的刺激电极相连。

刺激生成端安置在动物头部位置，中继通讯端2和轨迹跟踪端3安置在动物腿部位置。

刺激生成端各个模块构成刺激端1总电路，刺激端1总电路包括与中继端总电路的第二短程通讯电路无线连接的第一短程通讯电路、第一电源电路、升压电路、第九单片机U9、第一指示灯电路和两个刺激电路；第一短程通讯电路、第九单片机U9(型号可以采用C8051F410-GQR_C15808)、第一指示灯电路、两个刺激电路均与第一电源电路的3.3V输出端相连。

第一电源电路包括第十一稳压器U11（型号为ME6209A33PG），第十一稳压器U11的第一脚接地，第二脚连接第一外部电源正极端P2，第三脚连接3.3V输出端连接第三十九电容C39（型号参数可选用4.7uF (475) 20% 10V）的一端，第一外部电源的负极端P3连接第三十九电容C39的另一端后接地；其中，第一外部电源可以采用3.7-4.2V的锂电池。升压电路包括第十二稳压器U12（型号可为LM27313XMF/NOPB）和第二十八三极管Q28（型号选S9012_C111633），第二十八三极管Q28的发射极连接3.3V输出端和第六十五电阻R65（型号参数可选用5.1KΩ）的一端，基极通过第六十六电阻R66（型号参数可选用5.1KΩ）分别连接第六十五电阻R65的另一端和第九单片机U9的第二十五脚，集电极分别连接第四十二电容C42（型号参数可选用2.2uF）的一端、第六十七电阻R67（型号参数可选用51KΩ）的一端、第十二稳压器U12的第五脚和第二电感L2的一端，第四十二电容C42的另一端接地，第六十七电阻R67的另一端连接第十二稳压器U12的第四脚，第二电感（型号参数可选用L2.8uH_330mA）的另一端分别连接第十二稳压器U12的第一脚和第十五二极管D15（型号参数可选用D2MBR0520_C475717）的正极，第十五二极管D15的负极连接15V输出端，第十二稳压器U12的第三脚分别连接第六十八电阻R68（型号参数可选用51KΩ）的一端、第四十电容C40的一端和第七十电阻R70（型号参数可选用13.3KΩ）的一端，第六十八电阻R68的另一端通过第六十九电阻R69（型号参数可选用100KΩ）分别连接15V输出端、第四十电容C40（型号参数可选用330p）的另一端和第四十一电容C41（型号参数可选用4.7uF_(25V)）的一端，第四十一电容C41的另一端与第七十电阻R70的另一端相连后接地，第十二稳压器U12的接地端接地。

第一短程通讯电路包括第三通讯芯片M3，第三通讯芯片M3的第一、二十五、二十七脚均接地，第二脚接3.3V输出端，第二十、二十一脚分别对应连接第九单片机U9的第二十二、二十一脚，第九单片机U9的第一脚接3.3V输出端，第六脚接地，第七脚连接并联设置的第三十五电容C35和第三十六电容C36后接地，第八脚连接3.3V输出端；上述元件型号参数为：M3：Z151PA-P / Z151PA-T，C35：0.1Uf，C36：4.7Uf。

两个刺激电路分别为第一通道刺激电路和第二通道刺激电路，第一通道刺激电路包括第十四三极管Q14，第十四三极管Q14的基极分别连接第九单片机U9的第十七脚、第五十六电阻R56的一端，第五十六电阻R56的另一端接地，第十四三极管Q14的发射极通过第五十七电阻R57接地，集电极分别连接第十MOS管Q10的源极、第十一MOS管Q11的源极、第十MOS管Q10的源极、第十三MOS管Q13的源极；第十MOS管Q10的栅极连接第九单片机U9的第十脚，漏极连接第一MOS管Q1的漏极和脉冲刺激接口P1的第八脚；其中脉冲刺激接口P1与连接接口相连。第一MOS管Q1的源极连接分别连接15V输出端和第五十电阻R50的一端，第一MOS管Q1的栅极分别连接第五十电阻R50的另一端和第五MOS管Q5的漏极；第五MOS管Q5的源极接地，栅极连接第九单片机U9的第十三脚；第十一MOS管Q11的栅极连接第九单片机U9的第十三脚，漏极连接第二MOS管Q2的漏极和脉冲刺激接口P1的第六脚；第二MOS管Q2的源极连接分别连接15V输出端和第五十一电阻R51的一端，第二MOS管Q2的栅极分别连接第五十一电阻R51的另一端和第六MOS管Q6的漏极；第六MOS管Q6的源极接地，栅极连接第九单片机U9的第十四脚；第十二MOS管Q12的栅极连接第九单片机U9的第十六脚，漏极连接第三MOS管Q3的漏极和脉冲刺激接口P1的第四脚；第三MOS管Q3的源极连接分别连接15V输出端和第五十二电阻R52的一端，第三MOS管Q3的栅极分别连接第五十二电阻R52的另一端和第七MOS管Q7的漏极；第七MOS管Q7的源极接地，栅极连接第九单片机U9的第十五脚；第十三MOS管Q13的栅极连接第九单片机U9的第十一脚，漏极连接第四MOS管Q4的漏极和脉冲刺激接口P1的第二脚；第四MOS管Q4的源极连接分别连接15V输出端和第五十三电阻R53的一端，第四MOS管Q4的栅极分别连接第五十三电阻R53的另一端和第八MOS管Q8的漏极；第八MOS管Q8的源极接地，栅极连接第九单片机U9的第十六脚；上述元器件采用的具体型号可为：R56--1KΩ，R57--500Ω，R50/R51/R52/R53均为10KΩ，Q1-Q4为BSS84，Q5-Q8和Q10-Q13均为2N7002，Q14为S9013。

第二通道刺激电路包括第二十七三极管Q27，第二十七三极管Q27的基极分别连接第九单片机U9的第十八脚、第六十三电阻R63的一端，第六十三电阻R63的另一端接地，第二十七三极管Q27的发射极通过第六十四电阻R64接地，集电极分别连接第二十三MOS管Q23的源极、第二十四MOS管Q24的源极、第二十五MOS管Q25的源极、第二十六MOS管Q26的源极；第二十三MOS管Q23的栅极连接第九单片机U9的第十脚，漏极连接第十五MOS管Q15的漏极和脉冲刺激接口P1的第七脚；第十五MOS管Q15的源极连接分别连接15V输出端和第五十八电阻R58的一端，第十五MOS管Q15的栅极分别连接第五十八电阻R58的另一端和第十九MOS管Q19的漏极；第十九MOS管Q19的源极接地，栅极连接第九单片机U9的第九脚；第二十四MOS管Q24的栅极连接第九单片机U9的第九脚，漏极连接第十六MOS管Q16的漏极和脉冲刺激接口P1的第五脚；第十六MOS管Q16的源极连接分别连接15V输出端和第五十九电阻R59的一端，第十六MOS管Q16的栅极分别连接第五十九电阻R59的另一端和第二十MOS管R20的漏极；第二十MOS管R20的源极接地，栅极连接第九单片机U9的第十脚；第二十五MOS管Q25的栅极连接第九单片机U9的第十二脚，漏极连接第十七MOS管Q17的漏极和脉冲刺激接口P1的第三脚；第十七MOS管Q17的源极连接分别连接15V输出端和第六十电阻R60的一端，第十七MOS管Q17的栅极分别连接第六十电阻R60的另一端和第二十一MOS管Q21的漏极；第二十一MOS管Q21的源极接地，栅极连接第九单片机U9的第十一脚；第二十六MOS管Q26的栅极连接第九单片机U9的第十一脚，漏极连接第十八MOS管Q18的漏极和脉冲刺激接口P1的第一脚；第十八MOS管Q18的源极连接分别连接15V输出端和第六十一电阻R61的一端，第十八MOS管Q18的栅极分别连接第六十一电阻R61的另一端和第二十二MOS管Q22的漏极；第二十二MOS管Q22的源极接地，栅极连接第九单片机U9的第十二脚；上述元器件采用的具体型号可为：R63--1KΩ，R64--500Ω，R58/R59/R60/R61均为10KΩ，Q15-Q18为BSS84，Q19-Q26均为2N7002，Q27为S9013。

第一指示灯电路包括第九MOS管Q9(型号2N7002)，第九MOS管Q9的栅极连接第九单片机U9的第二十七脚，源极接地，漏极连接第一发光二极管LED1的负极，第一发光二极管LED1的正极通过第四十九电阻R49（1KΩ）连接在3.3V输出端。

手持端4各个模块构成手持端4总电路，手持端4总电路包括按键电路、单片机最小系统、与中继端总电路的第二远程通讯电路无线连接的第一远程通讯电路、第二电源电路，第二电源电路包括第二稳压器U2（型号MP1482M/TR），第二外部电源通过自锁开关K1的电源输出端分别与第二插针H2、第三插针H3、第四插针H4的一端相连，第二插针H2的另一端通过第二指示灯电路的第三十四电阻R34连接第二发光二极管D2的正极，第二发光二极管D2的负极接地；第四插针H4的另一端输出5.0V。其中元件型号采用：H2/H3/H4均为双排插针，R34为2K。

第三插针H3的另一端与第二稳压器U2的第二脚和第一插针H1的第三脚相连，第二稳压器U2的第二脚上还通过第十一电容C11接地，第三脚分别连接第十六电容C16的一端和第一电感L1的一端，第十六电容C16的另一端分别连接第二稳压器U2的第一脚、第一二极管D1的负极，第一二极管D1的正极与第一电感L1的另一端相连后分别连接第十九电容C19的一端、第二十电容C20的一端和第二十八电阻R28一端以及第五通讯芯片U5的三十五和三十四脚上，第十九电容C19、第二十电容C20的另一端均接地，第二十八电阻R28的另一端分别连接第二稳压器U2的第五脚、第二十九电阻R29的一端，第二稳压器U2的第六脚依次通第十七电容C17、第二十六电阻R26与第二十九电阻R29的另一端相连后接地；第二稳压器U2的第七脚通过第十七电阻R17与第一插针H1的第二、四脚相连，第一插针H1的第一脚输出4.0V。各元件型号采用：H1为双排插针，D1为1N4148，L1为10uH，C11为10uH，U2为MP1482M/TR，R28为33.2K，R29为10K，R26为5.6K，R17为100K。其中GSM输入电压范围：DC3.5-4.5V，输出4.0V，输出电流1A，其主要决定因素为R28和R29的33.2K和10K这两个电阻的配比。

单片机最小系统包括第四单片机U4（型号ATMEGA2560-16AU），第四单片机U4上连接有第三指示灯电路、用于连接串口屏的第六接口J6和用于连接Arduino下载端口的第五接口J5，以及用于ARDUINO发送GSM接收的第六插针H6和底层程序植入用的第七插针H7。第五接口J5的第一脚连接第四插针H4的5.0V端，第二脚接地，第三、四脚分别对应连接第四单片机U4的第三、二脚。第三指示灯电路的第四发光二极管D4的负极接地，正极通过第四十一电阻R41与第四插针H4的5.0V端相连。第六接口J6的第一脚连接第一插针H1的4.0V端，第二、三脚通过第五插针H5分别连接第四单片机U4的第六十三、六十四脚，第四脚接地。第六插针H6第一、三脚分别对应连接第四单片机U4的第十二、十三脚，第二、四脚分别对应连接第一远程通讯电路的第五通讯芯片U5的第一、二脚。第七插针H7的第一、三、四、五脚分别对应连接第四单片机U4的第二十二、二十、二十一和三十脚，第二脚连接第四插针H4的5.0V端，第六脚接地。第四单片机U4的第二十六脚通过第四十三电阻R43连接在第五发光二极管D5的正极，第五发光二极管D5的负极接地；第四单片机U4的第三十脚分别连接第十二极管D10正极、第四十八电阻R48的一端和贴片按钮的一端，贴片按钮的另一端接地，第十二极管D10正极、第四十八电阻R48的另一端相连后接地；第四单片机U4的第三十四脚分别连接第二十九电容R29和第二晶振X2的一端，第二晶振X2的另一端连接第三十一电容C31的一端和第四单片机U4的第三十三脚，第三十一电容C31的另一端与第二十九电容C29的另一端相连后接地；第四单片机U4的第十一、三十二、六十二、八十一、九十九脚均接地，第九十八脚通过第二十八电容C28接地，第八十、六十一、三十一、十脚均与第四插针H4的5.0V端相连。各元件型号采用：H5/H6/H7为双排插针，J6为4排针，R41/ R43为2K，R48为10K，D10为LL4148，C29/C31为27PF，X2为16M。

按键电路包括设有16个按键的矩阵按键子电路和确认键子电路，矩阵按键子电路的控制引脚分别连接在第四单片机U4的第八十二至九十七脚和第七十八脚上。

第一远程通讯电路的第五通讯芯片U5（型号SIM800C 24Mbit）上还连接有状态指示灯电路、SIM卡电路和第一天线电路，第五通讯芯片U5的第二十七、三十、三十一、三十二、三十三脚相连后与第一天线电路的第一天线端子RF1（型号KH-IPEX-K501-29）相连并接地；状态指示灯电路的第六发光二极管D6、第七发光二极管D7和第八发光二极管D8的负极相连后接地，第六发光二极管D6的正极通过第四十四电阻R44（参数2K）连接在第一插针H1的4.0V端，第七发光二极管D7通过第四十五电阻R45（参数2K）连接在第五通讯芯片U5的第四十一脚，第八发光二极管D8通过第四十六电阻R46（参数2K）连接在第三十四和三十五脚上；第五通讯芯片U5的第十五、十六、十七和十八脚分别对应连接第十二稳压二极管U12（型号SMF05CT2G）的第四、五、六、一脚上，第十二稳压二极管U12的第二脚接地；SIM卡电路包括第二SIM卡芯片（型号HYC75-SIM06-135），第二SIM卡芯片的第七、三二、一脚分别对应连接在第五通讯芯片U5的第十五、十六、十七和十八脚上，第二SIM卡芯片的第五脚接地，第一脚还通过第三十电容C30（参数0.1uf）接地。第五通讯芯片U5的第八、十三、十九、二十一、三十六、三十七、三十九脚均接地。

中继通讯端2各个模块组成中继端电路，中继端电路包括第三单片机U3（型号TC12le5a60s2）、与第一远程通讯电路无线连接的第二远程通讯电路、与第一短程通讯电路无线连接的第二短程通讯电路。第三外部电源通过第一接口J1（型号HDR_1.27）与第一稳压器U1（型号ME6209A33PG）相连；其中第一接口J1的第二脚连接第一稳压器U1的第二脚，第一引脚接地，第三引脚分别连接第三单片机U3的第三十八脚并通过第五电容C5接地，第三单片机U3的第四十二、第四十三脚分别连接第二短程通讯电路的第一通讯芯片M1（型号Z151PA-T或Z151PA-P）的第二十、二十一脚；第四脚分别通过第二十七电阻R27（参数10K）接地和通过第十八电容C18与第一稳压器U1的第三脚相连；第五脚和第七脚连接第二接口J2（型号HDR_1.27）的第二脚和第一脚；第十四脚分别连接第二十六C26（参数22pf）电容、第一晶振X1的一端，第一晶振X1的另一端分别连接第三单片机U3的第十五脚和第二十五电容C25的一端，第二十五电容C25的另一端分别与第十六脚、第二十六电容C26的另一端相连后接地。第一通讯芯片M1的第一脚接地，第二脚连接第一稳压器U1的第三脚，第十五脚连接第三发光二极管D3的负极，其正极通过第三十九电阻R39（参数1K）连接第一稳压器U1的第三脚。

第二远程远程通讯电路包括第六通讯芯片U6（型号SIM80 4Mbit），第三外部电源依次通过第三接口J3（型号HDR_1.27）、电源开关SW1（K3-1290S-J1）连接在第六通讯芯片U6的第三十四、三十五脚上。第三接口J3与第一接口J1相连作为电源输入端口。第四接口J4（型号HDR_1.27）的第一、二脚分别对应连接在第六通讯芯片U6的第一、二脚上。第六通讯芯片U6还连接有第二SIM卡电路、第二天线电路和第十一稳压二极管D11（SMF05CT2G），第二SIM卡电路的第二SIM卡芯片（HYC75-SIM06-135）的第一、二、三、七脚分别对应连接在第六通讯芯片U6的第十八至十五脚上，其第五脚接地。第十一稳压二极管D11第四、五、六、一脚分别对应连接在第六通讯芯片U6的第十八至十五脚，其第二脚接地。第六通讯芯片U6的第二十七、三十、三十一、三十二、三十三脚相连后与第二天线电路的第二天线端子RF2（型号KH-IPEX-K501-29）相连并接地。第六通讯芯片U6的第三十九、三十七和三十六脚接地，第四十一脚通过第四十七电阻R47（参数1K）连接第九发光二极管D9的正极，其负极接地。

轨迹跟踪端3各个模块构成跟踪端总电路，跟踪端总电路包括跟踪端稳压电路、定位芯片电路、定位处理芯片电路、与第二短程通讯电路无线连接的第三短程通讯电路。跟踪端稳压电路包括第七稳压芯片U7，第四外部电源通过第六接口J6（型号HDR_1.27）连接在第七稳压芯片U7（ME6209A33PG）的第二脚，其第一脚接地，第三脚连接定位芯片电路中第八单片机U8（STC12le5a60s2）并通过第三十二电容C32接地，定位芯片电路包括第十定位芯片U10(ATGM332D-5N11，第十定位芯片U10的第三脚连接第十三发光二极管D13的负极，其正极通过第五十五电阻R55（参数1KΩ）连接第七稳压芯片U7的第三脚，第十、十二、十三脚接地，第十一脚连接有第三天线端子RF3（型号KH-IPEX-K501-29），第二十四脚连接第三十四电容C34的一端并接地，第二十三脚连接第三十四电容C34的另一端并接在第七稳压芯片U7的第三脚上，第二十、二十一脚对应连接在第八单片机U8的第五、第七脚上。第四接口J4与第二接口J2对应连接，作为数据传输接口使用。第三短程通讯电路包括第二通讯芯片M2（型号Z151PA-T或Z151PA-P），其第一脚接地，第二脚连接第七稳压芯片U7的第三脚，第十五脚连接第十四发光二极管D14的负极后并通过第六十二电阻R62（参数1KΩ）连接第七稳压芯片U7的第三脚，第二十、二十一脚对应连接在第八单片机U8的四十二、四十三脚上。第八单片机U8的第四脚分别通过第五十四电阻R54（参数10KΩ）接地、通过第三十三电容C33连接第七稳压芯片U7的第三脚,其第十四脚分别连接第三十八电容C38（参数22pf）、第三晶振X3的一端，第三晶振X3的另一端分别连接其第十五脚和第三十七电容C37（参数22pf）一端，第三十七电容C37的另一端分别连接第三十八电容C38的另一端和其第十六脚后接地。

使用本发明时，首先通过手持端4远距离调整参数，设置合适的参数后，数据通过手持端4的GSM通信装置（即手持端4远程通讯模块）发送给中继通信端的GSM通信装置（即中继远程通讯模块），由中继通讯端2的处理芯片（即第三单片机U3）接收到数据然后处理，将处理后的数据通过短距离无线通讯装置（即中继短程通讯模块）发送给刺激生成端的短距离无线通信装置（即刺激端1短程通讯模块），刺激生成端主控芯片（即第九单片机U9）接收到信号后进行处理，有两个刺激电路产生刺激波形，由壳体上的连接口将刺激传递给设在动物体上的刺激电极。

轨迹跟踪端3在开机后即开始定位，采集到的有效的定位信息后通过短距离无线装置（即跟踪端短程通讯模块）发送给中继通信端的短距离无线通讯装置（即中继短程通讯模块），中继通信端接收到数据后进行处理，处理后的数据通过GSM通信装置（即中继远程通讯模块）发送给手持端4的GSM通信装置（即手持端4远程通讯模块，再由手持端4的显示模块显示轨迹路径。