太阳能智能驱鸟器【字数：10314】
摘 要野生鸟类对农作物的危害已经成为农业生产过程中的一大重点问题。尤其值得注意的是鸟类羽毛、粪便引发的病菌感染及病虫害问题，使农作物病变而导致产物质量、植株健康受到极大影响。不同生长环境对于驱鸟有着不同要求，南方温室大棚、育种间、名贵花草培育室等半封闭环境，对驱鸟器有着格外限制的条件。针对上述情况设计了一款太阳能智能驱鸟器。采用太阳能电池板,蓄电池和太阳能控制器，通过USB接口向主电路供电，主电路由热释电红外传感器模块，按键控制模块和声光报警发声驱鸟模块组成。按键控制模块控制系统电源通断、系统开启、关闭、复位与紧急触发报警等功能，系统开启后热释电红外传感器一旦被触发立即输出高电平信号，经由单片机模块处理后引发声光报警进行驱鸟。该设计对地处郊区等偏僻环境且具有电力供应不良情况的农业生产区域的驱鸟有积极意义。
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 发展现状及趋势 1
1.3设计任务与要求 4
第二章 系统方案设计 5
2.1 系统总体设计 5
2.2 具体功能 5
第三章 系统硬件设计 7
3.1 单片机模块 7
3.1.1 STC89C52RC单片机结构 7
3.1.2 STC89C52RC引脚 8
3.1.3声光报警驱鸟电路设计 8
3.1.4按键控制电路 9
3.2 HCSR501 热释电红外传感器 10
3.2.1 HCSR501工作原理 11
3.2.2 相关参数 11
3.2.3 检测范围 11
3.3 光伏组件模块 12
3.3.1 太阳能电池板工作原理及主要技术指标 12
3.3.2 铅酸蓄电池 13
第四章 系统软件设计 14
4.1 软件的程序实现 14
4.2主程序工作流程图 14
第五章 系统调试结果说明 15
5.1 前端传感器模块说明 15
5.2 控制模块 16
5.2.1 指示灯说明 17
5.2.2电源开关控制模块 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
17
5.3 供电模块 18
5.4 安装使用需要注意的问题 18
结论与展望 19
参考文献 20
附录A：电路图 21
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
农业生产过程中，在农场、果园温室大棚等场所，凡有作物种植之地，容易吸引鸟类，鸟类会吞食粮食、水果，破坏植株造成重大的经济损失。随着现代农业的发展，农业害鸟对农作物的危害已经成为农业生产过程中的一大重点问题。农业害鸟是指数量较多,啄食谷物种子、果树果实、花瓣花蕾较严重，给农业带来经济损失较大的鸟类[]。不仅是对农作物产量有影响，尤其值得注意的是其羽毛粪便带有的病菌感染问题，及病虫害问题，使农作物病变而导致产品质量、植株健康受到极大影响。严重时，亦可对农户造成无法挽回的损失。由此发生的鸟类对农作物的危害因时、因地、因作物种类不同而不同，故需要针对不同情况采取不同的办法[]。
南方地区多阴雨，环境气候适宜鸟类繁殖。故而农业生过程中驱鸟以维持生产环节显得尤为重要。具体如春天进行育种工作时，育种间需进行鸟类防控。盛夏果蔬种植大棚通风换气，防止温度过高，损害作物品质时防止鸟类趁机啄食果实。以及花卉培育中保护植株工作。
常见农业生产环境远离市区，供电接线具有诸多困难。需要接线的驱鸟设备无形中增加了输电线路成本，当面积广阔时，该成本将极大程度的增加。且在线路故障情况下，日后维护过程将产生极大阻力，难以排除故障点。南方阴雨天气多发，单一采用蓄电池供电，其累计电量不足以驱动大功率设备维持驱鸟效果或难以保障其工作时长，而大容量蓄电池成本过高不利于推广。因此户外环境下驱鸟器的实际使用寿命和实际使用效果，主要取决于其供电是否稳定持久。
1.2 发展现状及趋势
世界范围内还没有一种能在不伤害鸟类的情况下彻底解决驱赶鸟类的问题，驱鸟是个世界性难题。现今为达到驱鸟目的采取了多种办法，如利用仿真学原理设置稻草人、充气仿真人威慑鸟类，采用爆鸣驱鸟设备，强闪光惊吓驱逐鸟类等多种各样的手段，这些方法在起初鸟类未适应情况下都能起到效果，但鸟类极易产生适应性，而使后期无实际驱鸟效果。此外也有一些药物毒鸟的方法，易破坏生态平衡，鸟类是人类的朋友，不应该使其受到伤害，且有毒物质的残留具有极大的社会危害性，理应彻底淘汰。据Pimentel 等研究[], 在所有因农药引起的10 项美国社会和环境危害损失(81.23 亿美元)中, 鸟类的损失最大, 高达21.00亿美元, 占总损失额的25.85 %。美国每年可直接暴露接触农药的鸟类总数达67200万只 ,其中约10%即6720万只因此死亡[]。
对不同鸟类有不同的方法，常见有作物套袋防护，或使用驱鸟设备，如利用红外感应技术和光伏供电技术设计的驱鸟装置、超声波驱鸟、声音报警驱鸟、仿生学驱鸟和机械性驱鸟。
肖玫等研究发明了一种驱鸟剂，即一种水性缓释生物制剂[]。对人体无毒害作用，使用后可缓慢持久的释放一种影响禽鸟中枢系统的芳香气味，鸟雀闻后即会飞走，在不伤害鸟类情况下进行有效趋赶。但对于需进行再加工的农作物，驱鸟剂的使用对于食品安全具有相当风险，不宜采用。
作为光伏产业的下游产品，目前已有部分光伏公司从事太阳能驱鸟器的研究和生产，如：山东大华电器有限公司、深圳市特力康科技有限公司、深圳市尚特光电科技有限公司等。
现对如上的几个技术方案做一些分析：
果穗套袋是最简单的防鸟害方法之一,同时也可减少病虫、农药、尘埃等的影响[]。但有些体型较大的鸟如灰喜鹊、乌鸦等,常能啄破纸袋啄食葡萄、苹果等果实,从而使套袋起不到很好的防鸟作用,同时这种方法实施起来比较麻烦,对于果实个体小的水果种类如草莓、樱桃等水果和果穗数量过多情况下往往不适用[]。
具有一定强度的声波如超声波，可以干扰刺激并强烈影响鸟类神经系统,使其难以接受，从而离开该环境，并最终达到驱鸟的最终目的。超声波的频率在20kHz以上，人耳的听觉范围约是16k20kHz，20kHz以上频率是人的听觉系统无法产生响应的，所以我们无法听见的，不受其影响。而且超声波驱鸟器的功率都未能达到穿透人体的能力，所以对人体没有影响，野生动物学测试证明，超声波确实可起到驱鸟效果同时不伤害鸟类[]。
任何动物都对接收声波具有一定的频率范围，有害动物如昆虫、鸟类接受的频率与人不同，英国曾开发一种具有16档自动变速的音响超声频率系统, 具有任意选择功能, 造成农田或机场鸟类不熟悉的音响,使之感到紧张而飞往别处不使用化学有毒有害物质，不会污染环境[]。
同时需要注意，超声波驱鸟器的驱鸟效果长久，但见效时间很长。其通过恶化鸟类生活环境进行驱逐鸟类，对有即时驱鸟需求的场合并不适用。超声波传播覆盖范围受遮挡物影响较大，植株茂盛则难以见效，且超声波驱鸟器所使用的超声波具有无法穿透障碍物、衰减速度较快，且只针对单一方向传播效果好的特点。即使增大功率输出，超声波在反射过程中进行传播，不断衰减也难以覆盖整个驱鸟空间，半开放环境如此，全开放环境更加难以取得效果。同时过大的功率则会对植物生长发育产生不利影响，特别对藤蔓类植株，草皮花卉等并不适用，大功率超声波严重影响其生长发育。然而此类半开放环境却为受鸟害影响最为严重之处之一。
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 发展现状及趋势 1
1.3设计任务与要求 4
第二章 系统方案设计 5
2.1 系统总体设计 5
2.2 具体功能 5
第三章 系统硬件设计 7
3.1 单片机模块 7
3.1.1 STC89C52RC单片机结构 7
3.1.2 STC89C52RC引脚 8
3.1.3声光报警驱鸟电路设计 8
3.1.4按键控制电路 9
3.2 HCSR501 热释电红外传感器 10
3.2.1 HCSR501工作原理 11
3.2.2 相关参数 11
3.2.3 检测范围 11
3.3 光伏组件模块 12
3.3.1 太阳能电池板工作原理及主要技术指标 12
3.3.2 铅酸蓄电池 13
第四章 系统软件设计 14
4.1 软件的程序实现 14
4.2主程序工作流程图 14
第五章 系统调试结果说明 15
5.1 前端传感器模块说明 15
5.2 控制模块 16
5.2.1 指示灯说明 17
5.2.2电源开关控制模块 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
17
5.3 供电模块 18
5.4 安装使用需要注意的问题 18
结论与展望 19
参考文献 20
附录A：电路图 21
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
农业生产过程中，在农场、果园温室大棚等场所，凡有作物种植之地，容易吸引鸟类，鸟类会吞食粮食、水果，破坏植株造成重大的经济损失。随着现代农业的发展，农业害鸟对农作物的危害已经成为农业生产过程中的一大重点问题。农业害鸟是指数量较多,啄食谷物种子、果树果实、花瓣花蕾较严重，给农业带来经济损失较大的鸟类[]。不仅是对农作物产量有影响，尤其值得注意的是其羽毛粪便带有的病菌感染问题，及病虫害问题，使农作物病变而导致产品质量、植株健康受到极大影响。严重时，亦可对农户造成无法挽回的损失。由此发生的鸟类对农作物的危害因时、因地、因作物种类不同而不同，故需要针对不同情况采取不同的办法[]。
南方地区多阴雨，环境气候适宜鸟类繁殖。故而农业生过程中驱鸟以维持生产环节显得尤为重要。具体如春天进行育种工作时，育种间需进行鸟类防控。盛夏果蔬种植大棚通风换气，防止温度过高，损害作物品质时防止鸟类趁机啄食果实。以及花卉培育中保护植株工作。
常见农业生产环境远离市区，供电接线具有诸多困难。需要接线的驱鸟设备无形中增加了输电线路成本，当面积广阔时，该成本将极大程度的增加。且在线路故障情况下，日后维护过程将产生极大阻力，难以排除故障点。南方阴雨天气多发，单一采用蓄电池供电，其累计电量不足以驱动大功率设备维持驱鸟效果或难以保障其工作时长，而大容量蓄电池成本过高不利于推广。因此户外环境下驱鸟器的实际使用寿命和实际使用效果，主要取决于其供电是否稳定持久。
1.2 发展现状及趋势
世界范围内还没有一种能在不伤害鸟类的情况下彻底解决驱赶鸟类的问题，驱鸟是个世界性难题。现今为达到驱鸟目的采取了多种办法，如利用仿真学原理设置稻草人、充气仿真人威慑鸟类，采用爆鸣驱鸟设备，强闪光惊吓驱逐鸟类等多种各样的手段，这些方法在起初鸟类未适应情况下都能起到效果，但鸟类极易产生适应性，而使后期无实际驱鸟效果。此外也有一些药物毒鸟的方法，易破坏生态平衡，鸟类是人类的朋友，不应该使其受到伤害，且有毒物质的残留具有极大的社会危害性，理应彻底淘汰。据Pimentel 等研究[], 在所有因农药引起的10 项美国社会和环境危害损失(81.23 亿美元)中, 鸟类的损失最大, 高达21.00亿美元, 占总损失额的25.85 %。美国每年可直接暴露接触农药的鸟类总数达67200万只 ,其中约10%即6720万只因此死亡[]。
对不同鸟类有不同的方法，常见有作物套袋防护，或使用驱鸟设备，如利用红外感应技术和光伏供电技术设计的驱鸟装置、超声波驱鸟、声音报警驱鸟、仿生学驱鸟和机械性驱鸟。
肖玫等研究发明了一种驱鸟剂，即一种水性缓释生物制剂[]。对人体无毒害作用，使用后可缓慢持久的释放一种影响禽鸟中枢系统的芳香气味，鸟雀闻后即会飞走，在不伤害鸟类情况下进行有效趋赶。但对于需进行再加工的农作物，驱鸟剂的使用对于食品安全具有相当风险，不宜采用。
作为光伏产业的下游产品，目前已有部分光伏公司从事太阳能驱鸟器的研究和生产，如：山东大华电器有限公司、深圳市特力康科技有限公司、深圳市尚特光电科技有限公司等。
现对如上的几个技术方案做一些分析：
果穗套袋是最简单的防鸟害方法之一,同时也可减少病虫、农药、尘埃等的影响[]。但有些体型较大的鸟如灰喜鹊、乌鸦等,常能啄破纸袋啄食葡萄、苹果等果实,从而使套袋起不到很好的防鸟作用,同时这种方法实施起来比较麻烦,对于果实个体小的水果种类如草莓、樱桃等水果和果穗数量过多情况下往往不适用[]。
具有一定强度的声波如超声波，可以干扰刺激并强烈影响鸟类神经系统,使其难以接受，从而离开该环境，并最终达到驱鸟的最终目的。超声波的频率在20kHz以上，人耳的听觉范围约是16k20kHz，20kHz以上频率是人的听觉系统无法产生响应的，所以我们无法听见的，不受其影响。而且超声波驱鸟器的功率都未能达到穿透人体的能力，所以对人体没有影响，野生动物学测试证明，超声波确实可起到驱鸟效果同时不伤害鸟类[]。
任何动物都对接收声波具有一定的频率范围，有害动物如昆虫、鸟类接受的频率与人不同，英国曾开发一种具有16档自动变速的音响超声频率系统, 具有任意选择功能, 造成农田或机场鸟类不熟悉的音响,使之感到紧张而飞往别处不使用化学有毒有害物质，不会污染环境[]。
同时需要注意，超声波驱鸟器的驱鸟效果长久，但见效时间很长。其通过恶化鸟类生活环境进行驱逐鸟类，对有即时驱鸟需求的场合并不适用。超声波传播覆盖范围受遮挡物影响较大，植株茂盛则难以见效，且超声波驱鸟器所使用的超声波具有无法穿透障碍物、衰减速度较快，且只针对单一方向传播效果好的特点。即使增大功率输出，超声波在反射过程中进行传播，不断衰减也难以覆盖整个驱鸟空间，半开放环境如此，全开放环境更加难以取得效果。同时过大的功率则会对植物生长发育产生不利影响，特别对藤蔓类植株，草皮花卉等并不适用，大功率超声波严重影响其生长发育。然而此类半开放环境却为受鸟害影响最为严重之处之一。
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