鐘道金 魏盛開 曾偉明 莫小靈

摘 要：采用超聲波頻段驅(qū)鼠原理，運(yùn)用現(xiàn)代集成電路（IC）電子技術(shù)和STM32F407VET6系列嵌入式微控制器，通過硬件電路以及軟件程序設(shè)計和實物制作并實現(xiàn)了一款新型驅(qū)鼠器設(shè)計。對鼠類生理特點進(jìn)行研究以及分析，確定了驅(qū)鼠器的總體設(shè)計。驅(qū)鼠器共分為五個模塊電源模塊，超聲波模塊，藍(lán)牙模塊，溫濕度模塊，控制器模塊以及OLED模塊。通過詳細(xì)的規(guī)劃最終有效地實現(xiàn)了超聲波驅(qū)鼠器電路設(shè)計制作

關(guān)鍵詞：超聲波驅(qū)鼠、集成電路（IC）、STM32微控制器、硬件電路設(shè)計

基本設(shè)計原理：

1、隨著科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，進(jìn)入科技新時代，我們進(jìn)入了電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展時期。人們對生活的要求更高，這就我們有了更加高效更加環(huán)保的方法驅(qū)鼠。這種新型驅(qū)鼠器本驅(qū)鼠器采用超聲波驅(qū)鼠原理，運(yùn)用現(xiàn)代集成電路和STM32式嵌入式微控制器，通過可調(diào)頻超聲波電路，來達(dá)到可觀的驅(qū)鼠效果。同時改進(jìn)超聲波發(fā)射的電路，使它通過控制器產(chǎn)生可調(diào)的PWM波連續(xù)連續(xù)發(fā)出高頻無規(guī)律變化的聲波，避免老鼠對某這一頻率的適應(yīng)性。

2、總體設(shè)計路線

該驅(qū)鼠器的總體分為五個模塊，即電源模塊，超聲波模塊，藍(lán)牙模塊和控制器模塊、溫濕度模塊、OLED模塊。電源模塊為整個系統(tǒng)提供+5v的直流電源，支撐驅(qū)鼠器的整體運(yùn)作，實現(xiàn)整流濾波穩(wěn)壓電源。超聲波模塊主要發(fā)出高頻率的超聲波來破壞老鼠的神經(jīng)系統(tǒng)使其坐立不安?？刂破髂K運(yùn)用STM32嵌入式控制器編程進(jìn)行時鐘進(jìn)行控制輸出可調(diào)的PWM來調(diào)整頻率，使其輸出變化的超聲工作頻率（20-70KHZ）。藍(lán)牙模塊通過手機(jī)藍(lán)牙控制驅(qū)鼠器的開啟與關(guān)閉并反饋給應(yīng)用者，溫濕度模塊主要是檢測環(huán)境溫度和濕度超過工作溫度工作濕度的環(huán)境驅(qū)鼠器會發(fā)出警報提醒應(yīng)用者。OLED模塊顯示工作狀態(tài)開啟或關(guān)閉，工作狀態(tài)是否正常，以便應(yīng)用者調(diào)整。

系統(tǒng)工作原理：首先，電源模塊的作用是給系統(tǒng)供電。是接市電然后整流濾波穩(wěn)壓供電。STM32嵌入式控制器控制PWM波是用于超聲波模塊的控制，具體的系統(tǒng)總體布局如圖1所示。圖1給出了各個模塊的物理連接關(guān)系，即電器特性。圖2給出了超聲波模塊數(shù)據(jù)測試的數(shù)據(jù)圖。

一、模塊簡介

1、電源模塊

直流穩(wěn)壓電源的工作原理：直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。

四個環(huán)節(jié)的工作原理如下：

（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。

（2）整流濾波電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。

（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓各濾波電容C滿足RL-C=（3～5）T/2，或中T為輸入交流信號周期，RL為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。

（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器

功能：通過橋式整流電路以及濾波電路以及7805芯片將接入的市電通過降壓、整流、濾波將電壓穩(wěn)定在5V左右可供控制芯片及各功能模塊正常。

2、超聲波模塊

功能：根據(jù)老鼠的生理特點，調(diào)制一定頻率范圍的超聲波，干擾老鼠的神經(jīng)活動和取食從而達(dá)到驅(qū)趕的效果。

3、溫濕度模塊

DHT11模塊功能：

用來檢測周圍環(huán)境的濕度以及濕度的變化，防止元器件在溫度過高和過低，濕度過大發(fā)生損壞，以及可以通過藍(lán)牙模塊及時反饋溫濕度的變化。

4、OLED顯示模塊：

有機(jī)發(fā)光顯示技術(shù)由非常薄的有機(jī)材料涂層和玻璃基板構(gòu)成。當(dāng)有電荷通過時這些有機(jī)材料就會發(fā)光。OLED發(fā)光的顏色取決于有機(jī)發(fā)光層的材料，故廠商可由改變發(fā)光層的材料而得到所需之顏色。有源陣列有機(jī)發(fā)光顯示屏具有內(nèi)置的電子電路系統(tǒng)因此每個像素都由一個對應(yīng)的電路獨立驅(qū)動。OLED具備有構(gòu)造簡單、自發(fā)光不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣等優(yōu)點。

5、藍(lán)牙模塊：

HC-05 藍(lán)牙串口通信模塊，是基于 Bluetooth Specification V2.0 帶 EDR 藍(lán)牙協(xié)議的 數(shù)傳模塊。無線工作頻段為 2.4GHz ISM，調(diào)制方式是 GFSK。模塊最大發(fā)射功率為 4dBm， 接收靈敏度-85dBm，板載 PCB 天線，可以實現(xiàn) 10 米距離通信。模塊采用 CSR 的 BC417 芯片，支持 AT 指令，可根據(jù)需要更改角色（主、從模式） 以及串口波特率、設(shè)備名稱等參數(shù)。HC-05 可以與安卓手機(jī)自帶藍(lán)牙連接，通訊測試可以使用安卓串口助手軟件。

結(jié)語：隨著科技社會經(jīng)濟(jì)文化的發(fā)展，傳統(tǒng)的貓抓老鼠已經(jīng)不能滿足人們對于生活質(zhì)量的要求，新一代基于STM32系列的老鼠驅(qū)趕器符合人們對于許多生活的需要本文主要介紹了基于STM32的新一代驅(qū)鼠器的設(shè)計原理已經(jīng)環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行了描述。

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