基于单片机技术的电子仿声驱鼠器设计--论文本科毕业论文.doc

成都理工大学本科毕业论文（设计）

基于单片机技术的电子仿声驱鼠器设计

学生姓名

院系名称
信科院
专业名称
信息工程
班 级
2011 级 2 班
学 号
201113010210
指导教师

完成时间
2015年 5 月 19 日

基于单片机技术的电子仿声驱鼠器设计
信息工程专业

摘要
采用仿生学原理、超声波驱鼠原理,运用现代集成电路和51式单片机,设计并实现了一款新型驱鼠器设计。对鼠类生理特点进行研究以及分析,确定了驱鼠器的总体设计。驱鼠器共分为四个模块—电路模块，超声波模块，音频模块，控制器模块。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； 超声波驱鼠； 集成电路； 单片机； 语音芯片

The design of electronic imitation acoustic flooding device based on SCM technology
Abstract
The principle of bionics, ultrasonic drive in principle, using the modern integrated circuit (IC) and 51 SCM, the design and implementation of the a new drive in device design. Research and Analysis on rodent physiological characteristics, determine the overall design of drive mouse. The drive mouse is divided into four modules - circuit module, ultrasonic module, audio module and controller module.. Through the detailed planning, the audio drive circuit is finally realized.
Keywords: bionics; ultrasonic drive; integrated circuit; microcontroller; voice chip

目 录
摘要…………………………………………………………………………………….
ABSTRACT…………………………………………………………
引言…………………………………………………………… 1
总体设计路线

引言
一、老鼠的危害：
老鼠是和人类关系最密切的动物之一，是从人类开始定居务农有了家，老鼠就依附人类为生，时时处处危害人类。它的种类多，数量大，适应性强，得以在人人喊打的情况下从古生存至今，成为人类不请自来，不受欢迎的客人。如今我国的各种鼠类数量大约是人口4倍，如此多的群体无论从传播疾病、危害经济，还是无处不在的破坏程度上，都在警示着我们必须坚决置鼠于死地而后快。不仅如此，在世界范围也是这样。据统计，世界由于鼠害造成粮食损失最高可达到收获量的15％－20％，相当于25个贫穷国家国名收入总值。所以如何消灭鼠害是非常受关注、有用的。
二、驱鼠或除鼠的常见方法：
人类为了除鼠，用了很多方法。
1 水泥灭鼠：将大米、面粉、玉米粉等食物炒熟，加少许香油，然后拌上干水泥，放在老鼠经常出没处。水泥无味，老鼠嗅到食物与油香便吞吃起来，吃后水泥在肠道内吸入水份而凝固，导致便秘胀腹而死。
2粘胶灭鼠：市面有售一种无毒高分子材料研制的灭鼠粘胶，其粘胶能力很强，实验证明在一尺见方的纸上涂上这种粘鼠胶，灭鼠效率为鼠夹捕杀的四倍。在5—40℃的条件下有效期超过三个月。
3搜索桶饵灭鼠：水桶内盛三分之一的水，水上撒一层稻草，将水面全部遮蔽，再在稻草上放些老鼠爱吃的食物，然后再在水桶周围斜放几块木板，当老鼠爬上木板看到桶里有食物时，就会跳将下去被活活淹死。
三、本设计的基本原理：
随着科学的发展人类的进步，来到21世纪的我们进入了电子产业的鼎盛时期。这样让我们有了更加高效更加环保的方法驱鼠。于是，我选择了设计一种新型驱鼠器。
本驱鼠器采用仿生学原理、超声波驱鼠原理,运用现代集成电路和51式单片机,通过在现有超声波电路上加装可以发出高保真语音的猫叫声电路，来达到可观的驱鼠效果。同时改进超声波发射的电路，使它连续连续发出高频无规律变化的声波，避免老鼠对某一频率的适应性。

总体设计路线
该驱鼠器的总体分为四个模块，即电源模块，超声波模块，音频模块和控制器模块。电源模块为整个系统提供+5的直流电源，支撑驱鼠器的整体运作，并且实现整流滤波稳压电源和电池组的自由切换。超声波模块主要发出高频率的超声波让老鼠破坏其神经系统使其坐立不安。音频模块产生猫叫惊吓老鼠。控制模块运用51单片机编程进行时钟进行控制。
系统工作原理：首先，电源模块的作用是给系统供电。而电源模块共有两种工作模式，一种是电池供电，另一种是接市电然后整流滤波稳压供电。这两种模式可以通过转换开关自由切换。控制器是用于音频模块和超声波模块的控制，实现2个模块的循环工作和模块之间的自由转换。具体的系统总体布局如图1所示。图1给出了各个模块的物理连接关系，即电器特性。

电源模块

电源模块

控制器模块
音频模块
超声波模块

图1 系统原理图

模块设计
2.1 电源模块
电路原理：市电经整流二极管整流，将交流变为直流，再经过铝箔点肉和电感将其略薄介入负载即可正常工作。输出直流+5V电压。电路原理图如图2所示

图2 电路原理图
2.2超声波模块
(1） 原理：超声波模块电路如图3所示，超声波模块上电后，经过采样放大电路产生矩形脉冲信号,然后将信号送给信号选择电路，将经过信号选择电路后的信号送给多谐振荡电路，振荡电路将其信号协调，稳定后把信号送给推挽放大电路,信号放大电路将信号功率放大后给超声波扬声器，从而发出超声波信号。

图3 超声波模版电路
（2）仿真及结果：在multisim8中调出超声波模块的信号采样放大电路、信号选择电路、多谐振荡电路、推挽放大电路所需器件和超声波扬声器。然后用导线将各个电路连接起来。经过复查后上电仿真。以下是各电路的仿真及结果。信号采样电路实际为一个占空比可调的矩形波波发生器，由电压比较器和RC电路组成。输入端的波形图如图3a所示，输出U0波形如图3b所示。采样信号电路输出的方波，作为CD4017的时钟信号，计数器的八个输出端分别接八个不等的可调电阻，组成八路循环输出，每个时钟周期内，只有一路被选中，其它七路不导通，即可生成八组不同频率组群的信号，这些信号作为下一级电路--多谐振荡器电路的信号源。多谐振荡电路接收信号选择电路送来的信号。555接成多谐振荡器，555输出如图3c所示。555输出的矩形波送入CD4013中，作为二分频电
路，同时将矩形波转换为方波，CD4013输出如图3d所示。多谐振荡电路输出的方波经过推挽放大功率电路转换成交流电供给超声波扬声器。推挽放大功率电路如图3e所示。 （3）超声波模块电路板制作：电路板制作采用常用Protel99se。制作的板子能过达到预期的功能。图4是设计的超声波模块的PCB图。

图4 超声波模块PCB图
2.3音频模块
（1）原理：此模块的设计主要是应用ISD1420语音芯片来实现语音录放，具体电路图如图5所示。将 A0-A7接地，放音是从存储器的首地址开始的。录放 音由按键S3开始，录音时只需按住S3键，REC电平由高变低，声音由话筒输入，同时录音指示二极管发光，松开S3键，录音中止，发光管熄灭。放音可通过两 种方式控制：①电平触发控制即按下S1键，放音开始。在放音过程中，如松开S1键，放音立即中止。②脉冲触发方式即按下S2键，器件即进入放音状态，无论 S2键是否松开。

图5 电路图
(2） 仿真及结果：仿真时运用了PROTEL的仿真功能。首先，在PROTEL中建立一个电路原理图，连接好之后检查电气连接属性，检查完之后则可进行仿真。最后仿真获得了通过。音频模块的PCB图如图6所示。

图6 音频模块PCB
2.4控制器模块
本系统的控制器是基于单片机设计的。在某一时段，超声波模块工作语音模块不工作，两模块交替工作，实现两个模块的分时控制。 主要程序如下：
MAIN:MOV TMOD,#01H
MOV THO,#9EH ; 置T0定时器工作方式 1
MOV TLO,#58H ; 置T0初值50MS
MOV IE,#10000010B ；TO 开中断
MOV IE,#0FEh ；A送初值
MOV OUTPORT,A ；点亮LED
MOV R7,#9c4H ;置5S计数值
SETB TRO ；TO运行
WAITINT:NOP
SJMP WAITINT
TOINT: MOV THO ,#9EH
MOV TLO,#58H
MOV IE,#10000010B
DJNZ R7,NOZERO
PL A
MOV OUTPORT,A
MOV R7,#9c4H
NOZERO:RETI

程序功能：实现超声波模块和音频模块的分时控制。两个模块的工作时间间隔可以任意设定，程序给出的是5秒的间隔。
2.5硬件调试及实验

首先，用面包板将电路搭载在板子上进行调试， 把电路板制作好之后就可以将元器件焊接在上面了，然后进行硬件的调试。具体步骤如下：第一步，上电测试电路板工作情况。用万用表测量输出的电压，电流值，然后用示波器测试各电路的输出端口的波形，经过测试，均达到了预期的要求；第二步，功能测试，即电路实现的功能。在超声波电路中，在C5两端并接一 只0.047UF涤纶电容器，让多谐振荡器的工作频率降至人耳能听到的音频信号的频率（20HZ~20KHZ），接通电源后，扬声器中能输出频率变化的音频信号，说明电路工作正常。在音频电路中，接通电源后按下S3录音，结束后按下S1或S2扬声器中发出老鼠临死时的绝叫声，说明该电路也工作正常；第三步，现场试验，即模拟在一个老鼠出没的场所进行现场观察试验。将一只小白鼠放在玻璃箱子中，打开设计的驱鼠器，小白鼠立即出现了烦躁不安的举动。多次重复上述试验均获得了良好的驱鼠效果。
3结语

仿生学原理的新型电子驱鼠器随着经济的发展 会有更加广泛的社会、经济等方面的应用价值，是新一代的“环保仪”。本文通过对驱鼠器的设计，原理，制造，实验等方面的研究，提高了该仪器对环境，生态的保护水平。
参考文献