用于边防蔬菜工房的超声波驱鸟驱鼠装置的制作方法

本实用新型涉及蔬菜工房智能控制器，特别涉及用于边防蔬菜工房智能控制器的超声波驱鸟驱鼠装置。

背景技术：

“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”是一种不受季节、气候影响，不受地域及土壤限制，可以安装在海拔5000米高山上给守卫在我国边防哨所的部队人员，提供四季都可以供给的无污染、无病虫害、无农药残留的环保蔬菜的工房。在高原高寒的山上需要将该“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”安装在可以保温的山洞内，使用“边防哨所蔬菜工房智能综合控制器”智能管理蔬菜工房，不需要人员专门管理，可以远程实时监控，自动控制工房内各种运行，自动检测各种设备运行状况。由于“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”实行自动化管理无人在现场管理，就容易受到鸟类、鼠类、虫类等对周边环境进行破坏以及对“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”种植的营养蔬菜安全造成威胁。为了减少鸟类、鼠类、虫类等的破坏和对种植的营养蔬菜安全威胁，需对这些鸟类、鼠类、虫类进行驱逐。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种减少鸟类、鼠类、虫类等的破坏和对种植的营养蔬菜安全威胁的用于边防蔬菜工房的超声波驱鸟驱鼠装置。

本实用新型为达到上述目的所采用的一个技术方案是：一种用于边防蔬菜工房的超声波驱鸟驱鼠装置，包括微处理器、微波雷达感应传感器、微分电路、信号驱动电路、输出信号控制电路、超声波喇叭、工作状态功能显示LED、爆闪灯，微波雷达感应传感器的信号输出端连接至微处理器，微处理器连接至微分电路输入端，微分电路的输出端连接至信号驱动电路的输入端，微处理器连接至输出信号控制电路的输入端，信号控制电路的输出端连接至信号驱动电路的控制端，信号驱动电路的输出端连接至超声波喇叭；微处理器分别连接至工作状态功能显示LED、爆闪灯。

进一步地，微处理器为AT89C51微处理芯片，微波雷达感应传感器包括第一微波雷达感应传感器、第二通微波雷达感应传感器、第三微波雷达感应传感器、第四微波雷达感应传感器，第一微波雷达感应传感器的信号输出端和第二通微波雷达感应传感器的信号输出端连接至微处理器的INT0端，第三微波雷达感应传感器的信号输出端和第四微波雷达感应传感器的信号输出端连接至微处理器的INT1端；微分电路包括第一微分电路、第二微分电路、第三微分电路、第四微分电路，信号驱动电路包括第一信号驱动电路、第二信号驱动电路、第三信号驱动电路、第四信号驱动电路，超声波喇叭包括第一超声波喇叭、第二超声波喇叭、第三超声波喇叭、第四超声波喇叭，输出信号控制电路包括第一输出信号控制电路、第二输出信号控制电路、第三输出信号控制电路、第四输出信号控制电路；微处理器的P1.0脚连接至第一微分电路的输入端，微处理器的P2.7脚连接至第一输出信号控制电路的输入端，第一微分电路的输出端连接至第一信号驱动电路的输入端，第一信号驱动电路的输出端连接至第一超声波喇叭，第一输出信号控制电路的输出端连接至第一信号驱动电路的控制端；微处理器的P1.1脚连接至第二微分电路的输入端，微处理器的P2.6 脚连接至第二输出信号控制电路的输入端，第二微分电路、第二信号驱动电路、第二超声波喇叭和第二输出信号控制电路之间的连接关系同上述第一微分电路、第一信号驱动电路、第一超声波喇叭、第一输出信号控制电路各部件之间的连接关系；微处理器的P1.2脚连接至第三微分电路的输入端，微处理器的 P2.5脚连接至第三输出信号控制电路的输入端，第三微分电路、第三信号驱动电路、第三超声波喇叭和第三输出信号控制电路之间的连接关系同上述第一微分电路、第一信号驱动电路、第一超声波喇叭、第一输出信号控制电路各部件之间的连接关系；微处理器的P1.3脚连接至第四微分电路的输入端，微处理器的P2.4脚连接至第四输出信号控制电路的输入端，第四微分电路、第四信号驱动电路、第四超声波喇叭和第四输出信号控制电路之间的连接关系同上述第一微分电路、第一信号驱动电路、第一超声波喇叭、第一输出信号控制电路各部件之间的连接关系。

进一步地，微处理器在P1.0、P1.1、P1.2、P1.3产生矩形方波脉冲，矩形方波的频率是从15KHz递增到20KHz重复地连续扫频变化；变化的超声波信号传输到第一微分电路、第二微分电路、第三微分电路、第四微分电路。

进一步地，微处理器在P2.7、P2.6、P2.5、P2.4四个引脚正常时依次产生1分钟高电平、4分钟低电平、重复上述高电平、低电平3个周期后2分钟时间随机产生高电平和低电平，然后再重新开始，产生的信号控制第一输出信号控制电路、第二输出信号控制电路、第三输出信号控制电路、第四输出信号控制电路输出控制电路工作，高电平时打开输出信号开关，低电平时关闭输出信号开关。

进一步地，微处理器在INT0中断0端口接有第一微波雷达感应传感器和第二通微波雷达感应传感器的数据线DATA端口，在INT1中断1端口接有第三微波雷达感应传感器和第四微波雷达感应传感器的数据线DATA端口,当第一微波雷达感应传感器和第二通微波雷达感应传感器探测到物体移动时将INT0 中断0端口由高电平拉为低电平，产生中断0请求；当第三微波雷达感应传感器和第四微波雷达感应传感器探测到物体移动时将INT1中断1端口由高电平拉为低电平，产生中断1请求；微处理器收到中断0请求控制P2.7、P2.6执行中断请求，同时控制P1.7由低电平变为高电平启动爆闪灯；微处理器收到中断1请求控制P2.5、P2.4执行中断请求，同时控制P1.7由低电平变为高电平启动爆闪灯。

更进一步地，微处理器在P1.0-P1.3产生的扫频变化超声波信号分别对应经过第一微分电路到第四微分电路将矩形波变换成正负向尖峰脉冲波后对应送到第一信号驱动电路至第四信号驱动电路放大输出，驱动电路的输出信号对应受第一输出信号控制电路至第四输出信号控制电路控制；第一信号驱动电路至第四信号驱动电路输出的尖峰脉冲波电信号对应送往第一超声波喇叭至第四超声波喇叭转换为超声波音频信号传播到空间。

进一步地，微处理器在P2.0、P2.1、P2.2、P2.3控制工作状态功能显示 LED。

进一步地，微处理器在P1.7连接着爆闪灯的控制端口，高电平时爆闪灯燃亮，低电平时熄灭。

进一步地，爆闪灯还设置手动关闭开关，切断微处理器的P1.7控制。

本实用新型采用间断输出音频波的方式通过超声波喇叭将刺耳的尖峰超声波信号放大传输到空间，使鸟类、鼠类、蛇类听到后烦躁不安迅速远离，达到保护“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”不受鸟类、鼠类等小动物侵害的目的。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施例的方框图；

图2是本实用新型较佳实施例的电路原理示意图；

图3是本实用新型较佳实施例之微处理器的电路原理示意图；

图4是本实用新型较佳实施例之微分电路的电路原理示意图；

图5是本实用新型较佳实施例之信号驱动电路、输出信号控制电路、超声波喇叭部分的电路原理示意图；

图6是本实用新型较佳实施例之输出信号控制电路的电路原理示意图；

图7是本实用新型较佳实施例之超声波喇叭的结构示意图；

图8是本实用新型较佳实施例之超声波喇叭频谱范围测试图；

图9是本实用新型较佳实施例之微处理器、微波雷达感应传感器部分的电路原理示意图；

图10是本实用新型较佳实施例之微处理器、工作状态功能显示LED、爆闪灯部分的电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种用于边防蔬菜工房的超声波驱鸟驱鼠装置，包括微处理器1、微波雷达感应传感器2、微分电路3、信号驱动电路4、输出信号控制电路6、超声波喇叭5、工作状态功能显示LED7、爆闪灯8，微波雷达感应传感器2的信号输出端连接至微处理器1，微处理器1连接至微分电路3输入端，微分电路3的输出端连接至信号驱动电路4的输入端，微处理器1连接至输出信号控制电路6的输入端，信号控制电路6的输出端连接至信号驱动电路4 的控制端，信号驱动电路4的输出端连接至超声波喇叭5；微处理器1分别连接至工作状态功能显示LED7、爆闪灯8。

如图1、图2所示，微处理器1为AT89C51微处理芯片，微波雷达感应传感器2包括第一微波雷达感应传感器2-1、第二通微波雷达感应传感器2-2、第三微波雷达感应传感器2-3、第四微波雷达感应传感器2-4，第一微波雷达感应传感器2-1的信号输出端和第二通微波雷达感应传感器2-2的信号输出端连接至微处理器1的INT0端，第三微波雷达感应传感器2-3的信号输出端和第四微波雷达感应传感器2-4的信号输出端连接至微处理器1的INT1端；微分电路3包括第一微分电路3-1、第二微分电路3-2、第三微分电路3-3、第四微分电路3-4，信号驱动电路4包括第一信号驱动电路4-1、第二信号驱动电路4-2、第三信号驱动电路4-3、第四信号驱动电路4-4，超声波喇叭5包括第一超声波喇叭5-1、第二超声波喇叭5-2、第三超声波喇叭5-3、第四超声波喇叭5-4，输出信号控制电路6包括第一输出信号控制电路6-1、第二输出信号控制电路6-2、第三输出信号控制电路6-3、第四输出信号控制电路6-4；微处理器1的P1.0脚连接至第一微分电路3-1的输入端，微处理器1的P2.7 脚连接至第一输出信号控制电路6-1的输入端，第一微分电路3-1的输出端连接至第一信号驱动电路4-1的输入端，第一信号驱动电路4-1的输出端连接至第一超声波喇叭5-1，第一输出信号控制电路6-1的输出端连接至第一信号驱动电路4-1的控制端；微处理器1的P1.1脚连接至第二微分电路3-2的输入端，微处理器1的P2.6脚连接至第二输出信号控制电路6-2的输入端，第二微分电路3-2、第二信号驱动电路4-2、第二超声波喇叭5-2和第二输出信号控制电路6-2之间的连接关系同上述第一微分电路3-1、第一信号驱动电路4-1、第一超声波喇叭5-1、第一输出信号控制电路6-1各部件之间的连接关系；微处理器1的P1.2脚连接至第三微分电路3-3的输入端，微处理器1的P2.5 脚连接至第三输出信号控制电路6-3的输入端，第三微分电路3-3、第三信号驱动电路4-3、第三超声波喇叭5-3和第三输出信号控制电路6-3之间的连接关系同上述第一微分电路3-1、第一信号驱动电路4-1、第一超声波喇叭5-1、第一输出信号控制电路6-1各部件之间的连接关系；微处理器1的P1.3脚连接至第四微分电路3-4的输入端，微处理器1的P2.4脚连接至第四输出信号控制电路6-4的输入端，第四微分电路3-4、第四信号驱动电路4-4、第四超声波喇叭5-4和第四输出信号控制电路6-4之间的连接关系同上述第一微分电路3-1、第一信号驱动电路4-1、第一超声波喇叭5-1、第一输出信号控制电路6-1各部件之间的连接关系。

如图4所示，微处理器1在P1.0、P1.1、P1.2、P1.3产生矩形方波脉冲，这个脉冲波形幅度和宽度数值均固定不变化，矩形方波的频率是从15KHz递增到20KHz重复地连续扫频变化；变化的超声波信号传输到第一微分电路3-1、第二微分电路3-2、第三微分电路3-3、第四微分电路3-4。微处理器1在 P1.0-P1.3产生的扫频变化超声波信号分别对应经过第一微分电路到第四微分电路将矩形波变换成正负向尖峰脉冲波后对应送到第一信号驱动电路4-1 至第四信号驱动电路4-4放大输出，驱动电路的输出信号对应受第一输出信号控制电路6-1至第四输出信号控制电路6-4控制；第一信号驱动电路4-1至第四信号驱动电路4-4输出的尖峰脉冲波电信号对应送往第一超声波喇叭5-1 至第四超声波喇叭5-4转换为超声波音频信号传播到空间，如图5所示。由于超声波频率超出了人耳朵听觉范围，对于人们不会感到不舒服，但是鸟类和鼠类等耳膜薄，能够听到这种刺耳的尖峰声波，受到惊吓即远离声源，达到超声波驱鸟驱鼠的目的。

如图3所示，微处理器1在P2.7、P2.6、P2.5、P2.4四个引脚正常时依次产生1分钟高电平、4分钟低电平、重复上述高电平、低电平3个周期后2 分钟时间随机产生高电平和低电平，然后再重新开始，产生的信号控制第一输出信号控制电路6-1、第二输出信号控制电路6-2、第三输出信号控制电路6-3、第四输出信号控制电路6-4输出控制电路工作，高电平时打开输出信号开关，低电平时关闭输出信号开关。本实用新型正常工作启动后由AT89C51微处理芯片产生4路频率是从15KHz递增到20KHz重复地连续扫频变化的矩形波信号，该信号经过微分电路和驱动放大器改变为刺耳的尖峰波信号。该信号输出中由 AT89C51微处理芯片控制输出控制电路，程序为：A、输出1分钟信号，B、停止输出4分钟，C、以上程序重复3个周期后有2分钟时间随机产生输出和停止输出，然后再返回程序A重复顺序执行。

如图3、图9所示，本实用新型在AT89C51微处理芯片的INT0中断0端口和INT1中断1端口分别都接有2个微波雷达感应传感器的数据线DATA端口，探测到物体移动时将产生中断请求。微处理器1在INT0中断0端口接有第一微波雷达感应传感器2-1和第二通微波雷达感应传感器2-2的数据线DATA端口，在INT1中断1端口接有第三微波雷达感应传感器2-3和第四微波雷达感应传感器2-4的数据线DATA端口,当第一微波雷达感应传感器2-1和第二通微波雷达感应传感器2-2探测到物体移动时将INT0中断0端口由高电平拉为低电平，产生中断0请求；当第三微波雷达感应传感器2-3和第四微波雷达感应传感器2-4探测到物体移动时将INT1中断1端口由高电平拉为低电平，产生中断1请求；微处理器1收到中断0请求控制P2.7、P2.6执行中断请求，同时控制P1.7由低电平变为高电平启动爆闪灯8；微处理器1收到中断1请求控制P2.5、P2.4执行中断请求，同时控制P1.7由低电平变为高电平启动爆闪灯8。

如图3所示，微处理器1在P1.7连接着爆闪灯8的控制端口，高电平时爆闪灯8燃亮，低电平时熄灭；爆闪灯8还设置手动关闭开关，切断微处理器 1的P1.7控制。本实用新型由AT89C51微处理芯片在中断端口收到中断请求时控制超声波输出变化执行中断请求后的变化，同时控制连接着的红蓝爆闪灯燃亮。红蓝爆闪灯也可手动关闭，不受AT89C51微处理芯片的控制。

下述的实施例中均以第一微分电路3-1、第一信号驱动电路4-1、第一超声波喇叭5-1和第一输出信号控制电路6-1为例，其余第二、第三、第四部分原理与第一部分的原理相同。

如图4所示，以第一微分电路3-1为例，AT89C51微处理芯片在P1.0产生的扫频变化超声波信号是0V-＝4.8V的矩形方波脉冲，这个脉冲波形幅度和宽度数值均固定不变化，而矩形方波的频率是从15KHz递增到20KHz重复地连续扫频变化。变化的超声波信号传输到由C4、R4组成的第一微分电路3-1，第一微分电路将矩形波变换成正负向变化的尖峰脉冲波然后送到第一信号驱动电路4-1放大输出。

如图5所示，第一微分电路3-1将矩形方波脉冲变换成正负向尖峰脉冲波后送到第一信号驱动电路4-1输入“Gate”端口，驱动放大电路由型号为IRF540 N沟道MOS管组成，IRF540的“Gate”引脚端连接第一微分电路3-1的信号输入，IRF540的“Drain”引脚端连接第一超声波喇叭5-1端，IRF540的“Source”引脚端连接第一输出信号控制电路6-1型号为ULN2003A的双极型线性集成电路(达林顿对管)16脚。

如图5所示，第一信号驱动电路4-1将第一微分电路3-1送来的正负向尖峰脉冲波进行正向放大滤除负向尖峰脉冲后输出的正向0V-+4.8V尖峰脉冲波电信号送往第一超声波喇叭5-1，转换为超声波音频信号(VAW)传输出到空间。

如图5所示，第一信号驱动电路4-1中型号为IRF540N沟道MOS管“Source”引脚端不是直接连接到地线的，连接第一输出信号控制电路6-1 型号为ULN2003A的双极型线性集成电路(达林顿对管)16脚。

如图6所示，ULN2003A的双极型线性集成电路由7路达林顿对管组成，1 脚输入端口与图3所示的AT89C51微处理芯片U1的P2.7相连接，P2.7为高电平时控制达林顿对管导通，16脚输出端口与地线导通，从而控制Q1晶体管 IRF540的“Source”引脚端导地，第一信号驱动电路4-1开始工作，P2.7为低电平时控制达林顿对管截止，16脚输出端口与地线断开，从而控制Q1晶体管IRF540的“Source”引脚端与地线断开，第一信号驱动电路4-1停止工作，达到由P2.7控制超声波输出工作程序的目的。

如图7所示，第一超声波喇叭5-1由3部分组成，5-1-1是由电信号驱动的超声波喇叭，5-1-2是连接超声波喇叭与扩音号筒连接的法兰盘，5-1-3是扩音用的号筒，将这3个组件固定连接在一起为第一超声波喇叭5-1。

如图8所示，第一超声波喇叭5-1频谱范围测试图，所采用的型号为PW5120 的有耳超声波喇叭，直径51mm，防水性能好，为宽频2.5～60Khz大功率超声波驱鸟驱虫专用喇叭。

如图5所示，第一超声波喇叭5-1作用为把第一信号驱动电路4-1将第一微分电路3-1送来的尖峰脉冲波进行正向放大后输出的正向0V-+4.8V尖峰脉冲波电信号转换为超声波尖峰音频信号传输出到空间。

如图9所示，所述的AT89C51微处理芯片U1在INT0中断0端口接有型号为STD-RCWL0516-1型的第一微波雷达感应传感器2-1、第二微波雷达感应传感器2-2这2个微波雷达感应传感器的数据线DATA端口，在INT1中断1端口接有型号为STD-RCWL0516-1型第三微波雷达感应传感器2-3、第四微波雷达感应传感器2-4这2个微波雷达感应传感器的数据线DATA端口,当第一微波雷达感应传感器2-1、第二微波雷达感应传感器2-2探测到物体移动时将INT0 中断0端口由高电平拉为低电平，产生中断0请求。此时启动第一超声波喇叭 5-1和第二超声波喇叭5-2。当第三微波雷达感应传感器2-3、第四微波雷达感应传感器2-4探测到物体移动时将INT1中断1端口由高电平拉为低电平，产生中断1请求，此时启动第三超声波喇叭5-3和第四超声波喇叭5-4。四个超声波喇叭分别安装在“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”周边四个方向。

STD-RCWL0516-1型微波雷达感应传感器是一款采用多普勒雷达技术，专用于检测物体移动的微波感应传感器。该传感器具有灵敏度高，感应距离远，可靠性强，感应角度大，供电电压范围广等特点。工作电压：4-28V DC；工作电流：3mA；探测距离：5～7M；发射功率：20～30mW；触发方式：重复触发；输出控制：高电平3.3V、低电平0V；工作环境：-20℃～+80℃。

如图3所示，微处理器1在P2.0、P2.1、P2.2、P2.3控制工作状态功能显示LED7。如图10所示，工作状态功能显示LED7为四个LED指示灯，AT89C51 微处理芯片U1在P2.0、P2.1、P2.3、P2.4引脚端口分别接有D5、D6、D7、 D8四个LED指示灯，所述的D5指示灯在超声波驱鸟驱鼠装置启动后先间隔1 秒闪动，闪动10次后一直燃亮，表示运行程序正常，进入工作状态。D6指示灯燃亮表示执行常规程序。D7指示灯燃亮表示AT89C51微处理芯片U1的INT0 中断0有动物体触发，第一超声波喇叭5-1和第二超声波喇叭5-2工作。D8 指示灯燃亮表示AT89C51微处理芯片U1的INT1中断1有动物体触发，第三超声波喇叭5-3和第四超声波喇叭5-4工作。

如图10所示，所述的AT89C51微处理芯片U1在P1.7引脚端连接有型号为IRF540N沟道MOS管组成的爆闪灯子开关Q5，当有动物体触发AT89C51微处理芯片U1的INT0中断0或者INT1中断1电子开关即接通，红蓝爆闪灯8 即燃亮。

本实用新型采用电子电路模拟出音色单调、泛音缺乏、频率在15KHz～ 20KHz范围、音型为尖峰波刺耳的超声波信号，采用间断输出音频波的方式通过超声波喇叭和安装在喇叭上的扩音号筒将刺耳的尖峰超声波信号放大传输到空间，使鸟类、鼠类、蛇类听到后烦躁不安迅速远离本实用新型，达到保护“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”不受鸟类、鼠类等小动物侵害的目的。