太阳能驱鸟器设计方案.doc
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1、太阳能驱鸟器设计方案目录引言11 设计任务和要求21.1 设计任务21.2 设计要求22 系统总体设计框图23 蓄电池恒压充电模块24 红外报警系统模块34.1 软件的程序实现34.2 软件仿真55 电机驱动模块56 安装调试661安装调试过程662 故障分析67 结论68 使用仪器设备清单79 心得体会710 致谢语811 参考文献8附录1 红外报警设计编程程序9附录2 整体硬件系统电路图11附录3 红外报警原理图12附录4 protues仿真图12附录5 实物图13引言鸟类的迁徙和反季水果的增长,使鸟类种群急剧增加,鸟害已经成为果林业面临的重要问题。农业中人们通常采用稻草人、养殖鸟的天敌和
2、投毒来驱赶周围的鸟,前者在经历一段时间后,鸟会产生适应现象、即不再害怕稻草人,后者则会破坏当地生物链,鸟儿几乎不敢在周围飞行,传统驱鸟的方法大多采用专人看守、敲锣、放炮等,但效果不佳。目前我国驱鸟器市场上销售的驱鸟器产品主要有风车式驱鸟器和超声波驱鸟器;而风车式驱鸟器多存在着易老化、自然损坏严重、寿命短、无风天气不能发挥作用和成本高等问题。现在该产品逐渐被市场所淘汰,而国外的声波驱鸟器成本过高。为了更好的维护人类的利益,而又不伤害到鸟类,驱鸟器的产生解决了人类与鸟类的一大矛盾,即维护了人类的利益又不伤害鸟类。驱鸟器主要可以分为超声波驱鸟器,电力驱鸟器,电子驱鸟器和太阳能驱鸟器等。其中,太阳能驱
3、鸟器最为实用,太阳能驱鸟器具有低电压、超低功耗、性能可靠、使用寿命长、维修量小等特点,能够很好的满足各行业各部门的驱鸟要求。这次课题我们针对以上问题做了太阳能驱鸟器,主要有四个模块:太阳能稳压充电模块、红外感应信号放大模块,单片机模驱动LED、蜂鸣器和电机驱动。1 设计任务和要求1.1 设计任务在果林业的场合中,鸟类已经危害到果农们的利益,本次课题的任务就是制作一个自动的太阳能驱鸟器,用太阳能电池供电的锂电池充电芯片CN3063搭建一个电路对蓄电池进行恒压充电,并用蓄电池对后面的单片机芯片和步进电机进行供电,当有鸟类出现的时候,红外传感器检测到信号,就通过单片机控制蜂鸣器发出尖叫声和控制步进电
4、机进行左右摇摆, 以达到驱鸟的效果。1.2 设计要求用太阳能电池供电的锂电池充电管理芯片CN3063搭建一个电路对蓄电池进行恒压充电;通过电机驱动芯片LMD18200来驱动电机的转动;通过AT89C51单片机来实现对电机以及LED灯和蜂鸣器的控制。2 系统总体设计框图 图 2-1总体设计框图3 蓄电池恒压充电模块太阳能电池板吸收太阳能通过图3-2的电路模块对蓄电池进行恒压+5V充电,用Rx进行调节到恒压+5V,以确保恒压充电的效果。图 3-2恒压充电的电路图(利用外接电阻调整恒压充电电压5V)4 红外报警系统模块红外报警系统描述:当有鸟类闯入时,热释电红外传感器将探测到动作,设置在监测点上的红
5、外探头将鸟类辐射的红外光谱变换成电信号,经放大电路、比较电路送至门限开关,打开门限阀门送出TTL 电平至AT89C51单片机,经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声 。(电路原理图见附录2) AT89C51复位电路信号检测电路报警鸣声LED发光显示放大驱动驱动图4-1 红外报警设计框图4.1 软件的程序实现4.1.1 主程序工作流程图按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图4-2所示:系统初始化声光报警结束检测外部有无信号输入声光报警是否持续10秒开始启动声光报警电路开始报警是否还有检测信号等待下次报警结束YNNYYN图4-2 主程序工作流程图4.1.2 中断服务程序工
6、作流程图本主程序实现的功能是:当单片机检测到外部热释电传感器送来的脉冲信号后,表示有鸟类闯入监控区,从而经过单片机内部程序处理后,驱动声光报警电路开始报警,报警持续10秒钟后自动停止报警,然后程序开始循环工作,检测是否还有下次触发信号,等待报警从而使报警器进入连续工作状态。同时,利用中断方式可以实现报警持续时间未到10秒时,用手工按键停止的声光报警的作用。手工按键停止报警中断服务程序工作流程图,如下图4-3所示;中断源发出中断申请关中断、保护现场INTO端有输入信号关闭报警恢复现场、开中断中断返回图4-3 中断服务程序工作流程图4.2 软件仿真本设计通过利用Proteus仿真,将所编写的程序用
7、Keil软件编译,所仿真原理图见附录3。本设计所要求达到的目标是在接收到红外传感器带来的低电平信号,而在Protues里面没有红外传感器,因此用按键代替红外传感器,当按下按键相当于感应到鸟类,图中的绿灯,红灯轮流交替点亮,。当按钮断开报警结束后,绿灯亮起。红灯熄灭。仿真不足之处在于用按键代替传感器,不能较好的反应报警的情况,因为按键必须一直按下,才能接收到信号,就不能同时手动按下停止按键。5 电机驱动模块 图5-1电机驱动6 安装调试61安装调试过程用热释电红外传感器作为启动器件连接放大电路,在通过放大电路经过反相器给AT89C51低电平作为芯片的感应信号,AT89C51驱动LED、蜂鸣器等一
8、些单片机外围应用电路,按键与芯片的连接作为暂停和工复位。先将焊好的实验板接上数据线接连接到电脑上,将编写好的程序通过Progisp软件下载到做好的实验板上进行模拟,电脑通过数据线给实验板一个+5V的电压,这样就可以进行模拟。当程序下载到AT89C51上蜂鸣器会响起,同时板上红灯亮起,经过10S红灯灭,绿灯亮着,此时可以开始进行检查。当手接触热释电红外传感器时蜂鸣器没有再次响起说明实验板出现故障,应进行检查。62 故障分析用万用表对实验板的器件进行检测,结果器件并无损坏,通过分析蜂鸣器没响起原因在于一开始的信号接收,于是对热释电红外传感器进行测量,热释电红外传感器有3个脚(G、S、D)S脚为输出
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