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基于51式单片机的音频驱鼠器设计

时间:08-02 来源:互联网 点击:

摘要:文章采用仿生学原理、热释电红外感应原理,运用51式单片机,设计并实现了一款新型驱鼠器设计。通过对鼠类生理特点的研究以及现存驱鼠方法的分析与比较,确定了驱鼠器的总体设计。驱鼠器共分为四大模块一电源模块、感应模块、控制模块和音频模块。通过详细的规划,最终有效地实现了音频驱鼠电路。
关键词:仿生学;热释电红外感应;单片机;驱鼠

0 引言
长期以来,老鼠对家庭生活、农业生产等造成很大困扰。然而,现存的机械法、化学药物法以及生物防治等,都存在着比较明显的缺点。机械灭鼠的缺陷体现在,当受到过这种器械伤害之后,老鼠会对这种器械保持很深的记忆,避免伤害再次发生。对于化学药物的长期使用,不仅会造成环境污染,甚至对人体也存在一定的危害。而对于生物防治,其控制力度难以把握,故而效果不太理想。所以,需要一种更加科学、环保而有效的产品来实现驱鼠功能。市面上现存的电子驱鼠产品电路设计复杂,成本较高,因此,基于51式单片机的音频驱鼠器应运而生。

1 音频驱鼠器的总体设计
驱鼠器的设计总体分为四个模块,即电源模块、感应模块、控制模块和音频模块。电源模块为整个系统提供+5v的直流电源,支撑驱鼠器的整体运作。热释电红外感应模块用来感应鼠类的入侵。控制模块则采用51式单片机编程进行时钟控制。音频模块产生猫叫声惊吓鼠类,超声波使鼠类产生烦躁不安、身体不适等症状,在双重作用下,达到驱鼠效果。

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总之,当感应到鼠类入侵时,单片机控制音频模块发声,以达到驱鼠目的。驱鼠器的总体设计构架如图1所示,总体设计电路图如图2所示。

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2 音频驱鼠器的系统设计
2.1 感应模块设计
感应模块是根据热释电红外感应原理来实现的。由于鼠类是恒温动物,体温通常是37℃左右,所以能够发出特定波长为10 μm左右的红外线。当老鼠的活动进入检测区时,其温度与环境温度有差别,因此老鼠发射的10 μm左右的红外线通过菲涅耳透镜滤光片增强后聚集到红外感应源(热释电元件)上,红外感应源在接收到红外辐射时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,进而产生温度差△T并将△T向外围电路输出,后续电路经检测处理后就能产生报警信号。热释电红外传感器的工作探测范围为10-20m,并且,可以在-10℃~+40℃温度范围内正常工作。
2.2 控制模块设计
控制模块使用51式单片机编程实现。程序代码如图3所示。

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程序功能:当探测到鼠类入侵时,产生高电平,单片机控制音频模块发声,本程序中设定为5秒时间延迟,之后,单片机复位到低电平。
2.3 音频模块设计
音频模块的设计分为两部分:猫叫发声模块和超声波模块。
猫叫发声模块是根据仿生学原理,即通过研究生物的某些特征,研制出与生物器官构造和功能相类似的仪器、机械。在驱鼠器设计中,调节蜂鸣器的频率,模拟猫的叫声,惊吓鼠类,以达到驱鼠的效果。
一定强度的超声波,会引起身体组织的发热;当频率更高时,发热就会越发厉害,使体内水分子被烧,周围的组织遭到破坏,长时间如此就有危险。因此较大功率高强度的超声波持续作用于鼠类,会使鼠类感到不适,甚至死亡。因此,利用超声波造成鼠类生理组织的不适,来达到驱鼠的目的。

3 音频驱鼠器的优势与展望
(1)相较于传统的驱鼠方法,本驱鼠器更加科学、环保,长期的使用不会对生态环境以及人体自身产生伤害。
(2)对于市面上现存的电子驱鼠设备,本驱鼠器电路设计简洁、工艺简单,有效地降低了生产成本。
(3)本品采用的热释电红外感应原理,不会在任何时候都发出超声波和猫叫声,只有当感应到鼠类入侵时,才发声驱鼠,不会造成额外的声音干扰,方便生产生活。
(4)应用范围广泛。可以根据需要防止鼠类入侵的面积和地点的不同,在厨房、仓库等不同位置放置驱鼠器,广泛应用于家庭生活和农业生产等。

4 结语
本文设计了一种基于51式单片机的音频驱鼠器,克服了传统方法的缺点,营造了一个更加科学、环保和方便的驱鼠氛围。经过现场调试与试验,即模拟小白鼠的现场活动,当打开设计的驱鼠器时,小白鼠表现出烦躁、不安等明显症状。经过多次试验,证明这款驱鼠器具有良好的驱鼠能力。

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