驅(qū)鳥器畢業(yè)設(shè)計

1、目 錄前 言1第1章 緒 論31.1 鳥類對輸電安全的影響31.2 驅(qū)鳥器的驅(qū)鳥原理31.3 驅(qū)鳥器的總體設(shè)計4第2章 驅(qū)鳥器的硬件設(shè)計72.1 單片機系統(tǒng)設(shè)計72.1.1 單片機的選擇72.1.3傳感器選擇72.2 系統(tǒng)的硬件接口設(shè)計8第3章 驅(qū)鳥器飛鳥檢測軟件設(shè)計103.1 軟件設(shè)計的任務(wù)103.2 軟件設(shè)計的內(nèi)容103.3 主程序設(shè)計103.4 定時器T0中斷程序設(shè)計123.5 外部中斷0中斷程序設(shè)計13第4章 驅(qū)鳥器語音輸出軟件設(shè)計17第6章 驅(qū)鳥器使用說明書24第7章 驅(qū)鳥器測試分析報告25第8章 驅(qū)鳥器項目開發(fā)總結(jié)28結(jié) 論30參考文獻(xiàn)32致 謝34附 錄35一、ISD2560內(nèi)部

2、地址單元尋址35二、功能樣機照片36前 言隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和社會用電需求的不斷提高，人們對輸電線路供電可靠性的要求越來越高，但值得注意的是鳥類的生息繁衍條件逐年得到改善，由于鳥類活動引起的輸電線路跳閘事故近幾年卻有不斷增多的趨勢。鳥害故障已成為電力線路的頻發(fā)性故障之一。因此，如何降低鳥類活動對輸電線和變電站電力設(shè)備危害已成為世界性的課題。鳥類對電力線路的危害主要表現(xiàn)在：(1)鳥類筑巢，口叼樹枝，鐵絲在空中往返飛行，當(dāng)樹枝等掉落在線路導(dǎo)線間或反搭在導(dǎo)線與橫擔(dān)上就會造成短路事故；桿塔上鳥巢被風(fēng)吹散亦會造成類似情況，引起短路事故。(2)較大鳥類在導(dǎo)線間飛行，爭斗可能導(dǎo)致相間短路。(3)鳥糞污

3、染瓷裙，或稀糞沿瓷瓶下流時可能會造成閃絡(luò)。隨著人類對自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識的加強，鳥類的繁衍數(shù)量逐漸增多，活動范圍也日趨擴大。而隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，必然會破壞鳥類的自然棲息環(huán)境，如何因勢利導(dǎo)，達(dá)到人類和鳥類的和諧相處，是我們目前應(yīng)該研究的一個新課題。因此，對于輸電線路的防鳥害，應(yīng)該從研究鳥的種群分布、生活習(xí)性及規(guī)律、遷徙特點等入手，有意識地去引導(dǎo)鳥類適應(yīng)新的環(huán)境，這樣才能使得鳥類有了新的棲息地而不去危害線路。同時，隨著鳥類適應(yīng)能力的增強，各種防鳥害措施需不斷更新使用，才能收到好的效果。雖然現(xiàn)今隨著鳥害對工農(nóng)業(yè)及人們?nèi)粘Ｉ畹奈：Φ牟粩嗉哟?，市面上涌現(xiàn)出了各種各樣價位不同用處不同的驅(qū)鳥器，比如

4、超聲波驅(qū)鳥器、語音驅(qū)鳥器、太陽能驅(qū)鳥器等等。這些五花八門的驅(qū)鳥器在一定時間內(nèi)還是能起到明顯的驅(qū)鳥效果的，但是時間長了，鳥類就會適應(yīng)驅(qū)鳥器的存在，繼續(xù)危害正常生產(chǎn)和生活，而此時驅(qū)鳥器也就失效了。鑒于這方面原因，本設(shè)計為基于飛鳥檢測系統(tǒng)的語音驅(qū)鳥器，即設(shè)計驅(qū)鳥器，實時檢有無測到有鳥飛來時才開啟驅(qū)鳥，沒鳥飛來時不驅(qū)鳥，從而解決鳥類的適應(yīng)問題。該檢測系統(tǒng)用微波位移傳感器檢測一定范圍的物體移動速度，輸出信號經(jīng)過后續(xù)電路調(diào)理后，送給單片機，單片機分析、計算并判斷是否有鳥飛來、當(dāng)確定有鳥則啟動驅(qū)鳥器的語音驅(qū)鳥。本文第一章主要介紹了驅(qū)鳥器檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計，概述其設(shè)計思想及方案。第二章是驅(qū)鳥器檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)

5、計，列出了相應(yīng)的電路連接圖。第三章是軟件設(shè)計，具體詳細(xì)的介紹了如何檢測是否有鳥飛來，如何驅(qū)動驅(qū)鳥器的語音芯片的單片機匯編語言程序。本設(shè)計在進(jìn)行過程中，得到了河南科技大學(xué)機電工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器教研室老師們的大力支持和幫助。在這里要特別感謝指導(dǎo)老師尚振東老師給予的指導(dǎo)和諄諄教誨，沒有他的指導(dǎo)和教誨，我的設(shè)計是不可能按時完成的。由于水平有限，錯誤之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。第1章 緒 論1.1 鳥類對輸電安全的影響輸電線路的研究主要包括桿塔塔型、線路外絕緣、電場分布的計算、導(dǎo)線的布置方式等課題。近年來出現(xiàn)了一些新的研究領(lǐng)域如靜電感應(yīng)、可聽噪音、無線電干擾等，為抵御和防止自然災(zāi)害對輸電線路

6、所造成的事故又形成了防雷、防污、防冰等三大課題。輸電線路的安全運行對于保證向用戶不間斷地供電至關(guān)重要。目前輸電線路的鳥害事故己成為影響輸電線路安全運行的一大隱患，越來越引起電力部門的重視。鳥害包括鳥啄食絕緣子、鳥排泄糞便及鳥筑巢所引起的絕緣子閃絡(luò)、線路跳閘等。目前國內(nèi)的防鳥害措施主要有在線路桿塔上安裝警鳥用的風(fēng)車、恐怖眼，掛小紅旗，安裝防鳥刺等。目前國外的研究發(fā)現(xiàn)，利用鳥類遇難報警或垂死前的鳴叫、求救等鳥類物種中特有的，并具有遺傳共性的、富有生物學(xué)意義的鳴叫聲制成的驅(qū)鳥器驅(qū)鳥效果最好。因此出現(xiàn)了市面上熱賣的聲音驅(qū)鳥器，把鳥類遇難報警或垂死前的鳴叫、求救等的聲音錄制在數(shù)碼芯片內(nèi)，安裝在輸電線路鐵

7、塔上驅(qū)鳥。然而雖然這類驅(qū)鳥器在一定時間內(nèi)起到了明顯的驅(qū)鳥效果，但是鳥類是有靈性的動物，久而久之，它們能識別這一騙局，從新肆意妄為，危害輸電電路。鑒于此方面原因，此次設(shè)計的驅(qū)鳥器增加了飛鳥檢測裝置，解決鳥類識別、適應(yīng)的問題。1.2 驅(qū)鳥器的驅(qū)鳥原理本設(shè)計采用的是語音驅(qū)鳥器，即電子聲音驅(qū)鳥器。它是利用聲音進(jìn)行驅(qū)鳥，大大降低了鳥類的危害。目前有兩種播放電子合成聲音進(jìn)行驅(qū)鳥的設(shè)備：隨機的噪音，令鳥類情緒激動（早期的方法）；模仿、復(fù)制不同種類鳥類的哀鳴或其天敵的叫聲進(jìn)行驅(qū)鳥。早期的電子聲音驅(qū)鳥器會產(chǎn)生讓鳥類感到難受和不安感的噪音，在某些案例中，掠食的鳥們由于不能和同伴們交流令它們感到恐慌和不舒服，于是便

8、飛走了。這種方法效果不錯。 新一代的電子聲音驅(qū)鳥器利用數(shù)字技術(shù)產(chǎn)生不同種類鳥的哀鳴，這種聲音集成在數(shù)字芯片上，會對同類的鳥造成恐嚇作用，另外，這種聲音還可以把他們的天敵吸引過來，同時把過路的鳥類嚇走。新一代的聲音驅(qū)鳥器的分貝小，而且不同于早期的噪音驅(qū)鳥方法，更不會造成擾民影響了。 本次設(shè)計正式基于新一代聲音驅(qū)鳥器的基礎(chǔ)上，增加了檢測裝置，有鳥過來時才驅(qū)鳥，從而達(dá)到更好的驅(qū)鳥效果。1.3 驅(qū)鳥器的總體設(shè)計由于鳥害對輸電線路的危害會造成大面積的停電，嚴(yán)重影響到了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活，且這種趨勢卒年增加，而現(xiàn)有的驅(qū)鳥器不能解決鳥類的適應(yīng)問題，故研發(fā)出新型的能檢測到有無鳥存在的驅(qū)鳥器迫在眉睫。本

9、系統(tǒng)采用微波位移傳感器HB100及后續(xù)電路、單片機AT89C51和ISD2560語音芯片作為本設(shè)計的三個核心模塊。傳感器HB100可以檢測鳥飛來的速度，并將速度信號轉(zhuǎn)換成電信號送給單片機，單片機處理這一信號，看其是否滿足要求，若滿足則驅(qū)動語音芯片ISD2560放音驅(qū)鳥。實驗表明傳感器可以精確檢測到10米范圍內(nèi)的物體移動，并產(chǎn)生相應(yīng)的信號，因此選用的傳感器是可行的。單片機是最常用的，能滿足資源空間的要求。語音芯片選用能滿足語音播放的功能。驅(qū)鳥器智能系統(tǒng)主要由兩個部分組成，既硬件和軟件。硬件由傳感器及其后續(xù)處理電路、語音芯片電路、電源及復(fù)位電路和單片機等組成，在此不多做介紹。系統(tǒng)的軟件采用模塊化程

10、序設(shè)計思想，整個軟件系統(tǒng)由主程序、驅(qū)動程序、計算子程序、放音子程序、延時子程序等組成。微波位移傳感器HB100是標(biāo)準(zhǔn)的10.525GHz微波多普勒雷達(dá)探測器，這種探測方式與其它探測方式相比具有如下的優(yōu)點：非接觸探測；不受溫度、濕度、噪聲、氣流、塵埃、光線等影響，適合惡劣環(huán)境；抗射頻干擾能力強；輸出功率小，對人體構(gòu)不成危害；遠(yuǎn)距離：探測范圍超過20米。系統(tǒng)的主機采用傳統(tǒng)的AT89C51單片機。數(shù)碼語音芯片選用的是ISD2500系列單片語音錄放集成電路ISD2560，它具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無須專用的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點。錄音時間為60s，能重復(fù)錄放達(dá)10萬次。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技

11、術(shù)，省去了A/D、D/A轉(zhuǎn)換器。該系統(tǒng)具有運行可靠接、接口簡單、等特點，系統(tǒng)的框圖見圖1-1。由圖1-1可以看出，該系統(tǒng)硬件接口方便。整個系統(tǒng)的供電電壓為5V。復(fù)位電路在系統(tǒng)的開機時提供復(fù)位信號，ISD2560通過地址總線與單片機進(jìn)行連接。圖1-1 原理框圖系統(tǒng)的工作原理是微波位移傳感器HB100需要一個頻率為4.7KHZ的脈沖信號驅(qū)動，這個脈沖信號可以通過單片機生成。本設(shè)計才采用單片機P1.2口輸出驅(qū)動脈沖信號，控制三極管給傳感器供電。驅(qū)動后的HB100一直在發(fā)射微波，當(dāng)有鳥飛來時，傳感器接受反射回來的微波，將其頻率信號經(jīng)過后續(xù)放大電路轉(zhuǎn)換成電信號，這一電信號在無鳥飛來時持續(xù)為高電平，檢測到

12、速度時會產(chǎn)生低脈沖。速度達(dá)到5m/s時信號特征是在10ms內(nèi)產(chǎn)生3個低脈沖，如圖1-2所示，此時認(rèn)為有鳥飛來。這一信號線連接到單片機的外部中斷0上（P3.2），通過軟件編程來判斷是否有鳥飛來，若有鳥飛來則置低管腳P1.3,P1.3通過繼電器連接語音芯片ISD2560，從而確定是否放音驅(qū)鳥。P1.3為低電平時，語音芯片放音驅(qū)鳥。圖1-2 有飛鳥時放大器輸出信號調(diào)試時設(shè)計過程的一個極其重要的環(huán)節(jié)，調(diào)試過程應(yīng)逐步進(jìn)行，先檢查P1.2口是否產(chǎn)生脈沖信號驅(qū)動傳感器，若無則在此認(rèn)真檢查定時中斷程序。在驅(qū)動傳感器成功的條件下，檢查外部中斷0的接口P3.2口，沒有物體移動時該端應(yīng)為高電平，若不對則可能是硬件電

13、路哪里出了故障，此時應(yīng)檢查修改硬件電路。若P3.2口為高電平，則以人手模擬飛鳥移動，此時在此檢查P3.2口確定其是否有低電平擾動，若無仍是硬件電路的毛病，需再次檢查硬件電路直至有有物體移動時P3.2口產(chǎn)生低脈沖。接著查看P1.3口，若程序正確則有物體移動時P1.3口為低電平，P1.3口是語音芯片的片選端，若放音程序和聲音程序正確則有物體移動時放音驅(qū)鳥。這樣一步一步檢查，修改，調(diào)試直至整個系統(tǒng)能夠正常工作。另外，還需要考慮驅(qū)鳥器的防雨、防潮、抗震能力，設(shè)計合適的機殼將所需器件、電路裝入其中，以便安裝在高壓鐵塔上。由于精度需要，傳感器HB100H發(fā)射微波還會受機殼、環(huán)境的影響，因此，實驗系統(tǒng)的調(diào)試

14、成功并不代表能在實地應(yīng)用，應(yīng)用前還得不斷的實驗。另外檢測模塊的供電電路需要保障，這里選用蓄電池供電，以保證能有較長的使用壽命。通過以上簡單介紹，對驅(qū)鳥器系統(tǒng)有了概括的了解。詳細(xì)介紹見第二、三和第四章節(jié)。第2章 驅(qū)鳥器的硬件設(shè)計2.1 單片機系統(tǒng)設(shè)計2.1.1 單片機的選擇系統(tǒng)的主機采用傳統(tǒng)的AT89C51單片機，由于整個系統(tǒng)的軟件不太復(fù)雜所以單片機不需要外擴存儲器，利用AT89C51單片機的內(nèi)部資源即可滿足要求。語音芯片選擇ISD2560芯片。2.1.3傳感器選擇傳感器選用的是微波位移傳感器HB100，它的優(yōu)點這里不再贅述。下面介紹一下它的技術(shù)指標(biāo)。供電：給HB100供電有連續(xù)直流供電（CW）

15、模式和脈動供電（PW）模式兩種：HB100適應(yīng)電壓范圍為5V5。在連續(xù)直流供電（CW）模式下工作時典型電流為35mA（典型值）。在低占空比脈沖供電(PW)模式下工作時，推薦給HB100 提供5V、脈沖的寬度在5s30s 之間（典型值為20s）、頻率為24kHz（典型值為2.0kHz）的脈沖供電。310的占空比脈沖供電時平均電流為 1.2mA4mA。脈沖供電電壓必須在4.75V5.25V之間，脈沖頂端的平坦度會影響HB100的探測能力。電源電壓超過5.25V時，它的可靠性會降低，并可能導(dǎo)致標(biāo)稱頻率外的射頻輸出和該電路永久性損壞。射頻輸出：在所有推薦工作模式下，HB100的射頻功率輸出是非常低的，

16、均在對人體構(gòu)不成任何危害的安全范圍內(nèi)工作。在連續(xù)直流供電（CW）模式下工作時，總輸出功率小于15mW。輸出功率密度在5mm 處為1mW/，1m 處為0.72W/。當(dāng)在5占空比的脈沖供電模式工作時，功率密度分別減少到50W/和0.036W/。IF輸出：當(dāng)物體在HB100的有效探測范圍內(nèi)以1m/s的速度相對于HB100做徑向移動時，HB100的IF輸出為72Hz/ ms，IF的脈動輸出頻率與物體相對徑向移動速度成近似線性關(guān)系。IF 的輸出幅度與物體的大小、距離有關(guān)，當(dāng)一個體重70kg、身高170cm 的測試者在距離HB100 1m處以1m/s 的速度相對HB100 做徑向移動時，IF的輸出為5mV

17、、72Hz/s 脈動信號，IF的輸出幅度與距離的平方成近似反比關(guān)系。簡單測試方法：連接電源，VCC5VDC，IF連接示波器，示波器在10mV/div （AC）20ms/div檔，手在HB100前5cm處做徑向移動時，示波器上顯示脈動信號幅度在2050mV之間。簡單故障判斷：HB100的IF輸出在焊接的時候很容易被擊穿，用萬用表的二極管檔測量IF對GND和GND對IF的壓降，正常時（VIF-GND VGND-IF）分別均在0.25V左右。2.2 系統(tǒng)的硬件接口設(shè)計微波位移傳感器HB100的放大電路與單片機AT89C51的接口電路如圖2-2所示。單片機的復(fù)位電路與晶振電路如圖2-3所示。語音芯片與

18、單片機的接口電路如圖2-4所示。圖2-2 HB100及放大電路與單片機接口圖2-3 復(fù)位及晶振電路圖2-4 語音芯片接口電路第3章 驅(qū)鳥器飛鳥檢測軟件設(shè)計3.1 軟件設(shè)計的任務(wù)軟件設(shè)計，即單片機匯編程序的編寫，其主要任務(wù)是生成一個4.7KHZ的脈沖信號驅(qū)動傳感器HB100，并與傳感器檢測信號線連接，以確定是否有鳥飛來。單片機與語音芯片ISD2560連接，當(dāng)檢測到有鳥啟動語音芯片驅(qū)鳥。單片機的資源利用情況如下：定時器T0、T1，外部中斷INT0；與外設(shè)連接的管腳有P1.2為傳感器驅(qū)動信號輸出口，P1.3置低驅(qū)動語音芯片；內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器使用情況為30H-33H：TO初始值，,40H41H：非初次外

19、部中斷時讀T1值，50H51H：初次外部中斷讀T1值，42H43H：10ms的初始值。本設(shè)計的主程序是對所需資源的初始化；定時器T0中斷產(chǎn)生4.7KHZ的脈沖信號驅(qū)動傳感器HB100；外部中斷0接檢測信號線，通過調(diào)用計算子程序確定有無鳥，若有鳥，調(diào)用放音子程序使語音芯片放音驅(qū)鳥。3.2 軟件設(shè)計的內(nèi)容軟件包括：主程序，初始化子程序，定時器中斷程序，外部中斷程序，計算子程序，放音子程序，聲音子程序，延時子程序。3.3 主程序設(shè)計主程序的任務(wù)是將所需要用到的資源初始化，并等待中斷。其流程圖如圖3-1所示。其對應(yīng)的匯編程序如下：ORG 0000H LJMP MAIN ;復(fù)位入口轉(zhuǎn)主程序 ORG 00

20、03H LJMP IINT0 ;轉(zhuǎn)入外部中斷0 ORG 000BH LJMP IT0P ;轉(zhuǎn)入T0中斷 ORG 0030HMAIN:MOV SP,#60H 圖3-1 主程序流程圖LCALL PTOM2 ;調(diào)用T0,T1初始化程序 MOV R2,#03H CLR F0 LL2:SETB EA LJMP LL2;T0,INT0初始化PTOM2:MOV TMOD,#11H ;T0定時,T1定時 MOV 30H,#0ECH MOV 31H,#0FFH ;T0啟動脈沖為高電平時的初值 MOV 32H,#52H MOV 33H,#0FFH;T0啟動脈沖為低電平時的初值 MOV TL0,#52H MOV T

21、H0,#0FFH ;T0賦低電平初值 MOV 42H,#23H MOV 43H,#83H ;42H43H為10ms所用的機器周期數(shù) CLR P1.2 ;輸出信號初始化 CLR IT0 ;外部中斷0為電平觸發(fā)模式 SETB EX0 ;開外部中斷0 SETB PT0 ;定時器T0為高級中斷 CLR PX0 ;外部中斷0為低級中斷 SETB TR0 SETB ET0 ;開T0定時 SETB TR1 ;T1開始計時 SETB EA ;開中斷 RET其中定時器T0中斷的優(yōu)先級高于外部中斷0的，以保證傳感器HB100的驅(qū)動信號不受干擾，從而傳感器能持續(xù)工作。3.4 定時器T0中斷程序設(shè)計定時器T0是給微波

22、位移傳感器HB100提供驅(qū)動信號的，其流程圖如圖3-2所示。其程序設(shè)計如下：;驅(qū)動傳感器 IT0P:PUSH PSW ;現(xiàn)場保護(hù) CLR EA CLR TR0 ;關(guān)T0中斷 MOV A,32H MOV R0,#30H XCH A,R0 MOV 32H,A MOV TL0,A MOV A,33H INC R0 XCH A, R0 MOV A,33H MOV TH0,A ;交換T0定時高低電平初值 CPL P1.2 ;交換輸出脈沖高低電平 圖3-2 T0中斷流程圖 CLR TF0 ;置0T0溢出標(biāo)志 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA;開T0中斷 POP PSW RETI3.5 外

23、部中斷0中斷程序設(shè)計 圖3-3 外部中斷0中斷流程圖 圖3-4 計算子程序流程圖 外部中斷0為電平觸發(fā)方式，當(dāng)它的管腳P3.2為低電平時中斷，進(jìn)入中斷程序，通過計算子程序計算在10ms內(nèi)有是否有三個以上低脈沖，即是否在10ms內(nèi)有是否有三次外部中斷，若是，則清零管腳P1.3，選中語音芯片ISD2560，調(diào)用放音子程序，放音驅(qū)鳥。此處定時器T1起到計時的作用，每次非初次外部中斷到來的時間減去初次外部中斷的時間之差與10ms相比，從而使外部中斷次數(shù)有了時間的限制。其流程圖如圖3-3、圖3-4所示。相應(yīng)程序如下：;檢測 IINT0:CLR EA PUSH PSW;現(xiàn)場保護(hù) CJNE R2,#03H,

24、L1;初次外部中斷的T1值放50H 51H MOV 50H,TH1 MOV 51H,TL1 L1:MOV 40H,TH1;非初次外部中斷的T1值放入40H 41H MOV 41H,TL1 LCALL JISUAN;調(diào)用計算子程序 JB F0,L2;超過10ms跳出 DJNZ R2,L2;不是第三次中斷則跳出 CLR FY;置0放音標(biāo)志 LCALL FYIN;調(diào)用放音子程序 LCALL DELAY ;調(diào)用延時子程序 SETB FY;關(guān)閉放音標(biāo)志 MOV R2,#03H;R2賦初值 L2:CLR F0;初始化10ms標(biāo)志 SETB EX0;允許外部中斷0中斷 POP PSW RETI;計算子程序

25、JISUAN:CLR C MOV A,41H SUBB A,51H MOV 41H,A MOV A,40H SUBB A,50H MOV 40H,A;非初次外部中斷時間減去初次外部中斷時間結(jié)果放入40H41H CLR C MOV A,41H SUBB A,43H MOV A,40H SUBB A,42H;兩次中斷時間差與10ms比較 JC L4;不超過10ms則跳轉(zhuǎn) SETB F0;超過10ms置高10ms標(biāo)志 MOV R2,#03H;R2賦初值 L4:RET第4章 驅(qū)鳥器語音輸出軟件設(shè)計數(shù)碼語音芯片選用的是ISD2500系列單片語音錄放集成電路ISD2560，它具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，

26、無須專用的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點。錄音時間為60 s，能重復(fù)錄放達(dá)10萬次。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，省去了A/D、D/A轉(zhuǎn)換器。該系統(tǒng)具有運行可靠接、接口簡單等特點。語音芯片ISD2560放音時，根據(jù)需播放的語音內(nèi)容，找到相應(yīng)的語音段起始地址，并通過口線送出。再將P/R端設(shè)為高電平，PD端設(shè)為低電平，并讓/CE端產(chǎn)生一負(fù)脈沖啟動放音，這時單片機只需等待ISD2560的信息結(jié)束信號，即/EOM的產(chǎn)生。信號為一負(fù)脈沖，在負(fù)脈沖的上升沿，該段語音才播放結(jié)束，所以單片機必須要檢測到/EOM的上升沿才能播放第二段，否則播放的語音就不連續(xù)，而且會產(chǎn)生啪啪聲，這一點在編制軟件時一定要注意。另語音芯片I

27、SD2560的地址分配表見附錄1。驅(qū)鳥其軟件程序采用單片機匯編語言編寫，運用模塊化結(jié)構(gòu)形式。各模塊之間相互獨立又相互關(guān)聯(lián)，低級模塊可以被高級模塊重復(fù)調(diào)用，這樣既節(jié)省內(nèi)存空間又便于程序的編制及維護(hù)。語音芯片選中后，當(dāng)滿足有鳥飛來的條件時開始放音驅(qū)鳥，其放音子程序和聲音子程序及延時子程序的流程圖如圖4-1，圖4-2，圖4-3所示。;放音子程序 FYIN:SETB P2.5 ;置放音標(biāo)志位 MOV P0,#00H ;初始化放音開始地址 CLR P2.6 CLR P2.7 MOV R1,#0 LOOP1:JB FY,LOOP1 ;是否允許放音 LCALL PLAY RETPLAY:INC R1 圖4-

28、1 放音子程序流程圖 CJNE R1,#1,PL1 MOV P0,#00H ;送字段1起始地址 CLR P2.6 CLR P2.7LCALL SOUND ;放字段1錄音INC R1 PL1:CJNE R1,#2,PL2 MOV P0,#20H ;送字段2起始地址CLR P2.6 CLR P2.7 LCALL SOUND ;放字段2錄音 INC R1 PL2:CJNE R1,#3,PL3 MOV P0,#40H ;送字段3起始地址 CLR P2.6 CLR P2.7 LCALL SOUND ;放字段3錄音 INC R1 PL3:CJNE R1,#4,PL4 MOV P0,#60H ;送字段4起始

29、地址 CLR P2.6 CLR P2.7 LCALL SOUND ;放字段4錄音 INC R1 PL4:CJNE R1,#5,PL5 MOV P0,#00H ;送字段5起始地址 CLR P2.6 CLR P2.7 LCALL SOUND ;放字段5錄音 INC R1 PL5:CJNE R1,#6,OUT OUT:RET SOUND:CLR P2.2 ;選中語音芯片,開始放音 NOP NOP LOOP2:JNB P2.4,LOOP2 ;是否到達(dá)放音結(jié)束標(biāo)志位 SETB P2.2 ;到結(jié)束標(biāo)志位后結(jié)束放音 圖4-2 延時子程序流程圖 圖4-3 聲音子程序流程圖 RET;延時子程序 DELAY:MO

30、V R5,#0EH KL1:MOV R4,#0FEH KL2:MOV R3,#0FEH KL3:DJNZ R3,KL3 DJNZ R4,KL2 DJNZ R5,KL1 RET END第5章 驅(qū)鳥器軟件系統(tǒng)調(diào)試驅(qū)鳥器的軟件設(shè)計即單片機匯編語言，是通過編寫、修改、調(diào)試一步步達(dá)到任務(wù)書要求的。源程序可在LOPE編譯軟件中打開，點擊“編譯+連接”進(jìn)行編譯連接，生成可執(zhí)行程序QNQ.HEX。然后可利用MEP-300單片機程序燒寫器燒寫程序。具體方法是：將MEP-300單片機程序燒寫器與電腦連接，將一片AT89C51單片機芯片正確插入燒寫器。打開燒寫軟件MP100.EXE，點擊“芯片操作”、“芯片選擇”，

31、然后選擇AT89C51。點擊“HEX”，在彈出的對話框中輸入程序存放路徑，打開QNQ.HEX，點擊“自動操作”、“寫入”，等待寫入操作完畢，取出單片機，插入應(yīng)用電路即可。源程序包括主程序，初始化子程序，定時中斷程序，外部中斷程序，計算子程序，放音子程序，聲音子程序和延時子程序。除了主程序外每一個程序都可以單獨調(diào)試，這樣一塊塊的調(diào)試更方便且不易出錯。定時中斷程序的作用是產(chǎn)生驅(qū)動傳感器的脈沖方波，通過P1.2口語傳感器連接，因此最優(yōu)的調(diào)試方法是將該程序燒寫入單片機接入電路后，看P1.2口是否輸出為脈沖信號即可。這里莫忘在中斷返回前清零定時器溢出標(biāo)志位TF0。計算子程序和延時子程序都可以在LOPE編

32、譯軟件的特殊功能寄存器窗口、輸入輸出窗口和內(nèi)部存儲器窗口的數(shù)值變化中的到調(diào)試，這樣可以避免算錯數(shù)和延時進(jìn)入死循環(huán)。放音子程序和聲音子程序通過語音芯片可得到調(diào)試。外部中斷程序的作用是檢測是否有物體移動。將所有程序編譯成功后燒寫進(jìn)單片機，并連接硬件電路，開始調(diào)試。首先檢查P1.2口是否產(chǎn)生脈沖信號驅(qū)動傳感器，若無則在此認(rèn)真檢查定時中斷程序。在驅(qū)動傳感器成功的條件下，檢查外部中斷0的接口P3.2口，沒有物體移動時該端應(yīng)為高電平，若不對則可能是硬件電路哪里出了故障，此時應(yīng)檢查修改硬件電路。若P3.2口為高電平，則以人手模擬飛鳥移動，此時在此檢查P3.2口確定其是否有低電平擾動，若無仍是硬件電路的毛病，

33、需再次檢查硬件電路直至有有物體移動時P3.2口產(chǎn)生低脈沖。接著查看P1.3口，若程序正確則有物體移動時P1.3口為低電平，P1.3口是語音芯片的片選端，若放音程序和聲音程序正確則有物體移動時放音驅(qū)鳥。這樣一步一步檢查，修改，調(diào)試直至整個系統(tǒng)能夠正常工作。驅(qū)鳥器的測試分析實際上就是對傳感器及后續(xù)電路的測試分析。由于傳感器檢測信號檢測到有物體移動時就會產(chǎn)生脈沖，產(chǎn)生的脈沖數(shù)和脈沖的持續(xù)時間與物體的移動速度有關(guān)。考慮到產(chǎn)生低脈沖會有干擾信號，將一定時間內(nèi)產(chǎn)生三個低脈沖認(rèn)為是有物體移動。而這個時間段的選擇將決定驅(qū)鳥器系統(tǒng)檢測環(huán)節(jié)的靈敏度。靈敏度又直接關(guān)系著傳感器的檢測范圍，如距離和角度。分別將傳感器放

34、大電路出來的信號定為5ms、10ms、20ms內(nèi)有三個低脈沖時認(rèn)為有物體移動，經(jīng)上面的調(diào)試過程調(diào)試證明當(dāng)10ms內(nèi)有三個低脈沖時能檢測到10m內(nèi)角度為30度的范圍內(nèi)的物體移動，滿足設(shè)計要求。而5ms時靈敏度太低，只能檢測到3m范圍內(nèi)的物體移動，20ms時，靈敏度太高，有風(fēng)就認(rèn)為是有鳥，這樣就會導(dǎo)致語音芯片一直播音驅(qū)鳥，不能起到驅(qū)鳥效果。故將P3.2口的檢測信號定為10ms內(nèi)有三個低脈沖時認(rèn)為有物體移動。另外應(yīng)考慮定時中斷與外部中斷的優(yōu)先級，因為定時器中斷是產(chǎn)生傳感器的驅(qū)動信號的，傳感器不停的工作，因此驅(qū)動信號不能受打斷，應(yīng)將定時器中斷設(shè)置為高優(yōu)先級的中斷。剛上電時，由于傳感器的初始狀態(tài)不定，和

35、此時硬件電路運行速度達(dá)不到，所以在剛開始的10秒鐘內(nèi)整個系統(tǒng)不能正常檢測和發(fā)音。10秒鐘后，系統(tǒng)能正常檢測有無物體移動，并放音驅(qū)鳥。實驗表明，設(shè)計成的驅(qū)鳥器滿足以上各個調(diào)試階段的要求，能夠準(zhǔn)確檢測10米范圍內(nèi)的物體移動，語音播放聲音洪亮，能傳播相當(dāng)遠(yuǎn)的距離，能起到驅(qū)鳥的效果。由于整個系統(tǒng)各個部分工作相互聯(lián)系，其中一個環(huán)節(jié)出錯將導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓，因此調(diào)試過程中應(yīng)該認(rèn)真細(xì)心，不放過每一個細(xì)節(jié)。只有這樣嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)試方法才能達(dá)到理想效果。第6章 驅(qū)鳥器使用說明書驅(qū)鳥器程序采用單片機匯編語言編寫。運用模塊化結(jié)構(gòu)形式。各模塊之間相互獨立又相互關(guān)聯(lián)，低級模塊可以被高級模塊重復(fù)調(diào)用?，F(xiàn)有程序名為：QNQ.AS

36、M，版本號為1.0。程序占用資源如下：30H33H:TO初始值；40H41H:非初次外部中斷時讀T1值；50H51H:初次外部中斷讀T1值；42H43H:10ms的初始值；P1.2為傳感器驅(qū)動信號輸出口；P1.3置低驅(qū)動語音芯片。源程序可在LOPE編譯軟件中打開，點擊“編譯+連接”進(jìn)行編譯連接，生成可執(zhí)行程序QNQ.HEX。然后可利用MEP-300單片機程序燒寫器燒寫程序。具體方法是：將MEP-300單片機程序燒寫器與電腦連接，將一片AT89C51單片機芯片正確插入燒寫器。打開燒寫軟件MP100.EXE，點擊“芯片操作”、“芯片選擇”，然后選擇AT89C51。點擊“HEX”，在彈出的對話框中輸

37、入程序存放路徑，打開QNQ.HEX，點擊“自動操作”、“寫入”，等待寫入操作完畢，取出單片機，插入應(yīng)用電路即可。按照系統(tǒng)連接圖連接正確，將驅(qū)鳥器固定在輸電鐵塔上，用人手模擬飛鳥進(jìn)行測試，保證系統(tǒng)能夠正確工作。定期檢測飛鳥器，保證其工作正常。第7章 驅(qū)鳥器測試分析報告驅(qū)鳥器的測試分析實際上就是對傳感器及后續(xù)電路的測試分析。傳感器的探測范圍不僅與外界環(huán)境的影響有著密切的聯(lián)系，還與外部電磁干擾，硬件電路的運行速度，機殼對傳感器發(fā)射和接收微波的阻礙作用等等有關(guān)。也就是說傳感器的理論探測范圍在實際中不一定能夠達(dá)到，其實際探測范圍的確定需要基于硬件，結(jié)合軟件而設(shè)定。由于傳感器檢測信號檢測到有物體移動時就會

38、產(chǎn)生脈沖，產(chǎn)生的脈沖數(shù)和脈沖的持續(xù)時間與物體的移動速度有關(guān)?？紤]到產(chǎn)生低脈沖會有干擾信號，將一定時間內(nèi)產(chǎn)生三個低脈沖認(rèn)為是有物體移動。而這個時間段的選擇將決定驅(qū)鳥器系統(tǒng)檢測環(huán)節(jié)的靈敏度。靈敏度又直接關(guān)系著傳感器的檢測范圍，如距離和角度。故經(jīng)調(diào)試證明當(dāng)10ms內(nèi)有三個低脈沖時能滿足設(shè)計要求。圖7-1 模擬檢測示意圖為測試本文所設(shè)計程序，將燒寫好程序的單片機插入硬件電路，給電路供電，進(jìn)行如下實驗。在空曠的場地上，將設(shè)計的系統(tǒng)固定在1.5m高度的適當(dāng)位置，以人手模擬飛鳥，檢測一定區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)對飛鳥的檢測性能。測試點如下確定：以系統(tǒng)傳感器為圓心，分別以5m、10m、15m為半徑，在傳感器前方畫出圓弧，以

39、傳感器中心點為起點，垂直傳感器端面畫出直線（作為測試區(qū)域中心線）與三圓弧交點確定為測試點，以傳感器中心點為起點，與測試區(qū)中心線兩邊成30角畫兩條線，與三圓弧交點也確定為測試點，共有9個測試點（如圖7-1所示）。在如圖7-1所示的9個點進(jìn)行測試，測試時人舉起手處于靜止不動，待驅(qū)鳥器沒有驅(qū)鳥操作，晃動手掌（保證其他部位靜止），觀察驅(qū)鳥器有無驅(qū)鳥操作（即有無聽到驅(qū)鳥語音），并記錄。實驗結(jié)果如表7-1所示。表7-1 各測試點結(jié)果列表距離（m）測試點驅(qū)鳥操作（：操作，：未操作）51#2#3#104#5#6#157#8#9#鑒于以上實驗結(jié)果表明，設(shè)計的驅(qū)鳥器系統(tǒng)能夠滿足任務(wù)書所要求的指標(biāo)，能夠精確檢測10

40、m以內(nèi)發(fā)散角度為30的物體動，并啟動語音芯片放音驅(qū)鳥，聲音信號洪亮，可以傳播相當(dāng)遠(yuǎn)的距離，能使周圍鳥類聽到。目前僅僅是在試驗結(jié)果上滿足了要求，下面就從理論上推導(dǎo)一下這一結(jié)論的可行性。由Dopple等式：Fd=2v(Ft/c)CosQ這里 Fd為Dopple頻率（輸出信號頻率），v為目標(biāo)速度，F(xiàn)t為發(fā)射頻率=10.525GHZ，c為光速（3*10 米/秒），Q為物體移動方向與使感器生標(biāo)之間的角度。 由常識可知，鳥類的飛行速度一般超過5m/s，當(dāng)目標(biāo)速度為5m/s，飛行方向與傳感器平行（Q=0）時，帶入各已知置可得Fd=350.85Hz。而實驗驗證10ms內(nèi)有三個低脈沖時的頻率為250Hz，頻率越

41、高越容易檢測，故能檢測到飛鳥靠近飛行。在理論上也同樣滿足要求。另外，還需要考慮驅(qū)鳥器的防雨、防潮、抗震能力，設(shè)計合適的機殼將所需器件、電路裝入其中，以便安裝在高壓鐵塔上。裝入機殼后機殼對傳感器發(fā)射和接受微波也會造成影響，且高壓線路也會對傳感器造成干擾，這就會令傳感器的探測范圍減小或靈敏度降低，因此應(yīng)在實地再做多次調(diào)試和實驗，直到達(dá)到預(yù)期效果。第8章 驅(qū)鳥器項目開發(fā)總結(jié)本設(shè)計目的是要克服傳統(tǒng)驅(qū)鳥器一直持續(xù)驅(qū)鳥的缺點，在閱讀了大量相關(guān)文獻(xiàn)后，研發(fā)出的一種可行的方案，即給其增加檢測裝置。該傳感器是集檢測和定時驅(qū)鳥為一體的新型驅(qū)鳥器，有鳥是驅(qū)鳥器工作，無鳥時不工作。它有效解決了以往因鳥類適應(yīng)驅(qū)鳥器而達(dá)

42、不到驅(qū)鳥效果的問題。此外，它還大大提高了驅(qū)鳥器的語音芯片的工作效率，減少工作時間，延長使用壽命。很明顯檢測系統(tǒng)的傳感器和單片機就得一直工作，但與語音芯片的高功耗相比還是有明顯的優(yōu)勢的。設(shè)計完成了對驅(qū)鳥器的傳感器的放大電路、轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計和調(diào)試，編制單片機程序，實現(xiàn)傳感器驅(qū)動、飛鳥檢測和語音輸出等功能，完成驅(qū)鳥器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。本系統(tǒng)采用微波位移傳感器HB100及后續(xù)電路、單片機AT89C51和ISD2560語音芯片作為本設(shè)計的三個核心模塊。傳感器HB100可以檢測鳥飛來的速度，并將速度信號轉(zhuǎn)換成電信號送給單片機，單片機處理這一信號，看其是否滿足要求，若滿足則驅(qū)動語音芯片ISD2560放音驅(qū)鳥。實

43、驗表明傳感器可以精確檢測到10米范圍內(nèi)的物體移動，并產(chǎn)生相應(yīng)的信號，因此選用的傳感器是可行的。單片機是最常用的，能滿足資源空間的要求。語音芯片選用能滿足語音播放的功能。驅(qū)鳥器的工作原理是微波位移傳感器HB100需要一個頻率為4.7KHZ的脈沖信號驅(qū)動，這個脈沖信號可以通過單片機生成。本設(shè)計才采用單片機P1.2口輸出驅(qū)動脈沖信號，控制三極管給傳感器供電。驅(qū)動后的HB100一直在發(fā)射微波，當(dāng)有鳥飛來時，傳感器接受反射回來的微波，將其頻率信號經(jīng)過后續(xù)放大電路轉(zhuǎn)換成電信號，這一電信號在無鳥飛來時持續(xù)為高電平，檢測到速度時會產(chǎn)生低脈沖。速度達(dá)到5m/s時信號特征是在10ms內(nèi)產(chǎn)生3個低脈沖，此時認(rèn)為有鳥

44、飛來。這一信號線連接到單片機的外部中斷0上（P3.2），通過軟件編程來判斷是否有鳥飛來，若有鳥飛來則置低管腳P1.3,P1.3通過繼電器連接語音芯片ISD2560，從而確定是否放音驅(qū)鳥。P1.3為低電平時，語音芯片放音驅(qū)鳥。通過了軟件調(diào)試，驗證了單片機匯編程序正確運行。程序包括：主程序、定時中斷子程序、外部中斷子程序、計算結(jié)果子程序和語音控制子程序等。能生產(chǎn)驅(qū)動傳感器的脈沖信號，能正確判斷有無物體移動，并啟動語音芯片的放音子程序。通過了驅(qū)鳥器實驗測試，在空曠的場地上，將設(shè)計的系統(tǒng)固定在1.5m高度的適當(dāng)位置，以人手模擬飛鳥，檢測一定區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)對飛鳥的檢測性能。分別選擇了以5m、10m、15m為

45、半徑的三個點做測試，結(jié)果表明整個系統(tǒng)工作良好，能過檢測10米范圍內(nèi)的物體移動，并發(fā)聲驅(qū)鳥，語音芯片聲音洪亮，能傳播相當(dāng)遠(yuǎn)的范圍。檢測傳感器的供電是通過單片機產(chǎn)生的脈沖信號提供的，而單片機的供電是5V的直流電壓，考慮到檢測用的單片機是一直持續(xù)工作的，所以選用容量大的蓄電池給其供電。對設(shè)計的驅(qū)鳥器進(jìn)行了電磁兼容設(shè)計。機殼采用金屬材料，不僅起到屏蔽的作用，還能在實際應(yīng)用中防雨、防潮、防雷電。本此設(shè)計由于條件的限制，尚未在高壓輸電鐵塔上實驗，在高壓輸電鐵塔的強電磁干擾環(huán)境中，該系統(tǒng)的電磁兼容性如何，還需進(jìn)一步研究。結(jié) 論在本次設(shè)計中，通過對當(dāng)前國內(nèi)外同類產(chǎn)品的研究，結(jié)合自己所學(xué)的專業(yè)知識，設(shè)計出一套基

46、于單片機的，可用于輸電鐵塔鳥害防治的驅(qū)鳥器系統(tǒng)。設(shè)計期間通過圖書館、互連網(wǎng)上翻閱了大量的相關(guān)的書籍和論文，完成了對驅(qū)鳥器的傳感器的放大電路、轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計和調(diào)試，編制單片機程序，實現(xiàn)傳感器驅(qū)動、飛鳥檢測和語音輸出等功能，完成驅(qū)鳥器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。本設(shè)計目的是要克服傳統(tǒng)驅(qū)鳥器一直持續(xù)驅(qū)鳥的缺點，給其增加檢測裝置，是集檢測和定時驅(qū)鳥為一體的新型驅(qū)鳥器，即有鳥時驅(qū)鳥器工作，無鳥時不工作。它有效解決了以往因鳥類適應(yīng)驅(qū)鳥器而達(dá)不到驅(qū)鳥效果的問題。此外，它還大大提高了驅(qū)鳥器的語音芯片的工作效率，減少工作時間，延長使用壽命。很明顯檢測系統(tǒng)的傳感器和單片機就得一直工作，但與語音芯片的高功耗相比還是有明顯的優(yōu)勢的

47、。設(shè)計中選用了微波位移傳感器HB100，它是標(biāo)準(zhǔn)的10.525GHz微波Dopple雷達(dá)探測器，該探測器具有如下的優(yōu)點：非接觸探測；受溫度、濕度、噪聲、氣流、塵埃、光線等影響小，能夠適應(yīng)露天大氣環(huán)境；抗射頻干擾能力強；輸出功率小，對人體、鳥類構(gòu)不成危害。經(jīng)試驗驗證，該傳感器能夠在一定精度范圍內(nèi)測出飛鳥的飛行速度，能夠準(zhǔn)確檢測10米內(nèi)有無飛鳥。因此，該傳感器能夠滿足本設(shè)計應(yīng)用。單片機選用常用的AT89C51，采用編程語言編程，按不同的用途分成各個模塊編寫程序，這樣既調(diào)試方便又不易出錯，增強了程序的可讀性、可移植性和可擴展性。單片機的資源利用情況如下：定時器T0,T1，外部中斷INT0；與外設(shè)連接

48、的管腳有P1.2為傳感器驅(qū)動信號輸出口，P1.3置低驅(qū)動語音芯片；內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器使用情況為30H-33H:TO初始值,40H41H:非初次外部中斷時讀T1值,50H51H:初次外部中斷讀T1值,42H43H:10ms的初始值。程序包括：主程序、定時中斷子程序、外部中斷子程序、計算結(jié)果子程序和語音控制子程序等。經(jīng)調(diào)試、實驗，編制的軟件實現(xiàn)了設(shè)計任務(wù)書所規(guī)定的功能和指標(biāo)。數(shù)碼語音芯片選用的是ISD2500系列單片語音錄放集成電路ISD2560，它具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無須專用的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點。錄音時間為60 s，能重復(fù)錄放達(dá)10萬次。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，省去了A/D、D/

49、A轉(zhuǎn)換器。該系統(tǒng)具有運行可靠接、接口簡單等特點。檢測傳感器的供電是通過單片機產(chǎn)生的脈沖信號提供的，而單片機的供電是5V的直流電壓，考慮到檢測用的單片機是一直持續(xù)工作的，所以選用容量大的蓄電池給其供電。通過了軟件調(diào)試，驗證了單片機匯編程序正確運行。程序包括：主程序、定時中斷子程序、外部中斷子程序、計算結(jié)果子程序和語音控制子程序等。能生產(chǎn)驅(qū)動傳感器的脈沖信號，能正確判斷有無物體移動，并啟動語音芯片的放音子程序。通過了驅(qū)鳥器實驗測試，在空曠的場地上，將設(shè)計的系統(tǒng)固定在1.5m高度的適當(dāng)位置，以人手模擬飛鳥，檢測一定區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)對飛鳥的檢測性能。分別選擇了以5m、10m、15m為半徑的三個點做測試，結(jié)果表明整個系統(tǒng)工作良好，能過檢測10米范圍內(nèi)的物體移動，并發(fā)聲驅(qū)鳥，語音芯片聲音洪亮，能傳播相當(dāng)遠(yuǎn)的范圍。對設(shè)計的驅(qū)鳥器進(jìn)行了電磁兼容設(shè)計。機殼采用金屬材料，不僅起到屏蔽的作用，還能在實際應(yīng)用中防雨、防潮、防雷電。本此設(shè)計由于條件的限制，尚未在高壓輸電鐵塔上實驗，在高壓輸電鐵塔的強電磁干擾環(huán)境中，該系統(tǒng)的電磁兼容性如何，還需進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn)1 李功新.輸電線路驅(qū)鳥器的研制J.電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（3）：94-962 宋利民,馬寶山,王