基于單片機(jī)的超聲波驅(qū)蚊驅(qū)鳥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

龍巖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目： 基于單片機(jī)的超聲波驅(qū)蚊驅(qū)鳥系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專業(yè)： 電子信息工程 學(xué)號： 2014041824 作者： 王玲 指導(dǎo)教師(職稱)： 王宇松 講師 二零一六年五月二十八日基于單片機(jī)的超聲波驅(qū)蚊驅(qū)鳥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【摘要】鳥類在農(nóng)場除了捕捉害蟲之外還喜歡啃食蔬菜和水果等農(nóng)作物，人們在保護(hù)鳥類的同時(shí)也受到了鳥害的困擾，鳥害問題給農(nóng)場生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。及蚊子會(huì)吸取果實(shí)葉子莖的液汁、血、傳播疾病且影響人類的休息。因此，鳥害蚊害已成為必須解決的問題，需要在保護(hù)生物鏈的同時(shí)能有效的驅(qū)趕鳥類和驅(qū)趕蚊子的驅(qū)鳥驅(qū)蚊器。為此，介紹一種綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的電子驅(qū)蚊驅(qū)鳥器。它采用超聲波，解決了鳥類蚊子的適應(yīng)力問題，讓驅(qū)鳥驅(qū)蚊效果更長久；采用太陽能和鋰電池供電，解決了野外農(nóng)場供電問題；采用外部按鍵定時(shí)，根據(jù)需要可自動(dòng)停止工作，解決了能耗問題。采用光敏電阻和比較器，自動(dòng)切換超聲波頻率，解決白天驅(qū)鳥，晚上驅(qū)蚊的問題?！娟P(guān)鍵詞】鳥害 蚊害 超聲波 太陽能 Thedesignofrepellbirdandmosquisystem basedonsinglechipmicrocomputer【Abstract】Inadditiontocatchingpestsbirdsalsolikeeatingcropslikevegetablesandfruitsonthefarm.Peopletrytheirbesttoprotectthebirdswhilewasstillbesetbythebirdstrike.Theproblemofbirdshascausedtremendouslossesonthefarmproduction.Forexample,themosquitoeswillsuckthesapfromtheleaves.Alsomosquitoeswouldcarrydiseasethroughblood.Therefore,thebirdstrikeandmosquitoeshasbecometheproblemthatmustbesolvedinthefirstplace.Soontheonehand,wepeopleneedtoprotectthebiologicalchainfromdestroyed;ontheotherhand,measuresshouldbetakentodriveawayvermin.Withregardstothis,anelectronicmosquitodestroyerwasborn.Thiselectronicequipmenthassucceedinsolvingtheadaptabilityproblemofbirdsandmosquitoesbyultrasonictechnology,whichprolongtheefficacyofdrivingpests.Whatsmore,operatingfromsolarenergycellandlithiumbattery,italsosuccessfullysettledthepowersupplyproblemonthewildfarm.Asfortheenergyconsumption,thedeviceusesthekeystroketoautomaticallyadjustthejob.Alsoadoptingthephotosensitiveresistanceandcomparator,whichhavethefunctionofautomaticallyswitchingultrasonicfrequency,thefacilityhasalreadysolvedtheproblemofrepellingvermindayandnight.【Key Words】 birds trouble anophelism ultrasonic The solar energy 基于單片機(jī)的超聲波驅(qū)蚊驅(qū)鳥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目錄第1章 引言11.1課題研究的背景11.2課題研究的意義21.3課題主要研究內(nèi)容2第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)32.1系統(tǒng)原理及整體設(shè)計(jì)思路32.2設(shè)計(jì)的方案及論證32.2.1驅(qū)趕方式的選擇32.2.2方案論證4第3章 硬件單元電路分析與設(shè)計(jì)53.1 各功能模塊的介紹53.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)53.1.2電源模塊53.1.3光控模塊電路63.1.4超聲波頻率喇叭83.1.5 LCD液晶顯示模塊83.1.6按鍵模塊10第4章軟件設(shè)計(jì)114.1程序流程圖114.2主程序設(shè)計(jì)12第5章 安裝與調(diào)試135.1 調(diào)試準(zhǔn)備-檢查電路135.2組裝調(diào)試135.3系統(tǒng)測試135.3.1 LCD液晶顯示測試135.3.2外部按鍵定時(shí)測試145.3.3光控電路測試145.3.4超聲波頻率測試15第6章 結(jié)論17致謝語18參考文獻(xiàn)19附錄一 程序清單20附錄二 總原理圖27第1章 引言本章主要講述的是單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的驅(qū)鳥驅(qū)蚊器研究的背景、研究的意義 、及主要研究內(nèi)容。1.1課題研究的背景隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對自然保護(hù)意識(shí)相對而言也越來越重視，開始了很多措施保護(hù)自然環(huán)境，如退耕還林、禁止狩獵小鳥、節(jié)能減排等。正是因?yàn)槿绱?，人們捕捉鳥類的行為也隨之減少，鳥類的數(shù)量也就隨之增多，鳥害事件也越發(fā)的嚴(yán)重，以至影響到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是對水果園的危害最為嚴(yán)重。在果園鳥類對果實(shí)構(gòu)成的危害及損失比我們想象中的還要嚴(yán)重。尤其是對小水果，例如，櫻桃、葡萄等造成的影響特別的嚴(yán)重。它啄食水果，使水果引起腐爛，不僅嚴(yán)重老亂了水果的產(chǎn)量和銷售，且間接給果農(nóng)們的經(jīng)濟(jì)帶來了非常大的損失。在首都鳥類對水果造成的損害在5%-10%，甚至有一小部分果園的損害達(dá)到30%以上之高。不僅國內(nèi)如此，在美國，鳥類對藍(lán)莓啄食，破壞。造成的損失平均每年高達(dá)1千萬美元，即藍(lán)莓受到10%的危害。損失也是相當(dāng)?shù)膽K重。鳥害已經(jīng)是國內(nèi)外相當(dāng)關(guān)注的問題。它的危害越來越大，已經(jīng)成為果農(nóng)要重要防治對象之一。再說說蚊子，雄蚊子主要是吸果實(shí)葉子莖的液汁，母蚊吸血液間還會(huì)在人熟睡的時(shí)候在耳邊發(fā)出“嗡嗡”的聲音，嚴(yán)重影響果農(nóng)們的休息。不僅如此，蚊子還會(huì)傳播80多種的疾病。因此，尋找一種綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的驅(qū)鳥驅(qū)蚊器已成為必須解決的問題。目前傳統(tǒng)的驅(qū)鳥方式主要有架設(shè)防鳥網(wǎng)、驅(qū)鳥劑、套袋法、艾蒿辮子扎鞭炮法等。傳統(tǒng)的驅(qū)蚊方法主要有，蚊香、殺蟲劑等。雖然這些傳統(tǒng)的驅(qū)鳥驅(qū)蚊方法中有一些驅(qū)鳥驅(qū)蚊效果不錯(cuò)，但這些都不盡如意，或多或少都存在不足，如效果不顯著、成本過高、對人體危害較大、損害果實(shí)品質(zhì)、破壞生態(tài)環(huán)境等，其中最為重要的一點(diǎn)是破壞生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致大量的鳥類蚊子死亡，帶來了越來越多的自然保護(hù)問題。當(dāng)然目前也有較為先進(jìn)的驅(qū)鳥器，聲音電子驅(qū)鳥器和超聲波驅(qū)鳥器。聲音驅(qū)鳥器是將鳥類的天敵如鞭炮聲、槍聲、老鷹的叫聲等突發(fā)聲響錄音下來，放在果園或者農(nóng)場的中央位置，循環(huán)播放這些突發(fā)聲響，以達(dá)到驅(qū)鳥的效果。聲音驅(qū)鳥器的誕生是因?yàn)閲獾难芯堪l(fā)現(xiàn)，鳥類對天敵聲音或突發(fā)聲響很敏感，從而害怕逃離，所以利用這一鳥類特性制成了一種聲音驅(qū)鳥器。起初這種聲音驅(qū)鳥器驅(qū)鳥效果很好，可以挽回70%的鳥害損失。但是這種單調(diào)的聲音循環(huán)播放，鳥類很快就適應(yīng)，又有恃無恐飛回來危害果園。此外，聲音驅(qū)鳥器還存在能耗較高、壽命較短的問題，使驅(qū)鳥器很容易出現(xiàn)失效。超聲波驅(qū)鳥器是物理驅(qū)鳥，它是采用超聲波破壞和干擾鳥類各感官系統(tǒng)、神經(jīng)生理等系統(tǒng)，從而使它生理混亂，使其害怕難受，從而達(dá)到驅(qū)鳥的目的。它無噪聲，效果顯著持久。因此，此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我通過網(wǎng)上查找資料、翻閱書籍，和自身所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，及自身的實(shí)力而設(shè)計(jì)了一個(gè)在驅(qū)鳥的基礎(chǔ)上增加驅(qū)蚊功效的，基于單片機(jī)的超聲波驅(qū)蚊驅(qū)鳥系統(tǒng)。超聲波驅(qū)鳥是選用一種超聲波脈沖來破壞和干擾鳥類各感官系統(tǒng)、神經(jīng)生理等系統(tǒng)，從而使它生理混亂，來達(dá)到驅(qū)鳥的目的。驅(qū)蚊是超聲波利用雄蚊子發(fā)出的頻率去驅(qū)趕。驅(qū)鳥驅(qū)蚊器的效果不僅很好且長久，而且無毒無害，不需要依賴任何的化學(xué)藥物，也不會(huì)造成污染。此外，為了解決能耗大的問題，本次設(shè)計(jì)采用太陽能和鋰電池供電，為能耗提供了保障。該電子驅(qū)蚊驅(qū)鳥器還采用時(shí)鐘定時(shí)，減少了不必要的能耗。此設(shè)計(jì)的太陽能的超聲波驅(qū)蚊驅(qū)鳥器稱得上是一種綠色環(huán)保且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的驅(qū)鳥驅(qū)蚊器，不僅適用于各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場所，夜間還可適用于室內(nèi)驅(qū)蚊。1.2課題研究的意義在現(xiàn)實(shí)生活中，鳥類對果園里的水果影響巨大，不僅啄食水果而引起水果的腐爛，嚴(yán)重影響了水果的產(chǎn)量與銷售，且間接給果農(nóng)們帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。蚊子就更不用說了，不僅吸取人類的血液及果實(shí)葉子莖的液汁，趁人們熟睡在耳邊發(fā)出嗡嗡的聲響，嚴(yán)重影響人類的休息，更重要的是蚊子會(huì)傳播疾病，疾病可達(dá)80多種。所以此次設(shè)計(jì)的意義在于，不僅能夠不傷害它們，維持生態(tài)平衡，且無毒無害，不需要依賴任何的化學(xué)藥物，也不會(huì)造成污染的情況下，驅(qū)趕鳥類及蚊子，讓人類不受它們的困擾。1.3課題主要研究內(nèi)容本次設(shè)計(jì)研究的是基于單片機(jī)的超聲波驅(qū)蚊驅(qū)鳥系統(tǒng)是以STC12C5A60S2為控制核心，要求白天對鳥類用25KHZ的超聲波對其有效的驅(qū)逐，夜間對蚊子用20KHZ的超聲波對其有效的驅(qū)逐，當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)檢測到夜間，超聲波頻率要自行切換。且對超聲波工作時(shí)間具有外部按鍵定時(shí)功能。具體包括：(1)選用的元器件應(yīng)功耗低、耐用、操作簡單方便、價(jià)格合理。(2)設(shè)計(jì)接口電路和外圍電路。（單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電源設(shè)計(jì)、液晶顯示器接口設(shè)計(jì)、外部按鍵定時(shí)電路設(shè)計(jì)、光控電路設(shè)計(jì)。）(3)按照設(shè)計(jì)的電路圖，焊接元器件。(4)按照設(shè)計(jì)的模塊流程圖，編寫程序(5)對程序進(jìn)行調(diào)試，生成單片機(jī)能識(shí)別的文件，燒錄進(jìn)單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)本課題的基本功能。第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)超聲波驅(qū)蚊驅(qū)鳥系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如下圖2-1所示。太陽能電池板和鋰電池自行切換電源構(gòu)成一個(gè)電源模塊，LM393比較器和光敏電阻構(gòu)成一個(gè)光控模塊。圖2-1 超聲波驅(qū)蚊驅(qū)鳥系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖2.1系統(tǒng)原理及整體設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)采用超聲波利用鳥類蚊子敏感的頻率進(jìn)行驅(qū)趕，即超聲波驅(qū)蚊驅(qū)鳥器，從而降低它們的危害。設(shè)計(jì)思路如圖2-1電子驅(qū)鳥驅(qū)蚊器系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖:電源模塊（白天時(shí)候，太陽能電池板通過太陽能為系統(tǒng)供電，夜間及陰雨天的時(shí)候自行切換為鋰電池供電。太陽能電池板和鋰電池為整個(gè)電路供應(yīng)工作電源。）框圖中的單片機(jī)STC12C5A60S2為整個(gè)系統(tǒng)的核心。該電子驅(qū)鳥驅(qū)蚊器分別有各自的兩個(gè)頻率，通過光控模塊，白天時(shí)工作在驅(qū)鳥的頻率25KHZ，晚上自動(dòng)切換為驅(qū)蚊的20KHZ。也可根據(jù)自身需要給超聲波工作時(shí)間定時(shí)，減少不必要的電能浪費(fèi)。2.2設(shè)計(jì)的方案及論證2.2.1驅(qū)趕方式的選擇方案一：方案中采用語音芯片。將鳥類蚊子對天敵聲音或突發(fā)聲響很敏感這一特性，將這些聲音錄制起來，從而在用喇叭播放出來，使其害怕逃離。方案二：方案中采用超聲波驅(qū)鳥驅(qū)蚊，利用鳥和蚊子對一定頻段的超聲波很敏感這一特性，刺激它們的生理系統(tǒng)，神經(jīng)系統(tǒng)，感知系統(tǒng)，使其害怕難受，從而達(dá)到驅(qū)趕的目的。2.2.2方案論證方案一中對于蚊子的驅(qū)趕，語音芯片很難錄制蜻蜓，公蚊等聲音，而且使用語音芯片驅(qū)趕鳥類很快就會(huì)適應(yīng)這些聲音，又會(huì)有恃無恐飛回來危害果園。此外，采用語音驅(qū)鳥器還存在能耗較高、壽命較短的問題。方案二中通過超聲波驅(qū)趕，利用定時(shí)器產(chǎn)生它們敏感的頻率。不僅電路較為簡單，且驅(qū)趕效果持久有效。因此，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我所采用的是方案二。第3章 硬件單元電路分析與設(shè)計(jì)3.1 各功能模塊的介紹3.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)本次設(shè)計(jì)所選用的是單片機(jī)型號為STC12C5A60S2作為本次設(shè)計(jì)的核心系統(tǒng)。其指令代碼可以完全的兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī),但速度快812倍。STC12C5A60S2單片機(jī)是從傳統(tǒng)8051基礎(chǔ)上進(jìn)行升級的增強(qiáng)型，在內(nèi)部資源分布上更加豐富。單片機(jī)STC12C5A60S2有1T單時(shí)鐘/機(jī)器周期。STC12C5A60S2單片機(jī)中的RAM片上集成的空間大小是1280字節(jié)，ROM是8K、16K、20K、32K、40K、48K、52K、60K、62K字節(jié)。具有EEPROM 功能，看門狗等功能。工作電壓是在:3.3V5.5V。工作頻率是在：035MHz，近似與普通的8051的0420MHz。在系統(tǒng)和應(yīng)用中都可編程，無需編程器，無需仿真器，用戶的程序串口可直接下載。且具有超強(qiáng)抗干擾、低功耗、高速的優(yōu)勢。單片機(jī)STC12C5A60S2的通用I/O口有40個(gè)引腳，復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉。單片機(jī)STC12C5A60S2引腳圖如下3-1所示。圖3-1 STC12C5A60S2的引腳圖3.1.2電源模塊雙電源自動(dòng)切換開關(guān)電器主要用在緊急供電系統(tǒng)，將負(fù)載電路從一個(gè)電源自動(dòng)換接至另一個(gè)(備用)電源的開關(guān)電器，以確保重要負(fù)荷連續(xù)、可靠運(yùn)行。因此，常常應(yīng)用在戶外及重要用電場所，其產(chǎn)品可靠性尤為重要。轉(zhuǎn)換一旦失敗將可能造成以下危害，其電源間的短路或重要電路斷電(甚至短暫停電)，其后果都是嚴(yán)重的。因此，本次系統(tǒng)就利用控制電源和雙電源自動(dòng)切換的開關(guān)分別獨(dú)立出來控制，雖然說這在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中需要加大成本在投入一路控制電源，但是比起上述所描述的現(xiàn)象，相比起來還是比較有可靠性的。本次設(shè)計(jì)選取太陽能或鋰電池供電。由電壓比較器LM393實(shí)現(xiàn)對兩種電源的比較，如圖3-2 基準(zhǔn)電壓“-”為太陽能電壓，待比較電壓“+”為備用電池電壓，當(dāng)待比較電壓超過基準(zhǔn)電壓0.2V以上，LM393輸出高電平。從而控制繼電器切換供電電源，繼電器常閉端輸入為太陽能電源（默認(rèn)使用太陽能電源），常開端輸入備用電池。LM393輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上，不受 Vcc端電壓值的限制，輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動(dòng)和器件的值所限制.當(dāng)達(dá)到極限電流(16mA)時(shí)，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。輸出飽和電壓被輸出晶體管大約60ohm 的SAT限制。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí),輸出晶體管的低失調(diào)電壓(約1.0mV)允許輸出箝位在零電平。圖3-2電源模塊電路(1)本次設(shè)計(jì)采用繼電器為HK4100F，它具有被控制系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。它在電路中起著轉(zhuǎn)換電路，自動(dòng)調(diào)節(jié)等作用，可看似一種“自動(dòng)開關(guān)”。(2)本次設(shè)計(jì)選用太陽能電池板是5V的多晶硅。現(xiàn)在太陽能電池板的主要光伏材料有單晶硅和多晶硅，我選擇采用多晶硅光伏材料的太陽能電池板。我選擇多晶硅太陽能電池板主要有以下兩點(diǎn)優(yōu)勢：a.多晶硅的設(shè)備成本較低，工藝也頗為簡單。b.多晶硅采用鋼化玻璃制成，透光率高，一般情況下可達(dá)91%以上，強(qiáng)光下是可以達(dá)到100%。3.1.3光控模塊電路光控切換頻率電路是由光敏電阻和LM393電壓比較器構(gòu)成.光敏電阻R6的阻值隨外部光照變化，外部光強(qiáng)，電阻減小，外部光弱，電阻增大。上圖R5 R6起了一個(gè)分壓作用，比較器3腳電壓隨著R6的變化而變化，比較器的2腳為基準(zhǔn)電壓，隨滑動(dòng)變阻為10K，當(dāng)比較器3腳電壓高于2腳電壓的時(shí)候1腳就輸出高電平為夜間。電路圖如下3-3所示。（1）光敏電阻本次設(shè)計(jì)采用的光敏電阻是能夠由外部光的強(qiáng)弱而改變電阻阻值的電阻。它是外部光強(qiáng)，電阻減小，而外部光弱，電阻增大的光敏電阻，它的亮電阻為5k-10k，暗電阻為0.5M。所謂的亮電阻就是指受到外部光的照射下的電阻阻值，而暗電阻是指在無外部光照射（黑暗環(huán)境）下的電阻阻值。 （2）比較器模塊本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換電路采用LM393。LM393是兩個(gè)獨(dú)立的電壓比較器組成的集成電路。它既可以單電源供電（2V-36V），也能夠雙電源供電(1V-18V)。它的優(yōu)勢主要有精度高，兼容邏輯電路，輸入的共模電壓范圍接近地電平，電源消耗的電流很低（只有0.4mA）。電壓比較器集成芯片LM393的引腳圖如下圖3-4及其引腳表如下表3-5所示。3.1.4超聲波頻率喇叭本次設(shè)計(jì)的超聲波驅(qū)趕頻率是根據(jù)查找資料所得，驅(qū)趕鳥的頻率范圍在12KHz25KHz，驅(qū)趕蚊子的頻率范圍在15KHz20KHz。在范圍值內(nèi)，本次設(shè)計(jì)選取了25KHz作為驅(qū)鳥頻率，選取20KHz作為驅(qū)蚊頻率。超聲波是一種機(jī)械振動(dòng)模式，它波長短，高頻率，因此與普通的聲波相比它功率比較大。超聲波是可以繞過障礙物傳播的，但是波長如果越短，它的這種現(xiàn)象就越不明顯，所以它的傳播方式基本上都是直線傳播。此次超聲波是先將其頻率的周期值的一半輸入到定時(shí)器初值，在利用單片機(jī)定時(shí)器產(chǎn)生頻率方波，通過三極管電流來驅(qū)動(dòng)喇叭。圖3-6超聲波喇叭模塊電路圖3.1.5 LCD液晶顯示模塊液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。本次設(shè)計(jì)的顯示電路，我所選用的是LCD1602液晶顯示電路。LCD1602它具有低功耗、顯示內(nèi)容豐富、體積小、外觀超薄輕便等諸多優(yōu)點(diǎn)。LCD1602主要技術(shù)參數(shù)：(1)顯示容量:162個(gè)字符(2)芯片工作電壓:4.55.5V(3)工作電流:2.0mA(5.0V)(4)模塊最佳工作電壓:5.0V(5)字符尺寸:2.954.35(WH)mm圖3-7 LCD1602液晶顯示模塊圖LCD1602液晶顯示器如上圖3-7所示。圖中LCD1602的引腳3外接一個(gè)10K的電位器可作為液晶顯示器的亮度調(diào)整，當(dāng)阻值越小時(shí)，顯示器的亮度越亮，反之顯示器亮度越暗。引腳15為背光源正極，接+5V；引腳16為背光源負(fù)極，接地。具體各引腳功能表如下3-8。3.1.6按鍵模塊獨(dú)立式按鍵就是個(gè)按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每根I/O口線的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O口線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易的判斷出哪個(gè)按鍵被按下了。獨(dú)立式按鍵的優(yōu)點(diǎn)是電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，并且能同時(shí)檢測多個(gè)鍵被按下的情況。但缺點(diǎn)是每個(gè)按鍵需要占用一個(gè)I/O口線，在按鍵數(shù)量較多的時(shí)候，I/O口線浪費(fèi)大，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此，此鍵常用于按鍵較少的系統(tǒng)或操作速度較高的場合。本次設(shè)計(jì)的按鍵模塊電路如圖3-9所示。此次設(shè)計(jì)可由4個(gè)按鍵來控制：它們分別是K1接P1.0為定時(shí)按鍵，K2接P1.1為數(shù)值切換按鍵，K3接P1.2為數(shù)值加按鍵，K4接P1.3為數(shù)值減按鍵。第4章軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程圖軟件主函數(shù)的流程圖，如下圖4-1所示。程序首先初始化各個(gè)外設(shè)的模塊，然后進(jìn)入main函數(shù)處理采集回來的狀態(tài)值進(jìn)行下一步的判斷。當(dāng)系統(tǒng)開始工作，液晶屏顯示時(shí)間，通過外部按鍵設(shè)置超聲波工作時(shí)間，光控電路自行檢測白天或是黑夜，如果是黑夜，就發(fā)出20KHZ的頻率驅(qū)趕蚊子，如果是白天就發(fā)出25KHZ的頻率驅(qū)趕鳥。開始液晶顯示LCD1602外部按鍵定時(shí)光控電路（利用光敏電阻和比較器）判斷是不是黑夜是20KHZ的超聲波驅(qū)蚊否25KHZ的超聲波驅(qū)鳥結(jié)束圖4-1 主程序流程框圖4.2主程序設(shè)計(jì)本次軟件設(shè)計(jì)，在程序語言這塊我采用的是可讀性較強(qiáng)和移植性好的C語言，程序編寫和調(diào)試我采用的Keil4軟件。主程序中超聲波是通過P3.6腳來實(shí)現(xiàn)其驅(qū)動(dòng)程序如下圖4-2所示。超聲波的工作狀態(tài)是通過外部按鍵設(shè)置值來決定，程序如下圖4-3所示。圖4-2超聲波驅(qū)動(dòng)程序圖4-3超聲波工作程序第5章 安裝與調(diào)試本次設(shè)計(jì)我采用的是按功能模塊來設(shè)計(jì)的。主要分為：單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源模塊、按鍵模塊、光控模塊、LCD液晶顯示模塊等5個(gè)模塊。5.1 調(diào)試準(zhǔn)備-檢查電路在還未通電調(diào)試之前需要仔細(xì)檢查一次，先把電路圖與做出來的實(shí)物認(rèn)真對著檢查，查看實(shí)物電路的導(dǎo)線連接是否與電路圖一樣，并按一定順序?qū)﹄娐愤M(jìn)行檢測，在檢查電路時(shí)候，需要注意的是電源線和地線的接法是正確，有極性器件的正負(fù)極是否接對，元器件要接牢，用萬用表檢測元器件有沒有虛焊，或者是出現(xiàn)斷路短路的現(xiàn)象。5.2組裝調(diào)試(1)電路連接秉著電路圖連接電路。首先把用到的各類元器件在電路板上先焊接好。在焊接元器件的時(shí)候，要特別注意元器件的方向、芯片底座的方向、有無極性。還要保證元器件的個(gè)個(gè)管腳與板的導(dǎo)線接觸良好，避免虛焊、漏焊現(xiàn)象，管腳不能彎曲或折斷。在通電之前必須要先用萬用表檢測一下各元器件特別是芯片的電源引腳是否正確。(2)硬件調(diào)試接通工作電源，首先進(jìn)行觀察電路中是否有異常，如冒煙、起火和芯片發(fā)燙等情況，如果有，必須要立刻斷開電源，等排除這些現(xiàn)象后才可繼續(xù)通電。然后調(diào)節(jié)好電位器使LCD液晶顯示器能正常顯示，用萬用表檢測按鍵模塊、光控模塊、是否有電壓，使其能正常工作。若電路運(yùn)行起來都能滿足要求，說明電路是正常的。如果某些功能無法實(shí)現(xiàn)，就必須開始查找和排除故障，排除故障可按照電路中從輸入到輸出或者輸出到輸入進(jìn)行查找。(3)軟件調(diào)試在硬件調(diào)試正常后，把在Keil4軟件編寫好的C程序通過STC_ISP_V488軟件下載到事先準(zhǔn)備好的STC12C5A60S2單片機(jī)芯片里，按功能模塊逐一對其進(jìn)行調(diào)試，直到功能模塊都能實(shí)現(xiàn)為止。5.3系統(tǒng)測試5.3.1 LCD液晶顯示測試把LCD1602液晶顯示屏插入對應(yīng)的引腳，接通電源，按動(dòng)開關(guān)。測試結(jié)果：LCD液晶顯示屏能夠亮起并且能夠正確顯示時(shí)間。5.3.2外部按鍵定時(shí)測試接通電源，看是否可以按動(dòng)按鍵是否有定時(shí)時(shí)間顯示，并且設(shè)置一個(gè)短暫的定時(shí)時(shí)間，觀察時(shí)間到喇叭是否停止聲響。測試結(jié)果：S是開始時(shí)間，E是結(jié)束時(shí)間，SET Timer OK是確定定時(shí)。外部按鍵定時(shí)電路能夠根據(jù)設(shè)定的時(shí)刻開始及停止工作。5.3.3光控電路測試接通電源后，系統(tǒng)運(yùn)行，聽起喇叭聲響，再將光敏電阻用手遮住（夜間），聽起喇叭聲是否不一樣。測試結(jié)果：光控電路運(yùn)行正常，超聲波喇叭會(huì)根據(jù)不同的頻率產(chǎn)生不一樣的聲響。5.3.4超聲波頻率測試接通電源后用示波器接超聲波頻率輸出腳P3.6檢測頻率。測試結(jié)果：夜間頻率是20KHZ的方波如下圖5-4所示。白天頻率是25KHZ的方波如下圖5-5所示。第6章 結(jié)論本次設(shè)計(jì)的電子驅(qū)蚊驅(qū)鳥器在現(xiàn)有的驅(qū)鳥器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和提高，使其不僅能夠驅(qū)鳥還可以驅(qū)蚊，功能更加強(qiáng)大。本次驅(qū)蚊驅(qū)鳥器是運(yùn)用STC12C5A60S2單片機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)的核心。采用超聲波頻率來進(jìn)行驅(qū)趕，采用太陽能和鋰電池供電，太陽能電池是一種環(huán)保新型能源，有利于環(huán)境的保護(hù)，采用光控電路，能夠自行切換超聲波頻率。采用外部按鍵定時(shí)，可減少不必要的能耗。本次設(shè)計(jì)對我而言是有些難度的，雖然最后圓滿完成，但是由于本次設(shè)計(jì)的超聲波只是做一個(gè)示范性的動(dòng)作，如果應(yīng)用到實(shí)際果園中，則需要進(jìn)一步更改超聲波模塊的硬件電路。例如：利用高電壓來驅(qū)動(dòng)實(shí)際比較合理的超聲波模塊，這樣才能真正的作用到果園當(dāng)中。致謝語時(shí)光轉(zhuǎn)眼即逝，兩年的大學(xué)生涯隨著畢業(yè)論文的完成即將結(jié)束，在這個(gè)學(xué)校認(rèn)識(shí)了很多同學(xué)和老師，讓我學(xué)習(xí)到了很多，長大和成長了不少，有太多的感慨，和不舍。本次論文碰到很多的問題，在此感謝我的導(dǎo)師王宇松老師，都是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成，從摘要、總體框架、硬件到軟件等，期間遇到過太多問題，導(dǎo)師都很耐心指導(dǎo)，我才能得以解決。在此，對導(dǎo)師表示衷心的感謝。本次設(shè)計(jì)期間，摸索過程中，也有很多問題也是在導(dǎo)師和同學(xué)們的熱心幫助下一一解決了。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我能夠順利的完成，我要再次再次感謝我的導(dǎo)師和同學(xué)們。因?yàn)榛A(chǔ)的不扎實(shí)，在這次設(shè)計(jì)上遇到很多很大的麻煩，是他們的熱心幫助，讓我能夠順利完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，雖然有時(shí)我一個(gè)問題要問好幾次，但他們都不感覺厭煩，都很認(rèn)真很有耐心地給我解決。有了他們的幫助，讓我從一個(gè)菜鳥得到了很大的提高，少走了許多彎路。在此，對導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝。 參考文獻(xiàn)1譚樹人.果園鳥害防御措施J. 西北園藝(果樹專刊). 2007(03) 2 楊叢盛.智能語音驅(qū)鳥器 可挽回鳥害損失70%N. 河南科技報(bào). 2009 (009) 3羅春明,何偉,周柯.晶硅太陽能電池薄膜材料現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J. 絕緣材料. 2012(03) 4彭波,申長軍,鄭文剛,吳文彪,鮑鋒.智能語音驅(qū)鳥系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J. 農(nóng)機(jī)化研究. 2010(09) 5明莉,胡偉.物理驅(qū)鳥技術(shù)概況J. 農(nóng)業(yè)工程. 2013(S1) 6傅桂明,莫建初.聲波驅(qū)蚊器及其驅(qū)蚊效果J. 中國媒介生物學(xué)及控制雜志. 2005(03) 7張斌,李文啟,易小月.光敏電阻的特性研究及應(yīng)用J. 才智. 2009(30)8彭勇,鮑宏志,劉文立.光敏電阻特性測定及其在自動(dòng)照明燈中的應(yīng)用J. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2002(04) 9康清華.固態(tài)繼電器的應(yīng)用淺析J. 科技資訊. 2007(04) 10張彥超.電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用簡述J. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2013(07) 11王育慷.超聲波原理與現(xiàn)代應(yīng)用探討J.自然科學(xué)出版.2005(08)附錄一 程序清單#include STC12C5A60S2.H#include LCD1602.h#include ds1302.h/#include 12adc.h#include key.h#include display.h#include EEPROM.H#define TIMER0CNT 60535/5ms#define FIRST 0xa2unsigned char set7=0,37,0,8,5,7,16; /秒分時(shí)日月周年unsigned char get_flag=0;unsigned int DelayCnt=0;unsigned int CsbFreqTimerCnt=0;unsigned char CsbEn=0;extern unsigned char get7;extern unsigned char StartTimer2,EndTimer2;extern unsigned char SetStartTimer2,SetEndTimer2;extern unsigned char GetTimer7;extern unsigned char window;extern unsigned char SetTimeStatus;extern bit ss;extern bit mode;/sbit k=P33;/unsigned int ADC_0,ADC_1;void Write_Eeprom()EA=0;StartTimer0=SetStartTimer0;StartTimer1=SetStartTimer1;EndTimer0=SetEndTimer0;EndTimer1=SetEndTimer1;IapEraseSector(0x0000);IapProgramByte(0x0000,StartTimer0);IapProgramByte(0x0001,StartTimer1);IapProgramByte(0x0002,EndTimer0);IapProgramByte(0x0003,EndTimer1);EA=1;void Read_Eeprom()StartTimer0=IapReadByte(0x0000);StartTimer1=IapReadByte(0x0001);EndTimer0=IapReadBy