超声波驱鸟器信号检测与处理部分
超声波驱鸟器使用的超声波具备不可穿透障碍物、方向性强、衰减快等的特点，所以采用较大功率的驱鸟器经过超声波无数次的反射方式进行传播，构成超声波防护网遮盖整个驱鸟空间，以达到最佳驱除的效果。本文对超声波驱鸟器中信号检测与处理电路的相关的一些原理知识进行概述和学习，对信号检测和处理电路中用到的关键模块原理进行探讨设计以51单片机为控制核心，采用集声器、微波雷达及热释传感器三种传感器联动的信号及检测部分电路设计出检测电路的软件工作流程，包含定时器中断，外部中断，A/D采样，并在Proteus中完成电路仿真。关键词 超声波驱鸟，信号检测与处理，集声器，微波雷达，热释传感器
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 现状分析 1
1.3 研究内容 1
2 系统总体设计 2
2.1 总体结构设计 2
2.2 系统开发环境 2
2.3 系统所需器件 3
3 信号检测与处理电路的原理 3
3.1 信号检测与处理电路的概念 3
3.2 集声器的原理 3
3.3 微波雷达的原理 4
3.4 热释传感器的原理 6
4 系统的硬件方案设计 8
4.1单片机的最小系统 8
4.1.1 AT89C51单片机 8
4.1.2 时钟晶振电路 9
4.1.3 复位电路 9
4.1.4 系统供电电源 10
4.2 集声器检测电路 10
4.2.1集声器的选择 10
4.2.2 A/D转换电路 11
4.3 微波雷达检测电路 12
4.3.1微波雷达模块 12
4.3.2信号处理电路 14
4.4 热释传感器检测电路 15
4.4.1热释红外电路特性 15
4.4.2热释电红外电路 15
5 系统的软件方案设计 17
5.1 定时中断程序流程 17
5.2 A/D采样程序流程 17
5.3 外部中断部分 18
6 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
系统的软件仿真及调试结果 18
6.1相关程序编写调试环境 18
6.2 相关Protues程序仿真 19
6.3 调试结果 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附录A 27
附录B 28
1 绪论
1.1 研究背景及意义
随着城市生活环境与生态条件的逐步改进，鸟的种类以及数量明显变多，然而由于鸟的增多也引起了很多的问题，甚至是特别严重的灾难。在航空领域，由鸟类冲撞飞机造成的灾难数不胜数；在农业以及林业方面，因为鸟类对树木的损害以及对果实的啄食损坏引起了人们的巨额损失。当世界在不断进步，人类便会不断地提高生态与环保意识，同时也大大地改善了鸟类的繁殖条件，鸟类选择在高空输电线上筑巢和栖息，它们的季节性的活动和排粪等生活习惯也给高空工作人员带来了诸多不便之处，同时也增大了电线故障的概率，影响了电力系统的安全运作。经统计分析，数据表明了鸟害导致的输电线路故障占总次数的第三，仅仅低于输电线路雷击后损坏和外部损坏[1]。
因此，要让电力系统网络更加安全、高效地运作，必须要实现向用户不间断供电，有效预防和减少鸟类活动引起的故障具有重要的意义，相关工作已引起输电线路工作人员的关注和重视。寻找一种经济实用的环保型绿色鸟的方法，已经是当前最需要解决的问题。
1.2 现状分析
最近，一种超声波输出频率在2万赫兹以上的新型的超声波驱鸟设备正在用于生产当中[2]，超声波脉冲频率在特定的频率范围内对鸟类的听觉起到干扰作用，可以在保护区内驱鸟。该设备具有成本低、无污染，并且能够最大限度地保护鸟类的明显优势，也因此迅速吸引了广大农民[2]。
当中国通信产业发展正在灼热期的时候，驻极体传声器（俗称话筒）的需求也越来越大，这种需求不仅体现在数量更多的体现在质量和功能。驻极体电容传声器广泛应用于实际的生活中，有着巨大的市场需求。中国的各个技术越来越强大，微波雷达的应用也当然随之变得十分广泛。热释电红外传感器一般能够在如电源开关控制、防盗报警、火灾自动检测等方面应用。
1.3 研究内容
本设计研究的主要内容是设计一个飞鸟信号检测电路，采用集声器、微波雷达及热释传感器三种传感器联动，当一种或多种传感器检测到目标信号，发出电平信号，触发单片机中断，控制超声波及其他驱鸟装置工作，且探测半径不低于20M。
1、对信号检测与处理电路的相关的一些原理知识进行概述和学习，对信号检测和处理电路中用到的关键模块原理进行探讨；
2、设计以控制核心为AT89C51单片机，采用集声器、微波雷达及热释传感器三种传感器联动的信号及检测部分电路；
3、设计出检测电路的软件工作流程，包含定时器中断，外部中断，A/D采样中断，并在Proteus中完成A/D采样的仿真。
2 系统总体设计
2.1 总体结构设计
本系统包括三个部分：由集声器（即话筒或者普通麦克风）构成的电路、由微波雷达构成的电路以及由热释电红外传感器构成的电路，这三个电路是独立的，但又是和整个超声波驱鸟器设备是分不开的。当鸟进入可探测范围时，只要三个电路中的两个或三个接收到感应时，单片机发出控制信号，分别控制旋转云台部分、激光束发生器部分以及超声波发生器部分进入工作状态；当鸟飞出可探测范围时，单片机系统便会发出控制太阳能电池部分关闭整个设备的信号。系统框图如图2.1所示。
图2.1 系统结构框图
2.2 系统开发环境
在本系统的开发过程中，所需硬件环境有：
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 现状分析 1
1.3 研究内容 1
2 系统总体设计 2
2.1 总体结构设计 2
2.2 系统开发环境 2
2.3 系统所需器件 3
3 信号检测与处理电路的原理 3
3.1 信号检测与处理电路的概念 3
3.2 集声器的原理 3
3.3 微波雷达的原理 4
3.4 热释传感器的原理 6
4 系统的硬件方案设计 8
4.1单片机的最小系统 8
4.1.1 AT89C51单片机 8
4.1.2 时钟晶振电路 9
4.1.3 复位电路 9
4.1.4 系统供电电源 10
4.2 集声器检测电路 10
4.2.1集声器的选择 10
4.2.2 A/D转换电路 11
4.3 微波雷达检测电路 12
4.3.1微波雷达模块 12
4.3.2信号处理电路 14
4.4 热释传感器检测电路 15
4.4.1热释红外电路特性 15
4.4.2热释电红外电路 15
5 系统的软件方案设计 17
5.1 定时中断程序流程 17
5.2 A/D采样程序流程 17
5.3 外部中断部分 18
6 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
系统的软件仿真及调试结果 18
6.1相关程序编写调试环境 18
6.2 相关Protues程序仿真 19
6.3 调试结果 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附录A 27
附录B 28
1 绪论
1.1 研究背景及意义
随着城市生活环境与生态条件的逐步改进，鸟的种类以及数量明显变多，然而由于鸟的增多也引起了很多的问题，甚至是特别严重的灾难。在航空领域，由鸟类冲撞飞机造成的灾难数不胜数；在农业以及林业方面，因为鸟类对树木的损害以及对果实的啄食损坏引起了人们的巨额损失。当世界在不断进步，人类便会不断地提高生态与环保意识，同时也大大地改善了鸟类的繁殖条件，鸟类选择在高空输电线上筑巢和栖息，它们的季节性的活动和排粪等生活习惯也给高空工作人员带来了诸多不便之处，同时也增大了电线故障的概率，影响了电力系统的安全运作。经统计分析，数据表明了鸟害导致的输电线路故障占总次数的第三，仅仅低于输电线路雷击后损坏和外部损坏[1]。
因此，要让电力系统网络更加安全、高效地运作，必须要实现向用户不间断供电，有效预防和减少鸟类活动引起的故障具有重要的意义，相关工作已引起输电线路工作人员的关注和重视。寻找一种经济实用的环保型绿色鸟的方法，已经是当前最需要解决的问题。
1.2 现状分析
最近，一种超声波输出频率在2万赫兹以上的新型的超声波驱鸟设备正在用于生产当中[2]，超声波脉冲频率在特定的频率范围内对鸟类的听觉起到干扰作用，可以在保护区内驱鸟。该设备具有成本低、无污染，并且能够最大限度地保护鸟类的明显优势，也因此迅速吸引了广大农民[2]。
当中国通信产业发展正在灼热期的时候，驻极体传声器（俗称话筒）的需求也越来越大，这种需求不仅体现在数量更多的体现在质量和功能。驻极体电容传声器广泛应用于实际的生活中，有着巨大的市场需求。中国的各个技术越来越强大，微波雷达的应用也当然随之变得十分广泛。热释电红外传感器一般能够在如电源开关控制、防盗报警、火灾自动检测等方面应用。
1.3 研究内容
本设计研究的主要内容是设计一个飞鸟信号检测电路，采用集声器、微波雷达及热释传感器三种传感器联动，当一种或多种传感器检测到目标信号，发出电平信号，触发单片机中断，控制超声波及其他驱鸟装置工作，且探测半径不低于20M。
1、对信号检测与处理电路的相关的一些原理知识进行概述和学习，对信号检测和处理电路中用到的关键模块原理进行探讨；
2、设计以控制核心为AT89C51单片机，采用集声器、微波雷达及热释传感器三种传感器联动的信号及检测部分电路；
3、设计出检测电路的软件工作流程，包含定时器中断，外部中断，A/D采样中断，并在Proteus中完成A/D采样的仿真。
2 系统总体设计
2.1 总体结构设计
本系统包括三个部分：由集声器（即话筒或者普通麦克风）构成的电路、由微波雷达构成的电路以及由热释电红外传感器构成的电路，这三个电路是独立的，但又是和整个超声波驱鸟器设备是分不开的。当鸟进入可探测范围时，只要三个电路中的两个或三个接收到感应时，单片机发出控制信号，分别控制旋转云台部分、激光束发生器部分以及超声波发生器部分进入工作状态；当鸟飞出可探测范围时，单片机系统便会发出控制太阳能电池部分关闭整个设备的信号。系统框图如图2.1所示。
图2.1 系统结构框图
2.2 系统开发环境
在本系统的开发过程中，所需硬件环境有：
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