毕业设计（论文）驱鸟器检测系统的总体设计

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1、目 录前 言1第1章 绪 论31.1 鸟类对输电安全的影响31.2 驱鸟器的驱鸟原理31.3 驱鸟器的总体设计4第2章 驱鸟器的硬件设计72.1 单片机系统设计72.1.1 单片机的选择72.1.3传感器选择72.2 系统的硬件接口设计8第3章 驱鸟器飞鸟检测软件设计103.1 软件设计的任务103.2 软件设计的内容103.3 主程序设计103.4 定时器T0中断程序设计123.5 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17第6章 驱鸟器使用说明书24第7章 驱鸟器测试分析报告25第8章 驱鸟器项目开发总结28结 论30参考文献32致 谢34附 录35一、ISD2560内部

2、地址单元寻址35二、功能样机照片36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

3、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

4、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

5、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。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

6、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

7、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：随机的噪音，令鸟类情绪激动（早期的方法）；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

8、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ISD

9、2560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：非接触探测；不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光

10、线等影响，适合恶劣环境；抗射频干扰能力强；输出功率小，对人体构不成危害；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。图1-1 原

11、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

12、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P3.2口为高电平，则以人手模拟飞鸟移动，此时在此检查P3.2口确定其是否有低电平扰动，若无仍是硬件电路的毛病，需再次检查硬件电路直至有有物体移动时P3.2口产生低脉冲。接着查看P1.3口，若程序正确则有物体移

13、动时P1.3口为低电平，P1.3口是语音芯片的片选端，若放音程序和声音程序正确则有物体移动时放音驱鸟。这样一步一步检查，修改，调试直至整个系统能够正常工作。另外，还需要考虑驱鸟器的防雨、防潮、抗震能力，设计合适的机壳将所需器件、电路装入其中，以便安装在高压铁塔上。由于精度需要，传感器HB100H发射微波还会受机壳、环境的影响，因此，实验系统的调试成功并不代表能在实地应用，应用前还得不断的实验。另外检测模块的供电电路需要保障，这里选用蓄电池供电，以保证能有较长的使用寿命。通过以上简单介绍，对驱鸟器系统有了概括的了解。详细介绍见第二、三和第四章节。第2章 驱鸟器的硬件设计2.1 单片机系统设计2.

14、1.1 单片机的选择系统的主机采用传统的AT89C51单片机，由于整个系统的软件不太复杂所以单片机不需要外扩存储器，利用AT89C51单片机的内部资源即可满足要求。语音芯片选择ISD2560芯片。2.1.3传感器选择传感器选用的是微波位移传感器HB100，它的优点这里不再赘述。下面介绍一下它的技术指标。供电：给HB100供电有连续直流供电（CW）模式和脉动供电（PW）模式两种：HB100适应电压范围为5V5。在连续直流供电（CW）模式下工作时典型电流为35mA（典型值）。在低占空比脉冲供电(PW)模式下工作时，推荐给HB100 提供5V、脉冲的宽度在5s30s 之间（典型值为20s）、频率为2

15、4kHz（典型值为2.0kHz）的脉冲供电。310的占空比脉冲供电时平均电流为 1.2mA4mA。脉冲供电电压必须在4.75V5.25V之间，脉冲顶端的平坦度会影响HB100的探测能力。电源电压超过5.25V时，它的可靠性会降低，并可能导致标称频率外的射频输出和该电路永久性损坏。射频输出：在所有推荐工作模式下，HB100的射频功率输出是非常低的，均在对人体构不成任何危害的安全范围内工作。在连续直流供电（CW）模式下工作时，总输出功率小于15mW。输出功率密度在5mm 处为1mW/，1m 处为0.72W/。当在5占空比的脉冲供电模式工作时，功率密度分别减少到50W/和0.036W/。IF输出：当

16、物体在HB100的有效探测范围内以1m/s的速度相对于HB100做径向移动时，HB100的IF输出为72Hz/ ms，IF的脉动输出频率与物体相对径向移动速度成近似线性关系。IF 的输出幅度与物体的大小、距离有关，当一个体重70kg、身高170cm 的测试者在距离HB100 1m处以1m/s 的速度相对HB100 做径向移动时，IF的输出为5mV、72Hz/s 脉动信号，IF的输出幅度与距离的平方成近似反比关系。简单测试方法：连接电源，VCC5VDC，IF连接示波器，示波器在10mV/div （AC）20ms/div档，手在HB100前5cm处做径向移动时，示波器上显示脉动信号幅度在2050m

17、V之间。简单故障判断：HB100的IF输出在焊接的时候很容易被击穿，用万用表的二极管档测量IF对GND和GND对IF的压降，正常时（VIF-GND VGND-IF）分别均在0.25V左右。2.2 系统的硬件接口设计微波位移传感器HB100的放大电路与单片机AT89C51的接口电路如图2-2所示。单片机的复位电路与晶振电路如图2-3所示。语音芯片与单片机的接口电路如图2-4所示。图2-2 HB100及放大电路与单片机接口图2-3 复位及晶振电路图2-4 语音芯片接口电路第3章 驱鸟器飞鸟检测软件设计3.1 软件设计的任务软件设计，即单片机汇编程序的编写，其主要任务是生成一个4.7KHZ的脉冲信号

18、驱动传感器HB100，并与传感器检测信号线连接，以确定是否有鸟飞来。单片机与语音芯片ISD2560连接，当检测到有鸟启动语音芯片驱鸟。单片机的资源利用情况如下：定时器T0、T1，外部中断INT0；与外设连接的管脚有P1.2为传感器驱动信号输出口，P1.3置低驱动语音芯片；内部数据存储器使用情况为30H-33H：TO初始值，,40H41H：非初次外部中断时读T1值，50H51H：初次外部中断读T1值，42H43H：10ms的初始值。本设计的主程序是对所需资源的初始化；定时器T0中断产生4.7KHZ的脉冲信号驱动传感器HB100；外部中断0接检测信号线，通过调用计算子程序确定有无鸟，若有鸟，调用放

19、音子程序使语音芯片放音驱鸟。3.2 软件设计的内容软件包括：主程序，初始化子程序，定时器中断程序，外部中断程序，计算子程序，放音子程序，声音子程序，延时子程序。3.3 主程序设计主程序的任务是将所需要用到的资源初始化，并等待中断。其流程图如图3-1所示。其对应的汇编程序如下：ORG 0000H LJMP MAIN ;复位入口转主程序 ORG 0003H LJMP IINT0 ;转入外部中断0 ORG 000BH LJMP IT0P ;转入T0中断 ORG 0030HMAIN:MOV SP,#60H 图3-1 主程序流程图LCALL PTOM2 ;调用T0,T1初始化程序 MOV R2,#03H

20、 CLR F0 LL2:SETB EA LJMP LL2;T0,INT0初始化PTOM2:MOV TMOD,#11H ;T0定时,T1定时 MOV 30H,#0ECH MOV 31H,#0FFH ;T0启动脉冲为高电平时的初值 MOV 32H,#52H MOV 33H,#0FFH;T0启动脉冲为低电平时的初值 MOV TL0,#52H MOV TH0,#0FFH ;T0赋低电平初值 MOV 42H,#23H MOV 43H,#83H ;42H43H为10ms所用的机器周期数 CLR P1.2 ;输出信号初始化 CLR IT0 ;外部中断0为电平触发模式 SETB EX0 ;开外部中断0 SET

21、B PT0 ;定时器T0为高级中断 CLR PX0 ;外部中断0为低级中断 SETB TR0 SETB ET0 ;开T0定时 SETB TR1 ;T1开始计时 SETB EA ;开中断 RET其中定时器T0中断的优先级高于外部中断0的，以保证传感器HB100的驱动信号不受干扰，从而传感器能持续工作。3.4 定时器T0中断程序设计定时器T0是给微波位移传感器HB100提供驱动信号的，其流程图如图3-2所示。其程序设计如下：;驱动传感器 IT0P:PUSH PSW ;现场保护 CLR EA CLR TR0 ;关T0中断 MOV A,32H MOV R0,#30H XCH A,R0 MOV 32H,

22、A MOV TL0,A MOV A,33H INC R0 XCH A, R0 MOV A,33H MOV TH0,A ;交换T0定时高低电平初值 CPL P1.2 ;交换输出脉冲高低电平 图3-2 T0中断流程图 CLR TF0 ;置0T0溢出标志 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA;开T0中断 POP PSW RETI3.5 外部中断0中断程序设计 图3-3 外部中断0中断流程图 图3-4 计算子程序流程图 外部中断0为电平触发方式，当它的管脚P3.2为低电平时中断，进入中断程序，通过计算子程序计算在10ms内有是否有三个以上低脉冲，即是否在10ms内有是否有三次外部中断，若

23、是，则清零管脚P1.3，选中语音芯片ISD2560，调用放音子程序，放音驱鸟。此处定时器T1起到计时的作用，每次非初次外部中断到来的时间减去初次外部中断的时间之差与10ms相比，从而使外部中断次数有了时间的限制。其流程图如图3-3、图3-4所示。相应程序如下：;检测 IINT0:CLR EA PUSH PSW;现场保护 CJNE R2,#03H,L1;初次外部中断的T1值放50H 51H MOV 50H,TH1 MOV 51H,TL1 L1:MOV 40H,TH1;非初次外部中断的T1值放入40H 41H MOV 41H,TL1 LCALL JISUAN;调用计算子程序 JB F0,L2;超过

24、10ms跳出 DJNZ R2,L2;不是第三次中断则跳出 CLR FY;置0放音标志 LCALL FYIN;调用放音子程序 LCALL DELAY ;调用延时子程序 SETB FY;关闭放音标志 MOV R2,#03H;R2赋初值 L2:CLR F0;初始化10ms标志 SETB EX0;允许外部中断0中断 POP PSW RETI;计算子程序 JISUAN:CLR C MOV A,41H SUBB A,51H MOV 41H,A MOV A,40H SUBB A,50H MOV 40H,A;非初次外部中断时间减去初次外部中断时间结果放入40H41H CLR C MOV A,41H SUBB

25、A,43H MOV A,40H SUBB A,42H;两次中断时间差与10ms比较 JC L4;不超过10ms则跳转 SETB F0;超过10ms置高10ms标志 MOV R2,#03H;R2赋初值 L4:RET第4章 驱鸟器语音输出软件设计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60 s，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。语音芯片ISD2560放音时，根据需播放的语音内容，找到相应的语音段起始地址，并

26、通过口线送出。再将P/R端设为高电平，PD端设为低电平，并让/CE端产生一负脉冲启动放音，这时单片机只需等待ISD2560的信息结束信号，即/EOM的产生。信号为一负脉冲，在负脉冲的上升沿，该段语音才播放结束，所以单片机必须要检测到/EOM的上升沿才能播放第二段，否则播放的语音就不连续，而且会产生啪啪声，这一点在编制软件时一定要注意。另语音芯片ISD2560的地址分配表见附录1。驱鸟其软件程序采用单片机汇编语言编写，运用模块化结构形式。各模块之间相互独立又相互关联，低级模块可以被高级模块重复调用，这样既节省内存空间又便于程序的编制及维护。语音芯片选中后，当满足有鸟飞来的条件时开始放音驱鸟，其放

27、音子程序和声音子程序及延时子程序的流程图如图4-1，图4-2，图4-3所示。;放音子程序 FYIN:SETB P2.5 ;置放音标志位 MOV P0,#00H ;初始化放音开始地址 CLR P2.6 CLR P2.7 MOV R1,#0 LOOP1:JB FY,LOOP1 ;是否允许放音 LCALL PLAY RETPLAY:INC R1 图4-1 放音子程序流程图 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录音INC R1 PL1:CJNE R1,#2,PL2 MOV P0,#20H ;送字段

28、2起始地址CLR P2.6 CLR P2.7 LCALL SOUND ;放字段2录音 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录音 INC R1 PL3:CJNE R1,#4,PL4 MOV P0,#60H ;送字段4起始地址 CLR P2.6 CLR P2.7 LCALL SOUND ;放字段4录音 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录音

29、 INC R1 PL5:CJNE R1,#6,OUT OUT:RET SOUND:CLR P2.2 ;选中语音芯片,开始放音 NOP NOP LOOP2:JNB P2.4,LOOP2 ;是否到达放音结束标志位 SETB P2.2 ;到结束标志位后结束放音 图4-2 延时子程序流程图 图4-3 声音子程序流程图 RET;延时子程序 DELAY:MOV 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 驱鸟器软件系统调试驱鸟器的软件设计即单片机汇编语言，是通过编写

30、、修改、调试一步步达到任务书要求的。源程序可在LOPE编译软件中打开，点击“编译+连接”进行编译连接，生成可执行程序QNQ.HEX。然后可利用MEP-300单片机程序烧写器烧写程序。具体方法是：将MEP-300单片机程序烧写器与电脑连接，将一片AT89C51单片机芯片正确插入烧写器。打开烧写软件MP100.EXE，点击“芯片操作”、“芯片选择”，然后选择AT89C51。点击“HEX”，在弹出的对话框中输入程序存放路径，打开QNQ.HEX，点击“自动操作”、“写入”，等待写入操作完毕，取出单片机，插入应用电路即可。源程序包括主程序，初始化子程序，定时中断程序，外部中断程序，计算子程序，放音子程序

31、，声音子程序和延时子程序。除了主程序外每一个程序都可以单独调试，这样一块块的调试更方便且不易出错。定时中断程序的作用是产生驱动传感器的脉冲方波，通过P1.2口语传感器连接，因此最优的调试方法是将该程序烧写入单片机接入电路后，看P1.2口是否输出为脉冲信号即可。这里莫忘在中断返回前清零定时器溢出标志位TF0。计算子程序和延时子程序都可以在LOPE编译软件的特殊功能寄存器窗口、输入输出窗口和内部存储器窗口的数值变化中的到调试，这样可以避免算错数和延时进入死循环。放音子程序和声音子程序通过语音芯片可得到调试。外部中断程序的作用是检测是否有物体移动。将所有程序编译成功后烧写进单片机，并连接硬件电路，开

32、始调试。首先检查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P3.2口为高电平，则以人手模拟飞鸟移动，此时在此检查P3.2口确定其是否有低电平扰动，若无仍是硬件电路的毛病，需再次检查硬件电路直至有有物体移动时P3.2口产生低脉冲。接着查看P1.3口，若程序正确则有物体移动时P1.3口为低电平，P1.3口是语音芯片的片选端，若放音程序和声音程序正确则有物体移动时放音驱鸟。这样一步一步检查，修改，调试直至整个系统能够正常工作

33、。驱鸟器的测试分析实际上就是对传感器及后续电路的测试分析。由于传感器检测信号检测到有物体移动时就会产生脉冲，产生的脉冲数和脉冲的持续时间与物体的移动速度有关。考虑到产生低脉冲会有干扰信号，将一定时间内产生三个低脉冲认为是有物体移动。而这个时间段的选择将决定驱鸟器系统检测环节的灵敏度。灵敏度又直接关系着传感器的检测范围，如距离和角度。分别将传感器放大电路出来的信号定为5ms、10ms、20ms内有三个低脉冲时认为有物体移动，经上面的调试过程调试证明当10ms内有三个低脉冲时能检测到10m内角度为30度的范围内的物体移动，满足设计要求。而5ms时灵敏度太低，只能检测到3m范围内的物体移动，20ms

34、时，灵敏度太高，有风就认为是有鸟，这样就会导致语音芯片一直播音驱鸟，不能起到驱鸟效果。故将P3.2口的检测信号定为10ms内有三个低脉冲时认为有物体移动。另外应考虑定时中断与外部中断的优先级，因为定时器中断是产生传感器的驱动信号的，传感器不停的工作，因此驱动信号不能受打断，应将定时器中断设置为高优先级的中断。刚上电时，由于传感器的初始状态不定，和此时硬件电路运行速度达不到，所以在刚开始的10秒钟内整个系统不能正常检测和发音。10秒钟后，系统能正常检测有无物体移动，并放音驱鸟。实验表明，设计成的驱鸟器满足以上各个调试阶段的要求，能够准确检测10米范围内的物体移动，语音播放声音洪亮，能传播相当远的

35、距离，能起到驱鸟的效果。由于整个系统各个部分工作相互联系，其中一个环节出错将导致整个系统的瘫痪，因此调试过程中应该认真细心，不放过每一个细节。只有这样严谨的调试方法才能达到理想效果。第6章 驱鸟器使用说明书驱鸟器程序采用单片机汇编语言编写。运用模块化结构形式。各模块之间相互独立又相互关联，低级模块可以被高级模块重复调用。现有程序名为：QNQ.ASM，版本号为1.0。程序占用资源如下：30H33H:TO初始值；40H41H:非初次外部中断时读T1值；50H51H:初次外部中断读T1值；42H43H:10ms的初始值；P1.2为传感器驱动信号输出口；P1.3置低驱动语音芯片。源程序可在LOPE编译

36、软件中打开，点击“编译+连接”进行编译连接，生成可执行程序QNQ.HEX。然后可利用MEP-300单片机程序烧写器烧写程序。具体方法是：将MEP-300单片机程序烧写器与电脑连接，将一片AT89C51单片机芯片正确插入烧写器。打开烧写软件MP100.EXE，点击“芯片操作”、“芯片选择”，然后选择AT89C51。点击“HEX”，在弹出的对话框中输入程序存放路径，打开QNQ.HEX，点击“自动操作”、“写入”，等待写入操作完毕，取出单片机，插入应用电路即可。按照系统连接图连接正确，将驱鸟器固定在输电铁塔上，用人手模拟飞鸟进行测试，保证系统能够正确工作。定期检测飞鸟器，保证其工作正常。第7章 驱鸟

37、器测试分析报告驱鸟器的测试分析实际上就是对传感器及后续电路的测试分析。传感器的探测范围不仅与外界环境的影响有着密切的联系，还与外部电磁干扰，硬件电路的运行速度，机壳对传感器发射和接收微波的阻碍作用等等有关。也就是说传感器的理论探测范围在实际中不一定能够达到，其实际探测范围的确定需要基于硬件，结合软件而设定。由于传感器检测信号检测到有物体移动时就会产生脉冲，产生的脉冲数和脉冲的持续时间与物体的移动速度有关。考虑到产生低脉冲会有干扰信号，将一定时间内产生三个低脉冲认为是有物体移动。而这个时间段的选择将决定驱鸟器系统检测环节的灵敏度。灵敏度又直接关系着传感器的检测范围，如距离和角度。故经调试证明当1

38、0ms内有三个低脉冲时能满足设计要求。图7-1 模拟检测示意图为测试本文所设计程序，将烧写好程序的单片机插入硬件电路，给电路供电，进行如下实验。在空旷的场地上，将设计的系统固定在1.5m高度的适当位置，以人手模拟飞鸟，检测一定区域内系统对飞鸟的检测性能。测试点如下确定：以系统传感器为圆心，分别以5m、10m、15m为半径，在传感器前方画出圆弧，以传感器中心点为起点，垂直传感器端面画出直线（作为测试区域中心线）与三圆弧交点确定为测试点，以传感器中心点为起点，与测试区中心线两边成30角画两条线，与三圆弧交点也确定为测试点，共有9个测试点（如图7-1所示）。在如图7-1所示的9个点进行测试，测试时人

39、举起手处于静止不动，待驱鸟器没有驱鸟操作，晃动手掌（保证其他部位静止），观察驱鸟器有无驱鸟操作（即有无听到驱鸟语音），并记录。实验结果如表7-1所示。表7-1 各测试点结果列表距离（m）测试点驱鸟操作（：操作，：未操作）51#2#3#104#5#6#157#8#9#鉴于以上实验结果表明，设计的驱鸟器系统能够满足任务书所要求的指标，能够精确检测10m以内发散角度为30的物体动，并启动语音芯片放音驱鸟，声音信号洪亮，可以传播相当远的距离，能使周围鸟类听到。目前仅仅是在试验结果上满足了要求，下面就从理论上推导一下这一结论的可行性。由Dopple等式：Fd=2v(Ft/c)CosQ这里 Fd为Dopp

40、le频率（输出信号频率），v为目标速度，Ft为发射频率=10.525GHZ，c为光速（3*10 米/秒），Q为物体移动方向与使感器生标之间的角度。 由常识可知，鸟类的飞行速度一般超过5m/s，当目标速度为5m/s，飞行方向与传感器平行（Q=0）时，带入各已知置可得Fd=350.85Hz。而实验验证10ms内有三个低脉冲时的频率为250Hz，频率越高越容易检测，故能检测到飞鸟靠近飞行。在理论上也同样满足要求。另外，还需要考虑驱鸟器的防雨、防潮、抗震能力，设计合适的机壳将所需器件、电路装入其中，以便安装在高压铁塔上。装入机壳后机壳对传感器发射和接受微波也会造成影响，且高压线路也会对传感器造成干扰，

41、这就会令传感器的探测范围减小或灵敏度降低，因此应在实地再做多次调试和实验，直到达到预期效果。第8章 驱鸟器项目开发总结本设计目的是要克服传统驱鸟器一直持续驱鸟的缺点，在阅读了大量相关文献后，研发出的一种可行的方案，即给其增加检测装置。该传感器是集检测和定时驱鸟为一体的新型驱鸟器，有鸟是驱鸟器工作，无鸟时不工作。它有效解决了以往因鸟类适应驱鸟器而达不到驱鸟效果的问题。此外，它还大大提高了驱鸟器的语音芯片的工作效率，减少工作时间，延长使用寿命。很明显检测系统的传感器和单片机就得一直工作，但与语音芯片的高功耗相比还是有明显的优势的。设计完成了对驱鸟器的传感器的放大电路、转换电路的设计和调试，编制单片

42、机程序，实现传感器驱动、飞鸟检测和语音输出等功能，完成驱鸟器系统结构设计。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，

43、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，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。通过了软件调试，验证了单片机

44、汇编程序正确运行。程序包括：主程序、定时中断子程序、外部中断子程序、计算结果子程序和语音控制子程序等。能生产驱动传感器的脉冲信号，能正确判断有无物体移动，并启动语音芯片的放音子程序。通过了驱鸟器实验测试，在空旷的场地上，将设计的系统固定在1.5m高度的适当位置，以人手模拟飞鸟，检测一定区域内系统对飞鸟的检测性能。分别选择了以5m、10m、15m为半径的三个点做测试，结果表明整个系统工作良好，能过检测10米范围内的物体移动，并发声驱鸟，语音芯片声音洪亮，能传播相当远的范围。检测传感器的供电是通过单片机产生的脉冲信号提供的，而单片机的供电是5V的直流电压，考虑到检测用的单片机是一直持续工作的，所以

45、选用容量大的蓄电池给其供电。对设计的驱鸟器进行了电磁兼容设计。机壳采用金属材料，不仅起到屏蔽的作用，还能在实际应用中防雨、防潮、防雷电。本此设计由于条件的限制，尚未在高压输电铁塔上实验，在高压输电铁塔的强电磁干扰环境中，该系统的电磁兼容性如何，还需进一步研究。结 论在本次设计中，通过对当前国内外同类产品的研究，结合自己所学的专业知识，设计出一套基于单片机的，可用于输电铁塔鸟害防治的驱鸟器系统。设计期间通过图书馆、互连网上翻阅了大量的相关的书籍和论文，完成了对驱鸟器的传感器的放大电路、转换电路的设计和调试，编制单片机程序，实现传感器驱动、飞鸟检测和语音输出等功能，完成驱鸟器系统结构设计。本设计目

46、的是要克服传统驱鸟器一直持续驱鸟的缺点，给其增加检测装置，是集检测和定时驱鸟为一体的新型驱鸟器，即有鸟时驱鸟器工作，无鸟时不工作。它有效解决了以往因鸟类适应驱鸟器而达不到驱鸟效果的问题。此外，它还大大提高了驱鸟器的语音芯片的工作效率，减少工作时间，延长使用寿命。很明显检测系统的传感器和单片机就得一直工作，但与语音芯片的高功耗相比还是有明显的优势的。设计中选用了微波位移传感器HB100，它是标准的10.525GHz微波Dopple雷达探测器，该探测器具有如下的优点：非接触探测；受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响小，能够适应露天大气环境；抗射频干扰能力强；输出功率小，对人体、鸟类构不成危害

47、。经试验验证，该传感器能够在一定精度范围内测出飞鸟的飞行速度，能够准确检测10米内有无飞鸟。因此，该传感器能够满足本设计应用。单片机选用常用的AT89C51，采用编程语言编程，按不同的用途分成各个模块编写程序，这样既调试方便又不易出错，增强了程序的可读性、可移植性和可扩展性。单片机的资源利用情况如下：定时器T0,T1，外部中断INT0；与外设连接的管脚有P1.2为传感器驱动信号输出口，P1.3置低驱动语音芯片；内部数据存储器使用情况为30H-33H:TO初始值,40H41H:非初次外部中断时读T1值,50H51H:初次外部中断读T1值,42H43H:10ms的初始值。程序包括：主程序、定时中断

48、子程序、外部中断子程序、计算结果子程序和语音控制子程序等。经调试、实验，编制的软件实现了设计任务书所规定的功能和指标。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60 s，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。检测传感器的供电是通过单片机产生的脉冲信号提供的，而单片机的供电是5V的直流电压，考虑到检测用的单片机是一直持续工作的，所以选用容量大的蓄电池给其供电。通过了软件调试，验证了单片机汇编程序正确运行。程序包

49、括：主程序、定时中断子程序、外部中断子程序、计算结果子程序和语音控制子程序等。能生产驱动传感器的脉冲信号，能正确判断有无物体移动，并启动语音芯片的放音子程序。通过了驱鸟器实验测试，在空旷的场地上，将设计的系统固定在1.5m高度的适当位置，以人手模拟飞鸟，检测一定区域内系统对飞鸟的检测性能。分别选择了以5m、10m、15m为半径的三个点做测试，结果表明整个系统工作良好，能过检测10米范围内的物体移动，并发声驱鸟，语音芯片声音洪亮，能传播相当远的范围。对设计的驱鸟器进行了电磁兼容设计。机壳采用金属材料，不仅起到屏蔽的作用，还能在实际应用中防雨、防潮、防雷电。本此设计由于条件的限制，尚未在高压输电铁塔上实验，在高压输电铁塔的强电磁干扰环境中，该系统的电磁兼容性如何，还需进一步研究。30