基于51式单片机的音频驱鼠器设计

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０　引言

长期以来，老鼠对家庭生活、农业生产等造成很大困扰。然而，现存的机械法、化学药物法以及生物防治等，都存在着比较明显的缺点。机械灭鼠的缺陷体现在，当受到过这种器械伤害之后，老鼠会对这种器械保持很深的记忆，避免伤害再次发生。对于化学药物的长期使用，不仅会造成环境污染，甚至对人体也存在一定的危害。而对于生物防治，其控制力度难以把握，故而效果不太理想。所以，需要一种更加科学、环保而有效的产品来实现驱鼠功能。市面上现存的电子驱鼠产品电路设计复杂，成本较高，因此，基于51式单片机的音频驱鼠器应运而生。

１　音频驱鼠器的总体设计

驱鼠器的设计总体分为四个模块，即电源模块、感应模块、控制模块和音频模块。电源模块为整个系统提供+5V 的直流电源，支撑驱鼠器的整体运作。热释电红外感应模块用来感应鼠类的入侵。控制模块则采用51式单片机编程进行时钟控制。音频模块产生猫叫声惊吓鼠类，超声波使鼠类产生烦躁不安、身体不适等症状，在双重作用下，达到驱鼠效果。

总之，当感应到鼠类入侵时，单片机控制音频模块发声，以达到驱鼠目的。驱鼠器的总体设计构架如图１所示，总体设计电路图如图２所示。

图１　驱鼠器总体设计构架（参见右栏）图２　总体设计电路图　（参见下页）

基于５１式单片机的音频驱鼠器设计

陈步华 孙建云 张　杰 赵慕铭 李　沛 李　娣

（西安电子科技大学　电子工程学院）　

摘　要：文章采用仿生学原理、热释电红外感应原理，运用51式单片机，设计并实现了一款新型驱鼠器设计。通过对鼠类生理特点的研究以及现存驱鼠方法的分析与比较，确定了驱鼠器的总体设计。驱鼠器共分为四大模块－－电源模块、感应模块、控制模块和音频模块。通过详细的规划，最终有效地实现了音频驱鼠电路。

关键词：仿生学；热释电红外感应；单片机；驱鼠

Design of an Audio Rat Repellent Based on 51 SCM

Chen Buhua Sun Jianyun Zhang Jie Zhao Muming Li Pei Li Di

（Electronic Engineering School, Xidian University ）

Abstract ：Based on the principles of bionics and pyroelectric infrared sensor, the thesis designs and implements a new audio mouse repellent based on Type 51 SCM. According to the study of the physiological characteristics of rats and the analysis and comparison of existing methods for repelling rats, the overall design of the rat repellent is determined. It consists of four modules: power supply module, induction module, control module, and audio module. By means of detailed design, the circuit of the audio rat repellent is implemented effectively.

Key words : bionics; pyroelectric infrared sensor; SCM; rat repelling

图１　驱鼠器总体设计构架、

２　音频驱鼠器的系统设计２．１　感应模块设计

感应模块是根据热释电红外感应原理来实现的。由于鼠类是恒温动物，体温通常是37℃左右，所以能够发出特定波长为10μm 左右的红外线。当老鼠的活动进入检测区时，其温度与环境温度有差别，因此老鼠发射的10μm 左右的红外线通过菲涅耳透镜滤光片增强后聚集到红外感应源（热释电元件）上，红外感应源在接收到红外辐射时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，进而产生温度差ΔT 并将ΔT 向外围电路输出，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。热释电红外传感器的工作探测范围为10-20m ，并且，可以在－10℃～+40℃温度范围内正常工作。

２．２　控制模块设计

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（下接１６页）

图２　总体设计电路图

图３　程序代码

控制模块使用51式单片机编程实现。程序代码如图３所示。

程序功能：当探测到鼠类入侵时，产生高电平，单片机控制音频模块发声，本程序中设定为５秒时间延迟，之后，单片机复位到低电平。

２．３　音频模块设计

音频模块的设计分为两部分：猫叫发声模块和超声波模块。

猫叫发声模块是根据仿生学原理，即通过研究生物的某些特征，研制出与生物器官构造和功能相类似的仪器、机械。在驱鼠器设计中，调节蜂鸣器的频率，模拟猫的叫声，惊吓鼠类，以达到驱鼠的效果。

一定强度的超声波，会引起身体组织的发热；当频率更高时，发热就会越发厉害，使体内水分子被烧，周围的组织遭到破坏，长时间如此就有危险。因此较大功率高强度的超声波持续作用于鼠类，会使鼠类感到不适，甚至死亡。因此，利用超声波造成鼠类生理组织的不适，来达到驱鼠的目的。３　音频驱鼠器的优势与展望

（１）相较于传统的驱鼠方法，本驱鼠器更加科学、环保，长期的使用不会对生态环境以及人体自身产生伤害。

（２）对于市面上现存的电子驱鼠设备，本驱鼠器电路设计简洁、工艺简单，有效地降低了生产成本。

（３）本品采用的热释电红外感应原理，不会在

任何时候都发出超声波和猫叫声，只有当感应到鼠类入侵时，才发声驱鼠，不会造成额外的声音干扰，方便生产生活。

（４）应用范围广泛。可以根据需要防止鼠类入侵的面积和地点的不同，在厨房、仓库等不同位置放置驱鼠器，广泛应用于家庭生活和农业生产等。４　结语

本文设计了一种基于51式单片机的音频驱鼠器，克服了传统方法的缺点，营造了一个更加科学、环保和方便的驱鼠氛围。经过现场调试与试验，即模拟小白鼠的现场活动，当打开设计的驱鼠器时，小白鼠表现出烦躁、不安等明显症状。经过多次试验，证明这款驱鼠器具有良好的驱鼠能力。参考文献：

［１］　李秀荣，杨金菊．分子仿生学及其应用［Ｍ］． 北京：工业出版社，２００６．

［２］　彭丽静，宫世宽，李丽红．热释电红外传感器原理 及应用［Ｊ］．煤炭技术，２００５，２４（３）：１１３－１１４　［３］　胡敏强，金龙，顾菊平．超声波电机原理与设计［Ｍ］． 北京：科学出版社，２００５．

［４］　曹国凤．超声加工技术／现代加工技术丛书［Ｍ］． 北京：化学工业出版社，２００５．

［５］　李红梅，于戈，李兵，等．电子驱鼠器在养殖场使用 效果观察［Ｊ］．医学动物防制，２００８（９）：６５９－６６０．［６］　Jha A R.红外技术应用［Ｍ］． 北京：化学工业出版社，２００４．

［７］　李忠学．结构仿生学与新型有限元计算理论［Ｍ］． 北京：科学出版社，２００９．

［８］　罗萍，张为．集成电路设计导论［Ｍ］． 北京：清华大学出版社，２０１１．

作者简介：

陈步华，１９９１，１１出生，西安电子科技大学在校学生

电话：１３７７２１１７９３６；１３６０９２５２７９０电子信箱：１004668236@https://www.wendangku.net/doc/e416435753.html,

联系地址：西安雁塔区电子正街南段６９号２３＃３０４室（７１００６５）

孙建云、张杰、赵慕铭、李沛、李娣，西安电

子科技大学在校学生