太阳能驱鸟器设计方案

PAGE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 66．1安装调试过程 66．2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4protues仿真图 12附录5实物图 13PAGE9

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6．1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。6．2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脚为输出端，G接地，D接电源，万用表调到2.5V电压档黑表笔接地，红表笔接热释电红外传感器的S脚有微量电压，当手接触热释电红外传感器感应部分时电压小幅度上升后又回落，因为热释电红外传感器输出脚S与三极管B集连接，热释电红外传感器的S脚电压没有上升到可以触发三极管的导通所以电路的放大部分没有工作导致芯片没有工作直接影响到AT89C51驱动的LED、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路。所以实验板没有成功。热释电红外传感器不能稳定工作可能是受到外部影响，于是我在热释电红外传感器上套上了一个外壳只余留感应部分避免器件受到外部影响，但是其检测结果相同。7结论 本次课题即针对果林业做的太阳能驱鸟器，其工作原理、流程如上所述，太阳能驱鸟器的优点是在于很多无电源的环境下（如果园、农田上）很实用，而且又节能环保，是一个可以大量推广的产品。对于本次课题，我们还没把完整的实验板做出来，而且还有很多地方需要改进，其中对蓄电池供电这一环节比较难也有不足之处。例如在雨季较多的地方没有足够的阳光就不能长期对蓄电池进行充电，当电压不足时有鸟类经过就有可能因为电量不足而无法感应到并进行驱鸟，所以应该想办法避免这种情况。例如可以采用备用电池，或者多安装几个蓄电池。8使用仪器设备清单元件型号数量元件型号数量电解电容47uf2电脑1电容47uf4最小系统板130pf4电容1uf130uf20.01uf2电阻10k410uf122012电阻5m84.7k61m2按键42m1晶振12m1二极管In40072反相器74ls042LED灯绿色2芯片51单片机1LED灯红色8传感器Re-200b2运放LM3241万用板3芯片Cn30631LED灯绿色2电感3301LED灯红色8滑动变阻器0.3m1运放LM3241蓄电池19心得体会毕业设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。在短短几周的时间是我走向社会，走向工作的一个缩影，遇到难题，积极求证，分析问题，解决问题等一系列的过程不仅让我体会到了面对问题无从下手的尴尬，也让我体味到问题迎刃而解的喜悦。这次课程设计使我学到了许多东西，不仅理论知识，实践能力得到了很大的提高，也锻炼了自己的意志。同时还帮助其他同学解决软硬件问题，使进一步加深自己基础。 总之，这次设计从软件编写、调试到软硬件联机调试，我们投入了大量的时间和心血。曾经为程序的编写而冥思查找过，曾经为无法找出错误而郁闷苦恼过，也曾经为某以功能不能实现而犹豫彷徨过，但我想这对于我们的每一位成员都是最重要的，因为在这一过程中我们付出了。 10致谢语此次毕业设计论文在曾老师的多次指导下终于完稿，对此表示感谢。在毕业设计和论文写作过程中，得到了许多教师和同学的指导和帮助，曾老师严谨的治学态度、悉心教导、无私的奉献精神令我很感动，我从老师身上学到很多东西，但更重要的是学到了做人的道理与做任何事情都应有的认真、严谨的态度。这将使我受用终身！在这里我要对指导教师表示衷心的敬意与谢意。在此过程中，有众多的老师和同学帮我搜集、查阅资料，校对文章，我不胜感激！同时对所有关心过我的领导、老师、同学表达我由衷的敬意！最后衷心感谢在百忙之中抽出时间参加答辩的各位老师们，谢谢你们！附录1红外报警设计编程程序 1.主程序清单如下：ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPPINT0ORG0200HMAIN:MOVIE,#81H;CPU开放中断，INT0允许中断SETBIT0;外部中断为边沿触发方式MOVSP,#30H;指针入口地址SETBP3.0CLRP3.1MOVP1,#0FFH;使P1口全部置1MOVP2,#00H;P2口清零CLRP1.2LP:JNBP1.0,LA;监测输入信号，是否有输入信号LA:ACALLDELAY;延时消抖JNBP1.0,ALARM;再次监测输入信号，若有输入信号转入报警子程序AJMPLPDELAY:MOVR1,#0AAHLD2:MOVR2,#0BBHLD1:NOPDJNZR2,LD1DJNZR1,LD2RETALARM:SETBP1.2;开始报警使运行正常绿指示灯熄灭，红灯和声报警启动CPLP3.0CPLP3.1;10S钟定时:MOV51H,#14H;10S循环次数MOVTMOD,#01H;定时器T0定时方式1MOVTL0,#0B0H;置50ms定时初值MOVTH0,#3CHSETBTR0;启动T0L2:JBCTF0,L1;查询记数溢出SJMPL2L1:MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHDJNZ51H,L2;未到10S继续循环SETBP3.0;10s到关闭报警CLRP3.1CLRP1.2;报警结束，正常运行绿指示灯亮LJMPLP;循环,继续工作2.外部中断INTO服务程序：PINT0:CLREX0;外部中断0服务程序开始，屏蔽外部中断PUSHPSWPUSHACCJNBP3.2,LN;监测是否有中断输入LN:LCALLDELAY;延时消抖JNBP3.2,LN1AJMPLN2;无