超声波驱鸟技术研究硬件部分
伴随着人们对生态环境保护意识的提高，鸟类的越来越受到人们的保护。鸟类可以捉害虫，维护生态平衡，是大自然生态系统必不可少的一部分。但是，鸟类的增多也引起了许多的危害。飞机场附近的鸟类影响飞机的飞行；输电线上的鸟类会破坏电的传输；特别地，果园鸟类不仅啄食果实，而且会传染病菌，严重的影响了果农的产量和经济效益。为了解决果园鸟害的问题，本文设计了超声波驱鸟器，该驱鸟器以AT89C51单片机为核心芯片，以MOSFET为驱动，以压电超声波喇叭为执行器件，完成了对鸟类的探测和驱逐。关键词 超声波，驱鸟器，单片机
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题的研究意义 1
1.2 超声波技术的研究现状 1
1.3 本文将要研究的内容 2
2 驱鸟器中超声波应用的理论 2
2.1 超声波的基本概念 2
2.2 超声波传感器 3
2.3 功率放大器的发展 5
2.4 功率放大器的分类及特性 6
3 超声波驱鸟器硬件系统方案论证与选择 8
3.1 超声波换能器的选择 8
3.2 驱动电路的选择 12
3.3 显示部分的选择 13
3.4 本系统整体设计框图 14
4 超声波驱鸟器硬件电路设计 15
4.1 AT89C51主控芯片电路 15
4.2 时钟晶振电路 17
4.3 复位电路 18
4.4 电源供电电路 19
4.5 报警电路 19
4.6 驱动电路 20
4.8 232通信电路 24
5 软硬件联调 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录 30
1 绪论
1.1 本课题的研究意义
随着人们的生活水平越来越好，素质越来越高，护鸟意识也越来越强，鸟害的问题也都大量的出现。驱鸟也是护鸟，因为自然界都是有一个生态平衡，如果一种生物太多的话，就会破坏平衡，影响生物链的发展。机场附近的鸟类撞飞机，会导致飞机的发动机或者其他部位的损害。 高 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
压架空线路附近的鸟类，会在电线杆上筑巢，导致线路短路、跳闸，鸟粪便还会导致绝缘子和其他设备的损坏。果园附近的鸟类，会啄食果园中的水果，影响水果的产量和质量，给果农造成了很大的损失，如果用打农药的方式驱赶鸟类，会对人类的健康有影响。
本文根据鸟类听觉特性，利用物理驱鸟法，针对果园鸟害，研究设计以单片机系统为核心的超声波驱鸟器。在不伤害鸟类的同时，还可以完美的达到驱鸟的目的，同时保证单片机可以处于稳定的状态。
对于果园鸟害，其中，鸟类主要有山雀、麻雀、喜鹊等，它们不仅啄食果实，而且还会啄掉果树嫩芽，让细菌传播，给果树传播疾病，影响果树的健康。这次我们针对果园鸟害而设计了超声波驱鸟器，可以有效的驱鸟而不破坏生态平衡提高产量，对于社会有着积极的意义。
1.2 超声波技术的研究现状
人们把频率超过20KHZ以上的声波称做是超声波，其特点是频率高，波长短，所以有方向性好、功率大、穿透力强等特性，还可以引起空化作用、引起许多特殊的超声效应。
在工业应用中，可以使用超声波对管、木材或者焊缝进行探测，来检测各种零件是否有缺陷，例如：气泡、裂缝、断裂、未熔合等。超声波测试仪有一个探头，用来接收和发出超声波，如果反射脉冲和发射脉冲中间出现了一个缺陷脉冲，就可以判定缺陷的位置和大小来确定是否报废。而且，还可以利用超声波来测材料的厚度，超声波测厚仪就是根据超声波在介质中的传播速度，测出时间，就可以直接显示厚度或者深度，并且，仪器小，便于携带，方便技术人员的使用和现场操作。
在医学领域中，利用超声波波长短的特性，根据从人体反射来的脉冲，来检查像肿瘤等疾病，并且在头颅检查、妇科产儿的保健方便也有广泛的应用。相比较与X光，超声波不仅在辨别上更灵敏，而且在对人体的伤害上也要小的多。在利用超声波治疗方面，超声波可以用作手术刀在外科手术中使用，也可以粉碎结石等在临床治疗中，也可应用在癌症、近视这类“顽症”上，因此，超声波在医学上的应用有很大的潜力。
在农业中的应用，经过超声波处理过的种子，能加速发芽速度和提高发芽率，例如：小麦、水稻、玉米等，也可能引起种子变异，从而发明新的品种。超声波还可以改变土壤的品质，使土壤更稀松，更便于作物的种植，提高产量，经过超声波处理过的植物，还有去除病害的效果，超声波在农业领域中的其他应用有待开发。
在食品加工方面的应用，超声波提高从原材料中提取有用物质的产率，例如：提取的西瓜汁、苹果汁、各种维生素等。特别是在提取蛋白质中，更加能使蛋白质固化，增加提取率。超声波在杀菌方面也比高温杀菌要好，不但可以保持它们的营养成分，还可以保持原有的味道，像一些水果罐头就是用的超声波杀菌、消毒。在食品检测中，可以使用超声波进行监测。可以看出，超声波在食品方面的应用会有很大的前景，有很大的发展空间。
在其余方面的应用，潜水艇可以用超声波来进行探测海底的地形，可以制作海底地图和导航，超声波还在生活、科研等领域也有着广泛的应用。
总之，随着科学的不断发展，人们的生活跟超声波的联系将会越来越紧密，超声波将会跟着科研工作者的开发，应用和推广。
1.3 本文将要研究的内容
本文将从以下几个方面展开研究：
1）超声波探测以及驱鸟技术的现状和相关技术。
2）超声波驱鸟器件的选择。
3）设计各个子系统的硬件电路。
2 驱鸟器中超声波应用的理论
2.1 超声波的基本概念
声波，是通过物质的振动而产生的，例如，人体发出的声音就是通过声带振动的方式。超声波也是一种声波，只是它的频率高于20KHz，是人耳听不见的声波，但是它们都是可以通过介质传播的。在自然界中，超声波也被广泛的应用，例如，在晚上出来活动的蝙蝠，就是利用发出和接收超声波，飞行和捕捉食物；生活在海洋里的海豚，也是利用超声波来辨别方向和生存，人们还根据海豚发明了声呐。
超声波在介质中传播，会跟介质发生反应，如表2.1所示：
表2.1 超声反应
机械效应
即超声波在介质中传播所产生的效应，是超声波最基本的效应。它的机械作用不仅可以促成液体乳化、凝胶液化，还能够加速固体的分散。
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题的研究意义 1
1.2 超声波技术的研究现状 1
1.3 本文将要研究的内容 2
2 驱鸟器中超声波应用的理论 2
2.1 超声波的基本概念 2
2.2 超声波传感器 3
2.3 功率放大器的发展 5
2.4 功率放大器的分类及特性 6
3 超声波驱鸟器硬件系统方案论证与选择 8
3.1 超声波换能器的选择 8
3.2 驱动电路的选择 12
3.3 显示部分的选择 13
3.4 本系统整体设计框图 14
4 超声波驱鸟器硬件电路设计 15
4.1 AT89C51主控芯片电路 15
4.2 时钟晶振电路 17
4.3 复位电路 18
4.4 电源供电电路 19
4.5 报警电路 19
4.6 驱动电路 20
4.8 232通信电路 24
5 软硬件联调 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录 30
1 绪论
1.1 本课题的研究意义
随着人们的生活水平越来越好，素质越来越高，护鸟意识也越来越强，鸟害的问题也都大量的出现。驱鸟也是护鸟，因为自然界都是有一个生态平衡，如果一种生物太多的话，就会破坏平衡，影响生物链的发展。机场附近的鸟类撞飞机，会导致飞机的发动机或者其他部位的损害。 高 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
压架空线路附近的鸟类，会在电线杆上筑巢，导致线路短路、跳闸，鸟粪便还会导致绝缘子和其他设备的损坏。果园附近的鸟类，会啄食果园中的水果，影响水果的产量和质量，给果农造成了很大的损失，如果用打农药的方式驱赶鸟类，会对人类的健康有影响。
本文根据鸟类听觉特性，利用物理驱鸟法，针对果园鸟害，研究设计以单片机系统为核心的超声波驱鸟器。在不伤害鸟类的同时，还可以完美的达到驱鸟的目的，同时保证单片机可以处于稳定的状态。
对于果园鸟害，其中，鸟类主要有山雀、麻雀、喜鹊等，它们不仅啄食果实，而且还会啄掉果树嫩芽，让细菌传播，给果树传播疾病，影响果树的健康。这次我们针对果园鸟害而设计了超声波驱鸟器，可以有效的驱鸟而不破坏生态平衡提高产量，对于社会有着积极的意义。
1.2 超声波技术的研究现状
人们把频率超过20KHZ以上的声波称做是超声波，其特点是频率高，波长短，所以有方向性好、功率大、穿透力强等特性，还可以引起空化作用、引起许多特殊的超声效应。
在工业应用中，可以使用超声波对管、木材或者焊缝进行探测，来检测各种零件是否有缺陷，例如：气泡、裂缝、断裂、未熔合等。超声波测试仪有一个探头，用来接收和发出超声波，如果反射脉冲和发射脉冲中间出现了一个缺陷脉冲，就可以判定缺陷的位置和大小来确定是否报废。而且，还可以利用超声波来测材料的厚度，超声波测厚仪就是根据超声波在介质中的传播速度，测出时间，就可以直接显示厚度或者深度，并且，仪器小，便于携带，方便技术人员的使用和现场操作。
在医学领域中，利用超声波波长短的特性，根据从人体反射来的脉冲，来检查像肿瘤等疾病，并且在头颅检查、妇科产儿的保健方便也有广泛的应用。相比较与X光，超声波不仅在辨别上更灵敏，而且在对人体的伤害上也要小的多。在利用超声波治疗方面，超声波可以用作手术刀在外科手术中使用，也可以粉碎结石等在临床治疗中，也可应用在癌症、近视这类“顽症”上，因此，超声波在医学上的应用有很大的潜力。
在农业中的应用，经过超声波处理过的种子，能加速发芽速度和提高发芽率，例如：小麦、水稻、玉米等，也可能引起种子变异，从而发明新的品种。超声波还可以改变土壤的品质，使土壤更稀松，更便于作物的种植，提高产量，经过超声波处理过的植物，还有去除病害的效果，超声波在农业领域中的其他应用有待开发。
在食品加工方面的应用，超声波提高从原材料中提取有用物质的产率，例如：提取的西瓜汁、苹果汁、各种维生素等。特别是在提取蛋白质中，更加能使蛋白质固化，增加提取率。超声波在杀菌方面也比高温杀菌要好，不但可以保持它们的营养成分，还可以保持原有的味道，像一些水果罐头就是用的超声波杀菌、消毒。在食品检测中，可以使用超声波进行监测。可以看出，超声波在食品方面的应用会有很大的前景，有很大的发展空间。
在其余方面的应用，潜水艇可以用超声波来进行探测海底的地形，可以制作海底地图和导航，超声波还在生活、科研等领域也有着广泛的应用。
总之，随着科学的不断发展，人们的生活跟超声波的联系将会越来越紧密，超声波将会跟着科研工作者的开发，应用和推广。
1.3 本文将要研究的内容
本文将从以下几个方面展开研究：
1）超声波探测以及驱鸟技术的现状和相关技术。
2）超声波驱鸟器件的选择。
3）设计各个子系统的硬件电路。
2 驱鸟器中超声波应用的理论
2.1 超声波的基本概念
声波，是通过物质的振动而产生的，例如，人体发出的声音就是通过声带振动的方式。超声波也是一种声波，只是它的频率高于20KHz，是人耳听不见的声波，但是它们都是可以通过介质传播的。在自然界中，超声波也被广泛的应用，例如，在晚上出来活动的蝙蝠，就是利用发出和接收超声波，飞行和捕捉食物；生活在海洋里的海豚，也是利用超声波来辨别方向和生存，人们还根据海豚发明了声呐。
超声波在介质中传播，会跟介质发生反应，如表2.1所示：
表2.1 超声反应
机械效应
即超声波在介质中传播所产生的效应，是超声波最基本的效应。它的机械作用不仅可以促成液体乳化、凝胶液化，还能够加速固体的分散。
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