太陽能驅(qū)鳥器設(shè)計方案

PAGE太陽能驅(qū)鳥器設(shè)計方案目錄引言 11設(shè)計任務(wù)和要求 21.1設(shè)計任務(wù) 21.2設(shè)計要求 22系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 23蓄電池恒壓充電模塊 24紅外報警系統(tǒng)模塊 34.1軟件的程序?qū)崿F(xiàn) 34.2軟件仿真 55電機(jī)驅(qū)動模塊 56安裝調(diào)試 66．1安裝調(diào)試過程 66．2故障分析 67結(jié)論 68使用儀器設(shè)備清單 79心得體會 710致謝語 811參考文獻(xiàn) 8附錄1紅外報警設(shè)計編程程序 9附錄2整體硬件系統(tǒng)電路圖 11附錄3紅外報警原理圖 12附錄4protues仿真圖 12附錄5實(shí)物圖 13PAGE9

引言鳥類的遷徙和反季水果的增長，使鳥類種群急劇增加，鳥害已經(jīng)成為果林業(yè)面臨的重要問題。農(nóng)業(yè)中人們通常采用稻草人、養(yǎng)殖鳥的天敵和投毒來驅(qū)趕周圍的鳥，前者在經(jīng)歷一段時間后，鳥會產(chǎn)生適應(yīng)現(xiàn)象、即不再害怕稻草人，后者則會破壞當(dāng)?shù)厣镦湥B兒幾乎不敢在周圍飛行，傳統(tǒng)驅(qū)鳥的方法大多采用專人看守、敲鑼、放炮等，但效果不佳。目前我國驅(qū)鳥器市場上銷售的驅(qū)鳥器產(chǎn)品主要有風(fēng)車式驅(qū)鳥器和超聲波驅(qū)鳥器；而風(fēng)車式驅(qū)鳥器多存在著易老化、自然損壞嚴(yán)重、壽命短、無風(fēng)天氣不能發(fā)揮作用和成本高等問題。現(xiàn)在該產(chǎn)品逐漸被市場所淘汰，而國外的聲波驅(qū)鳥器成本過高。為了更好的維護(hù)人類的利益，而又不傷害到鳥類，驅(qū)鳥器的產(chǎn)生解決了人類與鳥類的一大矛盾，即維護(hù)了人類的利益又不傷害鳥類。驅(qū)鳥器主要可以分為超聲波驅(qū)鳥器，電力驅(qū)鳥器，電子驅(qū)鳥器和太陽能驅(qū)鳥器等。其中，太陽能驅(qū)鳥器最為實(shí)用，太陽能驅(qū)鳥器具有低電壓、超低功耗、性能可靠、使用壽命長、維修量小等特點(diǎn)，能夠很好的滿足各行業(yè)各部門的驅(qū)鳥要求。 這次課題我們針對以上問題做了太陽能驅(qū)鳥器，主要有四個模塊：太陽能穩(wěn)壓充電模塊、紅外感應(yīng)信號放大模塊，單片機(jī)模驅(qū)動LED、蜂鳴器和電機(jī)驅(qū)動。1設(shè)計任務(wù)和要求1.1設(shè)計任務(wù)在果林業(yè)的場合中，鳥類已經(jīng)危害到果農(nóng)們的利益，本次課題的任務(wù)就是制作一個自動的太陽能驅(qū)鳥器，用太陽能電池供電的鋰電池充電芯片CN3063搭建一個電路對蓄電池進(jìn)行恒壓充電，并用蓄電池對后面的單片機(jī)芯片和步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行供電，當(dāng)有鳥類出現(xiàn)的時候，紅外傳感器檢測到信號，就通過單片機(jī)控制蜂鳴器發(fā)出尖叫聲和控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行左右搖擺，以達(dá)到驅(qū)鳥的效果。1.2設(shè)計要求用太陽能電池供電的鋰電池充電管理芯片CN3063搭建一個電路對蓄電池進(jìn)行恒壓充電；通過電機(jī)驅(qū)動芯片LMD18200來驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動；通過AT89C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)以及LED燈和蜂鳴器的控制。2系統(tǒng)總體設(shè)計框圖圖2-1總體設(shè)計框圖3蓄電池恒壓充電模塊 太陽能電池板吸收太陽能通過圖3-2的電路模塊對蓄電池進(jìn)行恒壓+5V充電，用Rx進(jìn)行調(diào)節(jié)到恒壓+5V，以確保恒壓充電的效果。圖3-2 恒壓充電的電路圖（利用外接電阻調(diào)整恒壓充電電壓5V）4紅外報警系統(tǒng)模塊 紅外報警系統(tǒng)描述：當(dāng)有鳥類闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)上的紅外探頭將鳥類輻射的紅外光譜變換成電信號，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL電平至AT89C51單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理運(yùn)算后驅(qū)動執(zhí)行報警電路使警號發(fā)聲。（電路原理圖見附錄2）AT89C51復(fù)位電路信號檢測電路報警鳴聲LED發(fā)光顯示放大驅(qū)動驅(qū)動圖4-1紅外報警設(shè)計框圖4.1軟件的程序?qū)崿F(xiàn)4.1.1主程序工作流程圖按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如下圖4-2所示：系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化聲光報警結(jié)束檢測外部有無信號輸入聲光報警是否持續(xù)10秒開始啟動聲光報警電路開始報警是否還有檢測信號等待下次報警結(jié)束YNNYYN圖4-2主程序工作流程圖4.1.2中斷服務(wù)程序工作流程圖本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機(jī)檢測到外部熱釋電傳感器送來的脈沖信號后，表示有鳥類闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動聲光報警電路開始報警，報警持續(xù)10秒鐘后自動停止報警,然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā)信號，等待報警從而使報警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。同時，利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報警持續(xù)時間未到10秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用。手工按鍵停止報警中斷服務(wù)程序工作流程圖，如下圖4-3所示；中斷源發(fā)出中斷申請中斷源發(fā)出中斷申請關(guān)中斷、保護(hù)現(xiàn)場INTO端有輸入信號關(guān)閉報警恢復(fù)現(xiàn)場、開中斷中斷返回圖4-3中斷服務(wù)程序工作流程圖4.2軟件仿真本設(shè)計通過利用Proteus仿真，將所編寫的程序用Keil軟件編譯，所仿真原理圖見附錄3。本設(shè)計所要求達(dá)到的目標(biāo)是在接收到紅外傳感器帶來的低電平信號，而在Protues里面沒有紅外傳感器，因此用按鍵代替紅外傳感器，當(dāng)按下按鍵相當(dāng)于感應(yīng)到鳥類，圖中的綠燈，紅燈輪流交替點(diǎn)亮，。當(dāng)按鈕斷開報警結(jié)束后，綠燈亮起。紅燈熄滅。仿真不足之處在于用按鍵代替?zhèn)鞲衅?，不能較好的反應(yīng)報警的情況，因?yàn)榘存I必須一直按下，才能接收到信號，就不能同時手動按下停止按鍵。5電機(jī)驅(qū)動模塊圖5-1電機(jī)驅(qū)動6安裝調(diào)試6．1安裝調(diào)試過程用熱釋電紅外傳感器作為啟動器件連接放大電路，在通過放大電路經(jīng)過反相器給AT89C51低電平作為芯片的感應(yīng)信號，AT89C51驅(qū)動LED、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路，按鍵與芯片的連接作為暫停和工復(fù)位。先將焊好的實(shí)驗(yàn)板接上數(shù)據(jù)線接連接到電腦上，將編寫好的程序通過Progisp軟件下載到做好的實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行模擬，電腦通過數(shù)據(jù)線給實(shí)驗(yàn)板一個+5V的電壓，這樣就可以進(jìn)行模擬。當(dāng)程序下載到AT89C51上蜂鳴器會響起，同時板上紅燈亮起，經(jīng)過10S紅燈滅，綠燈亮著，此時可以開始進(jìn)行檢查。當(dāng)手接觸熱釋電紅外傳感器時蜂鳴器沒有再次響起說明實(shí)驗(yàn)板出現(xiàn)故障，應(yīng)進(jìn)行檢查。6．2故障分析用萬用表對實(shí)驗(yàn)板的器件進(jìn)行檢測，結(jié)果器件并無損壞，通過分析蜂鳴器沒響起原因在于一開始的信號接收，于是對熱釋電紅外傳感器進(jìn)行測量，熱釋電紅外傳感器有3個腳（G、S、D）S腳為輸出端，G接地，D接電源，萬用表調(diào)到2.5V電壓檔黑表筆接地，紅表筆接熱釋電紅外傳感器的S腳有微量電壓，當(dāng)手接觸熱釋電紅外傳感器感應(yīng)部分時電壓小幅度上升后又回落，因?yàn)闊後岆娂t外傳感器輸出腳S與三極管B集連接，熱釋電紅外傳感器的S腳電壓沒有上升到可以觸發(fā)三極管的導(dǎo)通所以電路的放大部分沒有工作導(dǎo)致芯片沒有工作直接影響到AT89C51驅(qū)動的LED、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路。所以實(shí)驗(yàn)板沒有成功。熱釋電紅外傳感器不能穩(wěn)定工作可能是受到外部影響，于是我在熱釋電紅外傳感器上套上了一個外殼只余留感應(yīng)部分避免器件受到外部影響，但是其檢測結(jié)果相同。7結(jié)論 本次課題即針對果林業(yè)做的太陽能驅(qū)鳥器，其工作原理、流程如上所述，太陽能驅(qū)鳥器的優(yōu)點(diǎn)是在于很多無電源的環(huán)境下（如果園、農(nóng)田上）很實(shí)用，而且又節(jié)能環(huán)保，是一個可以大量推廣的產(chǎn)品。對于本次課題，我們還沒把完整的實(shí)驗(yàn)板做出來，而且還有很多地方需要改進(jìn)，其中對蓄電池供電這一環(huán)節(jié)比較難也有不足之處。例如在雨季較多的地方?jīng)]有足夠的陽光就不能長期對蓄電池進(jìn)行充電，當(dāng)電壓不足時有鳥類經(jīng)過就有可能因?yàn)殡娏坎蛔愣鵁o法感應(yīng)到并進(jìn)行驅(qū)鳥，所以應(yīng)該想辦法避免這種情況。例如可以采用備用電池，或者多安裝幾個蓄電池。8使用儀器設(shè)備清單元件型號數(shù)量元件型號數(shù)量電解電容47uf2電腦1電容47uf4最小系統(tǒng)板130pf4電容1uf130uf20.01uf2電阻10k410uf122012電阻5m84.7k61m2按鍵42m1晶振12m1二極管In40072反相器74ls042LED燈綠色2芯片51單片機(jī)1LED燈紅色8傳感器Re-200b2運(yùn)放LM3241萬用板3芯片Cn30631LED燈綠色2電感3301LED燈紅色8滑動變阻器0.3m1運(yùn)放LM3241蓄電池19心得體會畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。在短短幾周的時間是我走向社會，走向工作的一個縮影，遇到難題，積極求證，分析問題，解決問題等一系列的過程不僅讓我體會到了面對問題無從下手的尷尬，也讓我體味到問題迎刃而解的喜悅。這次課程設(shè)計使我學(xué)到了許多東西，不僅理論知識，實(shí)踐能力得到了很大的提高，也鍛煉了自己的意志。同時還幫助其他同學(xué)解決軟硬件問題，使進(jìn)一步加深自己基礎(chǔ)。 總之，這次設(shè)計從軟件編寫、調(diào)試到軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試，我們投入了大量的時間和心血。曾經(jīng)為程序的編寫而冥思查找過，曾經(jīng)為無法找出錯誤而郁悶苦惱過，也曾經(jīng)為某以功能不能實(shí)現(xiàn)而猶豫彷徨過，但我想這對于我們的每一位成員都是最重要的，因?yàn)樵谶@一過程中我們付出了。 10致謝語此次畢業(yè)設(shè)計論文在曾老師的多次指導(dǎo)下終于完稿，對此表示感謝。在畢業(yè)設(shè)計和論文寫作過程中，得到了許多教師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助，曾老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、悉心教導(dǎo)、無私的奉獻(xiàn)精神令我很感動，我從老師身上學(xué)到很多東西，但更重要的是學(xué)到了做人的道理與做任何事情都應(yīng)有的認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。這將使我受用終身！在這里我要對指導(dǎo)教師表示衷心的敬意與謝意。在此過程中，有眾多的老師和同學(xué)幫我搜集、查閱資料，校對文章，我不勝感激！同時對所有關(guān)心過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)表達(dá)我由衷的敬意！最后衷心感謝在百忙之中抽出時間參加答辯的各位老師們，謝謝你們！附錄1紅外報警設(shè)計編程程序 1.主程序清單如下：ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPPINT0ORG0200HMAIN:MOVIE,#81H;CPU開放中斷，INT0允許中斷SETBIT0;外部中斷為邊沿觸發(fā)方式MOVSP,#30H;指針入口地址SETBP3.0CLRP3.1MOVP1,#0FFH;使P1口全部置1MOVP2,#00H;P2口清零CLRP1.2LP:JNBP1.0,LA;監(jiān)測輸入信號，是否有輸入信號LA:ACALLDELAY;延時消抖JNBP1.0,ALARM;再次監(jiān)測輸入信號，若有輸入信號轉(zhuǎn)入報警子程序AJMPLPDELAY:MOVR1,#0AAHLD2:MOVR2,#0BBHLD1:NOPDJNZR2,LD1DJNZR1,LD2RETALARM:SETBP1.2;開始報警使運(yùn)行正常綠指示燈熄滅，紅燈和聲報警啟動CPLP3.0CPLP3.1;10S鐘定時:MOV51H,#14H;10S循環(huán)次數(shù)MOVTMOD,#01H;定時器T0定時方式1MOVTL0,#0B0H;置50ms定時初值MOVTH0,#3CHSETBTR0;啟動T0L2:JBCTF0,L1;查詢記數(shù)溢出SJMPL2L1:MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHDJNZ51H,L2;未到10S繼續(xù)循環(huán)SETBP3.0;10s到關(guān)閉報警CLRP3.1CLRP1.2;報警結(jié)束，正常運(yùn)行綠指示燈亮LJMPLP;循環(huán),繼續(xù)工作2.外部中斷INTO服務(wù)程序：PINT0:CLREX0;外部中斷0服務(wù)程序開始，屏蔽外部中斷PUSHPSWPUSHACCJNBP3.2,LN;監(jiān)測是否有中斷輸入LN:LCALLDELAY;延時消抖JNBP3.2,LN1AJMPLN2;無