基于热释电器件的鸟探测技术研究硬件部分
毕业设计（论文）中文毕业设计（论文）中文随着我国环境的改善，鸟类的数量和种类也不断增长，这就给我国农业带来了严重问题。农田果园驱鸟技术成为农民们最迫切需要的技术，本课题采用红外探测技术探测鸟类，从而为驱鸟提供便利服务。本文对鸟探测器中使用的热释电技术的理论部分进行研究，研究了热释电效应，菲涅尔透镜，以及热释电传感器的测量原理。设计的鸟探测系统包块51单片机主控电路，系统时钟和复位电路，电源供电路，热释电检测电路，通信电路和显示电路。关键词热释电传感器；51单片机；鸟探测
目录
1 绪论 4
1.1 本文的研究意义 4
1.2 传感器的应用背景 4
1.3 单片机应用技术 4
1.4 基于热释电的鸟探测技术 5
1.5 本设计的研究内容 5
2 热释电鸟探测技术理论研究 5
2.1 热释电效应 5
2.2菲涅尔透镜 6
2.3 热释电传感器测量原理 8
3 热释电鸟探测系统方案设计论证 9
3.1 单片机主控芯片的选择 9
3.2热释电检测部分的选择 10
3.3显示部分的选择 11
3.4 通信接口的选择 12
3.5 系统总体设计方框图 13
4 鸟探测器硬件电路设计 14
4.1 主控电路部分 14
4.2 电源电路部分 17
4.3 系统复位电路部分 18
4.4 时钟晶振电路部分 19
4.5 蜂鸣器电路 20
4.6 热释电红外检测电路 20
4.7 通信接口部分电路 22
4.8 数码显示部分 23
结论 25
致 谢 26
参考文献 27
附录 28
1 绪论
1.1 本文的研究意义
我国农业发达，鸟类啄食农产品导致农产品的减产，成为困扰农民们的一大难题。我国环境保护意识越来越强，环境保护做得非常好，从而使得鸟类得以迅速繁衍。传统驱鸟方法已经疲于应对日益严重的鸟灾，我们应着手研究新型驱鸟技术来加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
以应对。本课题的目的是设计一个鸟的综合探测与驱赶系统。该子课题主要研究基于热释电技术的鸟类探测与驱赶技术。
1.2 传感器的应用背景
传感器是一种将非电物理量转化为电信号的装置。它能感知物理或化学变量的变化，它是根据特定的功率输出，满足信息处理存储的要求，将一种能量转化为另一种能量。传感器是现代信息技术的重要组成部分，可以感知到人类身体无法探测到的物理量，是自动检测和控制技术的关键。在现代化工业生产中，传感器的应用使得产品制作过程更简便，质量更好，能检测制造过程中的各项参数使得机械设备正常工作。离开了传感器，现代工业生产将一蹶不振。
现代科学技术的进步也离不开传感器，例如当我们探索新能源时，传感器可以帮我们接收人类感官无法接受的各种信号（高温高压，超声波，次声波）。一些优秀的传感器可以加快科学的发展，让科研作出进一步突破。只要你细心观察，不难发现传感器已深入到我们生活的方方面面，譬如工业生产，环境保护，海洋探测，生活家具，宇宙探索等。全球对传感器技术异常重视，各国对传感器的研究也在进行着，相信未来会有更好更完美的传感器出现，将带来现代生活的一大变革。
1.3 单片机应用技术
单片机是将中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、各种I/O口和中断系统、定时器/计数器等集成到一起的集成电路芯片。
单片机深入到我们生活的方方面面，我们家里的电视、冰箱、空调、微波炉，出行的汽车、飞机、轮船，医院里的监护仪、呼吸机、超声诊断仪等等这些都用到了单片机技术。单片机体积小、功耗低、运用较灵活、成本较低，能将各种智能控制设备和仪器组合到一起从而一体化。能处理各种复杂到简单的控制任务，性价比较高。它的抗干扰能力较强，能在各种环境中正常工作。
1.4 基于热释电的鸟探测技术
热释电红外传感器是一种红外探测元件，可以探测人体发出的红外线。它可以探测人体的红外辐射，并将红外能量投射到热电元件的表面形成红外成像。
此次课题我研究的是热释电效应下的红外鸟探测技术。工作原理是当鸟进入红外传感器的探测范围，探测器感知到周围温度变化，向单片机输入高电平使得单片机进入工作模式。
探测器可以收集红外辐射并收集在红外传感器上。热电元件接收到红外辐射温度升高，释放电荷。经处理到达报警系统，达到驱鸟的目的。热电单元检测外部辐射，将热信号转换为电信号，然后检测和处理信号。
主要电路包括红外检测部分和单片机控制部分。红外检测部分完成红外信息的采集处理和传送，单片机部分是核心，可以进行功能设定与信息处理处理以达成课题目的。
1.5 本设计的研究内容
1、热释电效应、菲涅尔透镜、热释电技术及原理、以及基于热释电传感器的测量原理。
2、对硬件部分的关键元器件进行选型，分析对比不同的系统方案，择优选择。
3、根据系统的功能要求来对具体的硬件电路进行设计与调试。
2 热释电鸟探测技术理论研究
2.1 热释电效应
如图2.1，当晶体周围温度升高时，晶体的两端会产生数量相同的正负电荷，这种现象被称为热电效应。一般情况下，晶体由于自发极化产生的电荷会被空气中的离子中和，那么电荷的自发极化不会显现出来。当环境温度变化时，晶体中的正负电荷发生变化，晶体表面发生电荷耗尽，电荷损耗与偏振度成正比。
图2.1 热释电效应形成原理
热电体或热电元件是产生热电效应的晶体。热电传感器利用热电效应作为温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或由压电元件组成，元件由两个表面电极组成，当传感器检测到附近有温度变化时，两电极产生电荷，产生微弱电压。如果环境温度是恒定的，传感器就没有输出。如果人体温度和环境温度不同，检测到温度变化，输出信号;如果人们进入检测区域而不移动，那么温度就不会变化，就不会输出信号，传感器适合于监测人类或动物的活动。
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1 绪论 4
1.1 本文的研究意义 4
1.2 传感器的应用背景 4
1.3 单片机应用技术 4
1.4 基于热释电的鸟探测技术 5
1.5 本设计的研究内容 5
2 热释电鸟探测技术理论研究 5
2.1 热释电效应 5
2.2菲涅尔透镜 6
2.3 热释电传感器测量原理 8
3 热释电鸟探测系统方案设计论证 9
3.1 单片机主控芯片的选择 9
3.2热释电检测部分的选择 10
3.3显示部分的选择 11
3.4 通信接口的选择 12
3.5 系统总体设计方框图 13
4 鸟探测器硬件电路设计 14
4.1 主控电路部分 14
4.2 电源电路部分 17
4.3 系统复位电路部分 18
4.4 时钟晶振电路部分 19
4.5 蜂鸣器电路 20
4.6 热释电红外检测电路 20
4.7 通信接口部分电路 22
4.8 数码显示部分 23
结论 25
致 谢 26
参考文献 27
附录 28
1 绪论
1.1 本文的研究意义
我国农业发达，鸟类啄食农产品导致农产品的减产，成为困扰农民们的一大难题。我国环境保护意识越来越强，环境保护做得非常好，从而使得鸟类得以迅速繁衍。传统驱鸟方法已经疲于应对日益严重的鸟灾，我们应着手研究新型驱鸟技术来加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
以应对。本课题的目的是设计一个鸟的综合探测与驱赶系统。该子课题主要研究基于热释电技术的鸟类探测与驱赶技术。
1.2 传感器的应用背景
传感器是一种将非电物理量转化为电信号的装置。它能感知物理或化学变量的变化，它是根据特定的功率输出，满足信息处理存储的要求，将一种能量转化为另一种能量。传感器是现代信息技术的重要组成部分，可以感知到人类身体无法探测到的物理量，是自动检测和控制技术的关键。在现代化工业生产中，传感器的应用使得产品制作过程更简便，质量更好，能检测制造过程中的各项参数使得机械设备正常工作。离开了传感器，现代工业生产将一蹶不振。
现代科学技术的进步也离不开传感器，例如当我们探索新能源时，传感器可以帮我们接收人类感官无法接受的各种信号（高温高压，超声波，次声波）。一些优秀的传感器可以加快科学的发展，让科研作出进一步突破。只要你细心观察，不难发现传感器已深入到我们生活的方方面面，譬如工业生产，环境保护，海洋探测，生活家具，宇宙探索等。全球对传感器技术异常重视，各国对传感器的研究也在进行着，相信未来会有更好更完美的传感器出现，将带来现代生活的一大变革。
1.3 单片机应用技术
单片机是将中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、各种I/O口和中断系统、定时器/计数器等集成到一起的集成电路芯片。
单片机深入到我们生活的方方面面，我们家里的电视、冰箱、空调、微波炉，出行的汽车、飞机、轮船，医院里的监护仪、呼吸机、超声诊断仪等等这些都用到了单片机技术。单片机体积小、功耗低、运用较灵活、成本较低，能将各种智能控制设备和仪器组合到一起从而一体化。能处理各种复杂到简单的控制任务，性价比较高。它的抗干扰能力较强，能在各种环境中正常工作。
1.4 基于热释电的鸟探测技术
热释电红外传感器是一种红外探测元件，可以探测人体发出的红外线。它可以探测人体的红外辐射，并将红外能量投射到热电元件的表面形成红外成像。
此次课题我研究的是热释电效应下的红外鸟探测技术。工作原理是当鸟进入红外传感器的探测范围，探测器感知到周围温度变化，向单片机输入高电平使得单片机进入工作模式。
探测器可以收集红外辐射并收集在红外传感器上。热电元件接收到红外辐射温度升高，释放电荷。经处理到达报警系统，达到驱鸟的目的。热电单元检测外部辐射，将热信号转换为电信号，然后检测和处理信号。
主要电路包括红外检测部分和单片机控制部分。红外检测部分完成红外信息的采集处理和传送，单片机部分是核心，可以进行功能设定与信息处理处理以达成课题目的。
1.5 本设计的研究内容
1、热释电效应、菲涅尔透镜、热释电技术及原理、以及基于热释电传感器的测量原理。
2、对硬件部分的关键元器件进行选型，分析对比不同的系统方案，择优选择。
3、根据系统的功能要求来对具体的硬件电路进行设计与调试。
2 热释电鸟探测技术理论研究
2.1 热释电效应
如图2.1，当晶体周围温度升高时，晶体的两端会产生数量相同的正负电荷，这种现象被称为热电效应。一般情况下，晶体由于自发极化产生的电荷会被空气中的离子中和，那么电荷的自发极化不会显现出来。当环境温度变化时，晶体中的正负电荷发生变化，晶体表面发生电荷耗尽，电荷损耗与偏振度成正比。
图2.1 热释电效应形成原理
热电体或热电元件是产生热电效应的晶体。热电传感器利用热电效应作为温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或由压电元件组成，元件由两个表面电极组成，当传感器检测到附近有温度变化时，两电极产生电荷，产生微弱电压。如果环境温度是恒定的，传感器就没有输出。如果人体温度和环境温度不同，检测到温度变化，输出信号;如果人们进入检测区域而不移动，那么温度就不会变化，就不会输出信号，传感器适合于监测人类或动物的活动。
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