凌晨鸟鸣静安器的制作方法

本发明属于智能控制技术领域，针对居民区鸟害设计出一种太阳能变频式超声波驱鸟装置。

背景技术：

近几年来，因城市生态条件和小区绿化环境的改善，越来越多的鸟儿喜欢来到小区里栖息生活。特别是在春夏两个季节，鸟类更是集中。人们关心爱护鸟类，但与此同时人们也受到了鸟类的困扰。鸟在早晨异常活跃，频繁而尖锐的鸟叫声让附近居民早晨无法安睡，尤其是对于现在工作压力大、睡眠质量差的人来说，更是头痛不已。而且鸟粪、鸟毛也很容易引起人们呼吸道的感染或者其他疾病。

人们尝试了一些简单的驱鸟方式，如用竹竿敲打、用声音惊吓等，但都没能达到最理想的效果。鸟儿是人类的朋友，不能采取极端措施伤害鸟群，因此，有必要研究一种可以应用于居民区的驱鸟装置，这对于维护小区环境以及促进人鸟和谐相处具有非常重要的意义。

目前，驱鸟装置主要用于农场、果园、渔场、风力发电厂和机场等场合。现有的驱鸟方法主要可分为三类：①刺激鸟类听觉类，主要有语音驱鸟器等。②刺激鸟类视觉类，主要有激光驱鸟器、风车式驱鸟器等。③刺激鸟类味觉类，主要是各种驱鸟剂。以上所说的各种驱鸟措施都存在着一定的弊端，如工作方式单一，驱鸟效率低，适应性差，大多不能满足居民区的驱鸟需求。因此需要考虑设计出一种可用于居民区的高效节能的驱鸟装置。

技术实现要素：

本发明提出了一种具有定时功能的太阳能变频式超声波驱鸟器，可以周而复始地发出位于20kHZ—80kHZ之间的10种不同频率的超声波，减小了鸟类的适应性。用户还可以自行设定开启时间与关闭时间。同时采用太阳能供电，降低了驱鸟的成本。

本发明主要包括超声波发生模块，定时开关模块和太阳能供电模块。

其超声波发生模块包括：十进制计数/分频器CD4017，定时器NE555，音频功率放大器LM386，二极管D1-D11，电阻R1-R12，电容C1、C6-C9，超声波喇叭LS1、LS2，插头P1。具体电路：单片机的P2^5端口连接CD4017的CLK端口（14引脚），并输出一定宽度的方波信号。CD4017的8、13和15引脚接地。CD4017的Q0、Q1、Q2、…、Q9输出端分别外接一个二极管和电阻，并且与R11和D11组成并联回路同时与NE555的7引脚相连。由于CD4017的输出端的电阻阻值各不相同，它们分别与定时器NE555的2引脚的外接电容C1组成充电时间常数不同的回路，因此在Q0、Q1、Q2、…、Q9依次为高电平的各个时段内，NE555输出端周而复始地产生十种振荡频率不同的超声波信号。单片机的P2^7端口连接定时器NE555的复位引脚4引脚，通过控制复位引脚的高低电平状态，继而控制超声波发生器的开启与停止。同时，为了获得更好的驱鸟效果，使用了两个高频喇叭LS1和LS2并联的接法。由于要驱动两个超声波喇叭并保证超声波喇叭输出功率足够大，采用了音频功率放大器LM386，LM386的电压增益内置为20，所以不需要再在音频功率放大器LM386的1脚和8脚之间增加外接电阻和电容即可驱动超声波喇叭，使之能够达到一定的功率。NE555的输出端3引脚通过电容C9与音频功率放大器的输入端正极3引脚相连，为LM386提供输入信号。同时VOUT端接电容C7和电阻R12、引脚7接保护电容C6和引脚2、引脚4一起接地。CD4017、NE555和LM386的VCC端接5V电源供电。

其定时开关模块包括：微控制芯片STC89C52、时钟芯片DS1302、液晶显示器1602、时间设置按键S1-S5、排阻R0-R1、晶振Y0与Y2、电容C0-C2、电阻R0-R5、滑动电阻R7、复位按钮RST、插头JP1。具体电路：排阻R1的2-9引脚分别与单片机STC89C52的8-1引脚和LCD的7-14引脚相连；排阻R0的2-9引脚与单片机的39-32引脚相连；复位按钮与C2并联后其与R0电阻连接端与单片机的9引脚相连，与R1电阻连接端接地；单片机第18引脚接晶振Y0和电容C0，第19引脚接晶振Y0和电容C1；独立按键S1-S5分别接单片机的10-14引脚；LCD的第3引脚通过滑动电阻R7接地；其4-6引脚接单片机的17-15引脚；DS1302的X1-2两端分别与晶振Y2的两端相连；DS1302的5-7引脚接单片机的23-21引脚并且分别再并连上一个上拉电阻R5-R3；各VCC端接5V电源。

其太阳能供电系统包括：9V/5W的太阳能电池板、6V/3A的光伏系统控制器、6V/4.5aH的铅酸蓄电池、稳压芯片LM2596、电容CFF、CIN、Cout、电阻R1-R2、电感L1、吸纳二极管D1。具体电路：控制器先接蓄电池，再接电池板，最后接负载。LM2596的引脚1（输入端口）接太阳能控制器的负载端口，在引脚1和地之间接入旁路电容CIN，引脚3和引脚5接地，引脚4连接电阻R1、R2和前馈电容CFF，引脚2（输出端口）连接吸纳二极管D1和电容Cout。

本发明的有益效果是：采用变频式超声波驱鸟的方法弥补了传统驱鸟器的缺陷，对鸟类的适用性广，并且对人和各种设备没有影响和危害。采用太阳能供电系统，为驱鸟装置的不间断工作，提供了稳定的供电电源。采用定时开关设计，可以根据居民区鸟儿的生活习性自行调整驱鸟装置工作的时间，从而更有效率，更加节能。

附图说明

图1是本发明的整体功能结构示意图。

图2是本发明的超声波发生电路原理图。

图3是本发明的定时开关设计原理图。

图4是本发明的太阳能供电系统示意图。

图5是本发明的稳压模块电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对发明作进一步说明。

如图1所示，本系统主要由六部分构成，即单片机STC89C52、DS1302时钟芯片、1602液晶显示器、超声波发生装置、键盘电路以及太阳能供电系统。其中通过键盘可以将当前日期时间信息以及超声波发生装置的开启与停止时间信息写入DS1302时钟芯片，单片机循环读取当前DS1302时钟芯片内部的信息并实时刷新显示在液晶显示器1602上。当前时间与设置的开启时间相同时，超声波发生装置工作，当前时间与设置的停止时间相同时，超声波发生装置停止工作。整个系统采用单片机的C语言编写程序对其进行设置，并控制超声波发生器的开启与停止。驱鸟系统中的供电系统主要由太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组以及LM2596稳压模块构成，通过光电转换将太阳能转换成电能并储存在蓄电池中，并通过稳压电路稳压至5V为驱鸟装置的工作提供不间断稳定的电源。

如图2所示，超声波发生装置采用定时器NE555构成多谐振荡器，单片机输出一定的方波信号驱动十进制分频器CD4017的CP端，使CD4017的输出端Q0-Q9依次输出高电平，由于CD4017的Q0-Q9输出端连接的电阻阻值各不相同,它们分别与NE555外接电容C1组成的充电时间常数不同的回路,因此在Q0-Q9依次为高电平的各个时段内，超声波喇叭周而复始地输出十种频率不同的超声波信号。同时为了使驱鸟的效果更加好，使用了两个超声波喇叭并联的接法。

如图3所示，定时开关设计采用STC89C52单片机作为核心控制元件，采用DS1302作为时钟芯片，采用LCD1602模块作为显示器件，采用独立键盘作为控制器件。单片机能够循环读取当前DS1302时钟芯片的信息并刷新显示在液晶显示屏1602上。按键控制部分采用五个独立式按键S1、S2、S3、S4、S5来进行定时开关的设置。分别连接单片机STC89C52的10至14引脚。具体操作方式如下：

初始化时钟：

S1按下→显示屏上的秒位闪烁，S2按下→秒+1，S3按下→确定设置时间；

S1再次按下→显示屏上的分钟位闪烁，S2按下→分钟+1，S3按下→确定设置时间；

S1再次按下→显示屏上的时钟位闪烁，S2按下→时钟+1，S3按下→确定设置时间；

S1再次按下→显示屏上的日期位闪烁，S2按下→日期+1，S3按下→确定设置时间；

S1再次按下→显示屏上的月份位闪烁，S2按下→月份+1，S3按下→确定设置时间；

S1再次按下→显示屏上的年份位闪烁，S2按下→年份+1，S3按下→确定设置时间；

开启和关闭的设置：

S4按下→定时开启时间分钟闪烁，S2按下→分钟+1，S3按下→确定设置时间。之后S4每多按下一次，可分别对开启时间的小时、日、月、年进行设置；

S5按下→定时停止时间分钟闪烁，S2按下→分钟+1，S3按下→确定设置时间。之后S5每多按下一次，可分别对停止时间的小时、日、月、年进行设置；

若当前时间等于开启时间，超声波发生器工作，若当前时间等于停止时间，则超声波驱鸟器停止工作.

如图4所示，控制器应先接蓄电池，再接电池板，最后接负载，否则会损坏控制器。本系统所需的电源来自电池板以及蓄电池中储存的电能。太阳能电池板输出的电压在9V左右，功率为5W左右。用9V/5W的太阳能电池板通过太阳能控制器给6V蓄电池充电，因为本系统的供电电压为5V，所以需要提前将6V电压稳压到5V再供给系统使用，因此需要一个低电压差的降压稳压电路为系统提供电能。为了提高电能的利用效率，减少能量损耗，稳压电路部分采用LM2596稳压模块降压至5V给自身系统供电。

如图5所示，稳压模块LM2596的引脚1（输入端口）接太阳能控制器的负载端口，为了防止在输入端口出现较大的瞬态电压，在引脚1和地之间接入旁路电容CIN，引脚3和引脚5接地，引脚4连接电阻R1、R2和前馈电容CFF，引脚2（输出端口）连接吸纳二极管D1为电感电流提供通路，输出电容Cout用来对输出进行滤波以及提高环路的稳定性。