基于51式單片機的音頻驅鼠器設計

摘要：文章采用仿生學(xué)原理、熱釋電紅外感應原理，運用51式單片機，設計并實(shí)現了一款新型驅鼠器設計。通過(guò)對鼠類(lèi)生理特點(diǎn)的研究以及現存驅鼠方法的分析與比較，確定了驅鼠器的總體設計。驅鼠器共分為四大模塊一電源模塊、感應模塊、控制模塊和音頻模塊。通過(guò)詳細的規劃，最終有效地實(shí)現了音頻驅鼠電路。
關(guān)鍵詞：仿生學(xué)；熱釋電紅外感應；單片機；驅鼠

0 引言
長(cháng)期以來(lái)，老鼠對家庭生活、農業(yè)生產(chǎn)等造成很大困擾。然而，現存的機械法、化學(xué)藥物法以及生物防治等，都存在著(zhù)比較明顯的缺點(diǎn)。機械滅鼠的缺陷體現在，當受到過(guò)這種器械傷害之后，老鼠會(huì )對這種器械保持很深的記憶，避免傷害再次發(fā)生。對于化學(xué)藥物的長(cháng)期使用，不僅會(huì )造成環(huán)境污染，甚至對人體也存在一定的危害。而對于生物防治，其控制力度難以把握，故而效果不太理想。所以，需要一種更加科學(xué)、環(huán)保而有效的產(chǎn)品來(lái)實(shí)現驅鼠功能。市面上現存的電子驅鼠產(chǎn)品電路設計復雜，成本較高，因此，基于51式單片機的音頻驅鼠器應運而生。

1 音頻驅鼠器的總體設計
驅鼠器的設計總體分為四個(gè)模塊，即電源模塊、感應模塊、控制模塊和音頻模塊。電源模塊為整個(gè)系統提供+5v的直流電源，支撐驅鼠器的整體運作。熱釋電紅外感應模塊用來(lái)感應鼠類(lèi)的入侵?？刂颇K則采用51式單片機編程進(jìn)行時(shí)鐘控制。音頻模塊產(chǎn)生貓叫聲驚嚇鼠類(lèi)，超聲波使鼠類(lèi)產(chǎn)生煩躁不安、身體不適等癥狀，在雙重作用下，達到驅鼠效果。

總之，當感應到鼠類(lèi)入侵時(shí)，單片機控制音頻模塊發(fā)聲，以達到驅鼠目的。驅鼠器的總體設計構架如圖1所示，總體設計電路圖如圖2所示。

2 音頻驅鼠器的系統設計
2．1 感應模塊設計
感應模塊是根據熱釋電紅外感應原理來(lái)實(shí)現的。由于鼠類(lèi)是恒溫動(dòng)物，體溫通常是37℃左右，所以能夠發(fā)出特定波長(cháng)為10 μm左右的紅外線(xiàn)。當老鼠的活動(dòng)進(jìn)入檢測區時(shí)，其溫度與環(huán)境溫度有差別，因此老鼠發(fā)射的10 μm左右的紅外線(xiàn)通過(guò)菲涅耳透鏡濾光片增強后聚集到紅外感應源(熱釋電元件)上，紅外感應源在接收到紅外輻射時(shí)就會(huì )失去電荷平衡，向外釋放電荷，進(jìn)而產(chǎn)生溫度差△T并將△T向外圍電路輸出，后續電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。熱釋電紅外傳感器的工作探測范圍為10-20m，并且，可以在-10℃～+40℃溫度范圍內正常工作。
2．2 控制模塊設計
控制模塊使用51式單片機編程實(shí)現。程序代碼如圖3所示。

程序功能：當探測到鼠類(lèi)入侵時(shí)，產(chǎn)生高電平，單片機控制音頻模塊發(fā)聲，本程序中設定為5秒時(shí)間延遲，之后，單片機復位到低電平。
2．3 音頻模塊設計
音頻模塊的設計分為兩部分：貓叫發(fā)聲模塊和超聲波模塊。
貓叫發(fā)聲模塊是根據仿生學(xué)原理，即通過(guò)研究生物的某些特征，研制出與生物器官構造和功能相類(lèi)似的儀器、機械。在驅鼠器設計中，調節蜂鳴器的頻率，模擬貓的叫聲，驚嚇鼠類(lèi)，以達到驅鼠的效果。
一定強度的超聲波，會(huì )引起身體組織的發(fā)熱；當頻率更高時(shí)，發(fā)熱就會(huì )越發(fā)厲害，使體內水分子被燒，周?chē)慕M織遭到破壞，長(cháng)時(shí)間如此就有危險。因此較大功率高強度的超聲波持續作用于鼠類(lèi)，會(huì )使鼠類(lèi)感到不適，甚至死亡。因此，利用超聲波造成鼠類(lèi)生理組織的不適，來(lái)達到驅鼠的目的。

3 音頻驅鼠器的優(yōu)勢與展望
(1)相較于傳統的驅鼠方法，本驅鼠器更加科學(xué)、環(huán)保，長(cháng)期的使用不會(huì )對生態(tài)環(huán)境以及人體自身產(chǎn)生傷害。
(2)對于市面上現存的電子驅鼠設備，本驅鼠器電路設計簡(jiǎn)潔、工藝簡(jiǎn)單，有效地降低了生產(chǎn)成本。
(3)本品采用的熱釋電紅外感應原理，不會(huì )在任何時(shí)候都發(fā)出超聲波和貓叫聲，只有當感應到鼠類(lèi)入侵時(shí)，才發(fā)聲驅鼠，不會(huì )造成額外的聲音干擾，方便生產(chǎn)生活。
(4)應用范圍廣泛?？梢愿鶕枰乐故箢?lèi)入侵的面積和地點(diǎn)的不同，在廚房、倉庫等不同位置放置驅鼠器，廣泛應用于家庭生活和農業(yè)生產(chǎn)等。

4 結語(yǔ)
本文設計了一種基于51式單片機的音頻驅鼠器，克服了傳統方法的缺點(diǎn)，營(yíng)造了一個(gè)更加科學(xué)、環(huán)保和方便的驅鼠氛圍。經(jīng)過(guò)現場(chǎng)調試與試驗，即模擬小白鼠的現場(chǎng)活動(dòng)，當打開(kāi)設計的驅鼠器時(shí)，小白鼠表現出煩躁、不安等明顯癥狀。經(jīng)過(guò)多次試驗，證明這款驅鼠器具有良好的驅鼠能力。