音效驱鸟器电路设计毕业设计

毕 业 设 计（论文）题目： 音效驱鸟器电路设计 系部：专业：班级：姓名：指导教师：XX职业技术学院毕 业 设 计（论 文）任 务 书开始日期：2013 年 11 月22 日 完成日期：2013 年 11 月 28 日 答辩日期：2013 年 11 月 30 日 1、设计目的 考核学生对本专业知识的掌握和应用2、设计题目 音效驱鸟器电路设计3、设计内容和要求内容: 采用微波位移传感器HB100及后续电路、单片机AT89C51和ISD2560语音芯片作为本设计的三个核心模块，制造一个能发出声音的音效驱鸟器，用来驱逐停落在电线上的鸟类，以此来确保电路的输电安全。4、设计报告要求 （1） 设计使用的PLC和外围器件选择与器件介绍。（2） 分析控制要求，绘制系统电路图（3） 确定输入输出设备以及接点分配。（4） 画出程序流程图和梯形图。（5） 实验室检测与调试（6）写出设计体会与建议. 毕 业 设 计 （论 文）进 度 计 划 表日期工作内容执行情况指导教师签字11月22日11月23日-了解设计要求，查阅资料11月23日11月24日元器件选型，绘制各分电路图11月24日11月25日设计总电路图，说明工作过程11月25日11月26日总结设计中的问题，得出结论 11月26日11月27日撰写论文及准备答辩 11月27日11月28日论文打印11月30日论文答辩教师对进度计划实施情况总 评签名 年 月 日 24XX职业技术学院毕业论文 目录目录- 1 -前  言- 1 -第1章 绪  论- 3 -§1.2  驱鸟器的驱鸟原理 - 3 -§1.3  驱鸟器的总体设计 - 4 -第2章 驱鸟器的硬件设计- 6 -§2.1.1 单片机的选择 - 6 -§2.1.2传感器选择 - 6 -§2.2 系统的硬件接口设计- 6 -第3章 驱鸟器飞鸟检测软件设计- 9 -§3.1软件设计的任务 - 9 -§3.2软件设计的内容 - 9 -§3.3主程序设计 - 9 -§3.4  定时器T0中断程序设计 - 11 -§3.5  外部中断0中断程序设计- 13 -第4 章 驱鸟器语音输出软件设计  - 16 -第5章 驱鸟器软件系统调试- 20 -结  论- 22 -参考文献- 23 -附 录- 24 -ISD2560内部地址单元寻址 - 24 -前  言随着工农业生产的迅速发展和社会用电需求的不断提高，人们对输电线路供电可靠性的要求越来越高，但值得注意的是鸟类的生息繁衍条件逐年得到改善，由于鸟类活动引起的输电线路跳闸事故近几年却有不断增多的趋势。鸟害故障已成为电力线路的频发性故障之一。因此，如何降低鸟类活动对输电线和变电站电力设备危害已成为世界性的课题。 鸟类对电力线路的危害主要表现在：(1)鸟类筑巢，口叼树枝，铁丝在空中往返飞行，当树枝等掉落在线路导线间或反搭在导线与横担上就会造成短路事故；杆塔上鸟巢被风吹散亦会造成类似情况，引起短路事故。(2)较大鸟类在导线间飞行，争斗可能导致相间短路。(3)鸟粪污染瓷裙，或稀粪沿瓷瓶下流时可能会造成闪络。 随着人类对自然生态环境保护意识的加强，鸟类的繁衍数量逐渐增多，活动范围也日趋扩大。而随着电网建设的快速发展，必然会破坏鸟类的自然栖息环境，如何因势利导，达到人类和鸟类的和谐相处，是我们目前应该研究的一个新课题。因此，对于输电线路的防鸟害，应该从研究鸟的种群分布、生活习性及规律、迁徙特点等入手，有意识地去引导鸟类适应新的环境，这样才能使得鸟类有了新的栖息地而不去危害线路。同时，随着鸟类适应能力的增强，各种防鸟害措施需不断更新使用，才能收到好的效果。 虽然现今随着鸟害对工农业及人们日常生活的危害的不断加大，市面上涌现出了各种各样价位不同用处不同的驱鸟器，比如超声波驱鸟器、语音驱鸟器、太阳能驱鸟器等等。这些五花八门的驱鸟器在一定时间内还是能起到明显的驱鸟效果的，但是时间长了，鸟类就会适应驱鸟器的存在，继续危害正常生产和生活，而此时驱鸟器也就失效了。鉴于这方面原因，本设计为基于飞鸟检测系统的语音驱鸟器，即设计驱鸟器，实时检有无测到有鸟飞来时才开启驱鸟，没鸟飞来时不驱鸟，从而解决鸟类的适应问题。 该检测系统用微波位移传感器检测一定范围的物体移动速度，输出信号经过后续电路调理后，送给单片机，单片机分析、计算并判断是否有鸟飞来、当确定有鸟则启动驱鸟器的语音驱鸟。 本文第一章主要介绍了驱鸟器检测系统的总体设计，概述其设计思想及方案。第二章是驱鸟器检测系统的硬件设计，列出了相应的电路连接图。第三章是软件设计，具体详细的介绍了如何检测是否有鸟飞来，如何驱动驱鸟器的语音芯片的单片机汇编语言程序。 本设计在进行过程中，得到了河南科技大学机电工程学院测控技术与仪器教研室老师们的大力支持和帮助。在这里要特别感谢指导老师尚振东老师给予的指导和谆谆教诲，没有他的指导和教诲，我的设计是不可能按时完成的。 第1章 绪  论  §1.1  鸟类对输电安全的影响   输电线路的研究主要包括杆塔塔型、线路外绝缘、电场分布的计算、导线的布置方式等课题。近年来出现了一些新的研究领域如静电感应、可听噪音、无线电干扰等，为抵御和防止自然灾害对输电线路所造成的事故又形成了防雷、防污、防冰等三大课题。输电线路的安全运行对于保证向用户不间断地供电至关重要。目前输电线路的鸟害事故己成为影响输电线路安全运行的一大隐患，越来越引起电力部门的重视。鸟害包括鸟啄食绝缘子、鸟排泄粪便及鸟筑巢所引起的绝缘子闪络、线路跳闸等。 目前国内的防鸟害措施主要有在线路杆塔上安装警鸟用的风车、恐怖眼，挂小红旗，安装防鸟刺等。目前国外的研究发现，利用鸟类遇难报警或垂死前的鸣叫、求救等鸟类物种中特有的，并具有遗传共性的、富有生物学意义的鸣叫声制成的驱鸟器驱鸟效果最好。因此出现了市面上热卖的声音驱鸟器，把鸟类遇难报警或垂死前的鸣叫、求救等的声音录制在数码芯片内，安装在输电线路铁塔上驱鸟。然而虽然这类驱鸟器在一定时间内起到了明显的驱鸟效果，但是鸟类是有灵性的动物，久而久之，它们能识别这一骗局，从新肆意妄为，危害输电电路。鉴于此方面原因，此次设计的驱鸟器增加了飞鸟检测装置，解决鸟类识别、适应的问题。 §1.2  驱鸟器的驱鸟原理  本设计采用的是语音驱鸟器，即电子声音驱鸟器。它是利用声音进行驱鸟，大大降低了鸟类的危害。目前有两种播放电子合成声音进行驱鸟的设备：a.随机的噪音，令鸟类情绪激动（早期的方法）；b.模仿、复制不同种类鸟类的哀鸣或其天敌的叫声进行驱鸟。 早期的电子声音驱鸟器会产生让鸟类感到难受和不安感的噪音，在某些案例中，掠食的鸟们由于不能和同伴们交流令它们感到恐慌和不舒服，于是便飞走了。这种方法效果不错。    新一代的电子声音驱鸟器利用数字技术产生不同种类鸟的哀鸣，这种声音集成在数字芯片上，会对同类的鸟造成恐吓作用，另外，这种声音还可以把他们的天敌吸引过来，同时把过路的鸟类吓走。新一代的声音驱鸟器的分贝小，而且不同于早期的噪音驱鸟方法，更不会造成扰民影响了。    本次设计正式基于新一代声音驱鸟器的基础上，增加了检测装置，有鸟过来时才驱鸟，从而达到更好的驱鸟效果。  §1.3  驱鸟器的总体设计  由于鸟害对输电线路的危害会造成大面积的停电，严重影响到了工农业生产和人们的日常生活，且这种趋势卒年增加，而现有的驱鸟器不能解决鸟类的适应问题，故研发出新型的能检测到有无鸟存在的驱鸟器迫在眉睫。 本系统采用微波位移传感器HB100及后续电路、单片机AT89C51和ISD2560语音芯片作为本设计的三个核心模块。传感器HB100可以检测鸟飞来的速度，并将速度信号转换成电信号送给单片机，单片机处理这一信号，看其是否满足要求，若满足则驱动语音芯片ISD2560放音驱鸟。实验表明传感器可以精确检测到10米范围内的物体移动，并产生相应的信号，因此选用的传感器是可行的。单片机是最常用的，能满足资源空间的要求。语音芯片选用能满足语音播放的功能。 驱鸟器智能系统主要由两个部分组成，既硬件和软件。硬件由传感器及其后续处理电路、语音芯片电路、电源及复位电路和单片机等组成，在此不多做介绍。系统的软件采用模块化程序设计思想，整个软件系统由主程序、驱动程序、计算子程序、放音子程序、延时子程序等组成。微波位移传感器HB100是标准的10.525GHz微波多普勒雷达探测器，这种探测方式与其它探测方式相比具有如下的优点：a.非接触探测；b.不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境；c.抗射频干扰能力强；d.输出功率小，对人体构不成危害；e.远距离：探测范围超过20米。系统的主机采用传统的AT89C51单片机。数码语音芯片选用的是ISD2500系列单片语音录放集成电路ISD2560，它具有抗断电、音质好，使用方便，无须专用的开发系统等优点。录音时间为60s，能重复录放达10万次。芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，省去了A/D、D/A转换器。该系统具有运行可靠接、接口简单、等特点，系统的框图见图1-1。由图1-1可以看出，该系统硬件接口方便。整个系统的供电电压为5V。复位电路在系统的开机时提供复位信号，ISD2560通过地址总线与单片机进行连接。 传感器放大电路芯片ISD2560单片机AT89C51复位电路电源 1-1原理框图系统的工作原理是微波位移传感器HB100需要一个频率为4.7KHZ的脉冲信号驱动，这个脉冲信号可以通过单片机生成。本设计才采用单片机P1.2口输出驱动脉冲信号，控制三极管给传感器供电。驱动后的HB100一直在发射微波，当有鸟飞来时，传感器接受反射回来的微波，将其频率信号经过后续放大电路转换成电信号，这一电信号在无鸟飞来时持续为高电平，检测到速度时会产生低脉冲。速度达到5m/s时信号特征是在10ms内产生3个低脉冲，如图1-2所示，此时认为有鸟飞来。这一信号线连接到单片机的外部中断0上（P3.2），通过软件编程来判断是否有鸟飞来，若有鸟飞来则置低管脚P1.3,P1.3通过继电器连接语音芯片ISD2560，从而确定是否放音驱鸟。P1.3为低电平时，语音芯片放音驱鸟。  图1-2  有飞鸟时放大器输出信号  调试时设计过程的一个极其重要的环节，调试过程应逐步进行，先检查P1.2口是否产生脉冲信号驱动传感器，若无则在此认真检查定时中断程序。在驱动传感器成功的条件下，检查外部中断0的接口P3.2口，没有物体移动时该端应为高电平，若不对则可能是硬件电路哪里出了故障，此时应检查修改硬件电路。若