超声波驱鸟器旋转云台及控制部分
毕业设计（论文）中文毕业设计（论文）中文超声波驱鸟器是利用单片机设计、制造的一种超低功耗的超声波发生系统。由它发出的超声波刺激鸟类的神经系统，破坏鸟类的生存环境，从而远离超声波覆盖的范围。超声波驱鸟模块和角位置传感器安装于云台，通过云台达到预定位，发出强力超声波对其进行驱赶。本文对旋转云台的原理、结构、技术指标进行学习和概述，对控制云台的步进电机的结构和驱动控制的原理进行概述，同时研究了激光器和超声波电源的开关电源控制方法。设计旋转云台和控制部分的电路，包括以AT89C51单片机为核心的时钟模块，复位模块，步进电机驱动模块，液晶显示模块，按键控制模块和继电器控制开关电源模块。设计旋转云台和控制部分软件程序流程，并在Protues中进行相关的研究仿真。关键词超声波驱鸟；旋转云台；AT89C51；Protues
目 录
1 引言 1
1.1 选题背景与意义 1
1.2云台的发展与应用 1
1.3 课题主要研究内容 2
2 旋转云台及控制部分的理论概述 2
2.1 旋转云台概述 2
2.2步进电机控制 5
2.3继电器开关控制 7
3 旋转云台及控制的硬件设计 8
3.1总体设计框图 8
3.2 AT89C51单片机 9
3.3时钟电路模块 10
3.4复位电路模块 11
3.5步进电机驱动模块 12
3.6液晶显示模块 14
3.7 按键控制模块 15
3.8继电器开关电源模块 16
4 软件流程设计以及Protues相关仿真 17
4.1 主程序程序流程 17
4.2 LCD显示程序 18
4.3延时程序 19
4.4按键软件消抖 20
4.5 Protues程序仿真 20
总 结 25
致 谢 26
参考文献 27
附 录一 28
电路设计原理图 28
附录二 29
程序代码： 29
1 引言
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1.1 选题背景与意义
近几年来，因城市生态条件的逐步改善和人们保护生态化境的意识越来越高，鸟类种群数量明显增加，鸟类数量也越来越多。但是鸟类的大量出现也带来了很多问题甚至严重的安全灾难，在航空领域，因为飞鸟撞击飞机造成的航空灾难比比皆是；在农、林业领域，飞鸟损害树木嫩芽、果实造成的经济损失累以数亿计。鸟类不仅破坏了果园内果实的外观使其腐烂，带来了很多潜在的疾病危害。更加影响了水果的产量和销售量，大量水果被损害，给果农带来了大量的经济损失，也不利于水果产业的生产与发展。不仅是水果，大量的露地栽培的农作物和酿酒品种都容易收到鸟类的侵袭。
为了避免鸟害事故的发生研究了很多资料，有很多种驱鸟方式比如化学方法撒农药，人工方法，物理方法等。化学方法不利于农作物生长和人体健康，人工方法耗费时间和劳动力，生产成本大大提高。所以选择超声波驱鸟器，这是一种物理方法。通过超声波刺激破坏鸟类的神经和生理系统。超声波的输出频率在20000Hz以上，人耳是听不到的，对人的身体健康是不会有影响的，也不会造成环境污染等问题。
又因为有很多种不同鸟类，鸟从各个不同方向侵袭农场，机场等场所。所以超声波的防护范围必须覆盖一个很大的区域，并且需要连续不断的发射超声波。根据这个要求，必须要用到旋转云台，它可以上下旋转，左右旋转，覆盖各个方位，能有效的达到全面驱鸟的目的。
1.2 云台的发展与应用
云台刚设计出来是作为安装和固定摄像机的支撑设备。在航拍兴起之前，云台主要指的是用于三脚架和单反相机直接连接的机械构件，主要用于固定相机，使得相机可以进行空间内的多角度（通常是三轴）调节。为满足航拍需要，在一般的军用固定翼飞机上，大多数是固定式航拍云台，垂直面向地面拍摄，没有运动补偿等维持画面稳定的装置。在安防界，监控摄像头上常出现的是电动云台，作用和固定云台类似，只不过云台旋转轴上配有电机，云台可接收远程的控制信号，从而调整摄像头的方向或扫描监视区域。
云台的应用范围和领域十分宽广，比如现在应用最广的摄像头，云台是它不可或缺的一部分。云台的发明国是苏联，且被广泛应用到一些宣传片的拍摄。随着云台应用范围越来越广，对云台硬件的要求也越高，很多行业产品都需要云台而且不同的行业的对云台产品有不同的规格要求。常见的云台类型有耐高温、低温型、防腐型和防雨型。超声波驱鸟模块安装在云台顶面上，云台的水平步进电机和垂直步进电机通过电机驱动器连接到微处理器。通过云台达到预定位从而发出超声波达到驱鸟的目的。
1.3 课题主要研究内容
此次设计要研究以下的几个内容：
1、对旋转云台的原理、结构、技术指标进行学习和概述，对控制云台的步进电机的结构和驱动控制的原理进行概述。
2、设计旋转云台和控制部分的电路，包括以AT89C51单片机为核心的时钟模块，复位模块，步进电机驱动模块，液晶显示模块，按键控制模块和继电器控制开关电源模块。
3、设计旋转云台和控制部分软件程序流程，并在Protues中进行相关的研究仿真。
2 旋转云台及控制部分的理论概述
2.1 旋转云台概述
2.1.1 旋转云台内部结构
云台能够在上下方向，左右方向旋转的主要原因是因为两个电机在做同样的旋转，两个电机分别是水平电机，垂直电机。而电机可以旋转是由电机驱动器控制，当水平电机的驱动器接收到能够使它工作的电压时，水平电机转动经减速箱带动云台底部的水平齿轮盘转动[1]。同样，当垂直电机的驱动器接收到能使它工作的电压时，垂直电机转动经过减速箱带动垂直转动轮盘转动。云台的工作电压一般有三种：交流 24V、交流220V、直流24V。
图2.1云台结构示意图
云台内部不仅有水平电机垂直电机，还有一个水平限位栓和垂直限位栓，这两个限位栓的工作是由两个微动开关来控制的。
目 录
1 引言 1
1.1 选题背景与意义 1
1.2云台的发展与应用 1
1.3 课题主要研究内容 2
2 旋转云台及控制部分的理论概述 2
2.1 旋转云台概述 2
2.2步进电机控制 5
2.3继电器开关控制 7
3 旋转云台及控制的硬件设计 8
3.1总体设计框图 8
3.2 AT89C51单片机 9
3.3时钟电路模块 10
3.4复位电路模块 11
3.5步进电机驱动模块 12
3.6液晶显示模块 14
3.7 按键控制模块 15
3.8继电器开关电源模块 16
4 软件流程设计以及Protues相关仿真 17
4.1 主程序程序流程 17
4.2 LCD显示程序 18
4.3延时程序 19
4.4按键软件消抖 20
4.5 Protues程序仿真 20
总 结 25
致 谢 26
参考文献 27
附 录一 28
电路设计原理图 28
附录二 29
程序代码： 29
1 引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
1.1 选题背景与意义
近几年来，因城市生态条件的逐步改善和人们保护生态化境的意识越来越高，鸟类种群数量明显增加，鸟类数量也越来越多。但是鸟类的大量出现也带来了很多问题甚至严重的安全灾难，在航空领域，因为飞鸟撞击飞机造成的航空灾难比比皆是；在农、林业领域，飞鸟损害树木嫩芽、果实造成的经济损失累以数亿计。鸟类不仅破坏了果园内果实的外观使其腐烂，带来了很多潜在的疾病危害。更加影响了水果的产量和销售量，大量水果被损害，给果农带来了大量的经济损失，也不利于水果产业的生产与发展。不仅是水果，大量的露地栽培的农作物和酿酒品种都容易收到鸟类的侵袭。
为了避免鸟害事故的发生研究了很多资料，有很多种驱鸟方式比如化学方法撒农药，人工方法，物理方法等。化学方法不利于农作物生长和人体健康，人工方法耗费时间和劳动力，生产成本大大提高。所以选择超声波驱鸟器，这是一种物理方法。通过超声波刺激破坏鸟类的神经和生理系统。超声波的输出频率在20000Hz以上，人耳是听不到的，对人的身体健康是不会有影响的，也不会造成环境污染等问题。
又因为有很多种不同鸟类，鸟从各个不同方向侵袭农场，机场等场所。所以超声波的防护范围必须覆盖一个很大的区域，并且需要连续不断的发射超声波。根据这个要求，必须要用到旋转云台，它可以上下旋转，左右旋转，覆盖各个方位，能有效的达到全面驱鸟的目的。
1.2 云台的发展与应用
云台刚设计出来是作为安装和固定摄像机的支撑设备。在航拍兴起之前，云台主要指的是用于三脚架和单反相机直接连接的机械构件，主要用于固定相机，使得相机可以进行空间内的多角度（通常是三轴）调节。为满足航拍需要，在一般的军用固定翼飞机上，大多数是固定式航拍云台，垂直面向地面拍摄，没有运动补偿等维持画面稳定的装置。在安防界，监控摄像头上常出现的是电动云台，作用和固定云台类似，只不过云台旋转轴上配有电机，云台可接收远程的控制信号，从而调整摄像头的方向或扫描监视区域。
云台的应用范围和领域十分宽广，比如现在应用最广的摄像头，云台是它不可或缺的一部分。云台的发明国是苏联，且被广泛应用到一些宣传片的拍摄。随着云台应用范围越来越广，对云台硬件的要求也越高，很多行业产品都需要云台而且不同的行业的对云台产品有不同的规格要求。常见的云台类型有耐高温、低温型、防腐型和防雨型。超声波驱鸟模块安装在云台顶面上，云台的水平步进电机和垂直步进电机通过电机驱动器连接到微处理器。通过云台达到预定位从而发出超声波达到驱鸟的目的。
1.3 课题主要研究内容
此次设计要研究以下的几个内容：
1、对旋转云台的原理、结构、技术指标进行学习和概述，对控制云台的步进电机的结构和驱动控制的原理进行概述。
2、设计旋转云台和控制部分的电路，包括以AT89C51单片机为核心的时钟模块，复位模块，步进电机驱动模块，液晶显示模块，按键控制模块和继电器控制开关电源模块。
3、设计旋转云台和控制部分软件程序流程，并在Protues中进行相关的研究仿真。
2 旋转云台及控制部分的理论概述
2.1 旋转云台概述
2.1.1 旋转云台内部结构
云台能够在上下方向，左右方向旋转的主要原因是因为两个电机在做同样的旋转，两个电机分别是水平电机，垂直电机。而电机可以旋转是由电机驱动器控制，当水平电机的驱动器接收到能够使它工作的电压时，水平电机转动经减速箱带动云台底部的水平齿轮盘转动[1]。同样，当垂直电机的驱动器接收到能使它工作的电压时，垂直电机转动经过减速箱带动垂直转动轮盘转动。云台的工作电压一般有三种：交流 24V、交流220V、直流24V。
图2.1云台结构示意图
云台内部不仅有水平电机垂直电机，还有一个水平限位栓和垂直限位栓，这两个限位栓的工作是由两个微动开关来控制的。
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