基于GSM無線通訊的智能捕鼠系統

鄭悅 胡安平 重慶文理學院

基于GSM無線通訊的智能捕鼠系統

鄭悅 胡安平 重慶文理學院

針對目前的捕鼠器如老鼠夾、高壓電捕鼠、捕鼠籠、粘鼠貼等存在風險高成本高甚至無法捕捉老鼠的問題，采用熱釋應、障礙、超聲波等多種傳感器實時檢測，加上MCU與GSM無線通訊從而實現遠程監測。當老鼠進入捕鼠箱后，觸發門開關傳感器關閉箱體，通過妙用步進電機將老鼠推向儲鼠倉，實現了連續捕鼠與遠程監控。

傳感器 GSM 步進電機

1 引言

深入了解現有的捕鼠裝置，并對其進行性能和應用場合的調查。進一步深入的對其特點和目前的研究現狀進行分析，鼠類繁殖快，數量多，分布廣，適應性強可傳播多種疾病，造成重大經濟損失。在林業、牧業、農業方面，鼠會毀壞植被，啃食農作物、咬壞人類辛勤培育的各種植苗。據調查，城市不明原因的火災約有1/4是由鼠咬電纜造成短路而引起的。大到國家各行各業，小到每家每戶，都在為鼠的防害傷透腦筋。綜合目前高端捕鼠器的迫切需求和應用前景，然后對現有捕鼠設備的實現方式進行比較，提出一種智能連續捕鼠系統。

2 作品功能與設計原理

2.1 系統方案

本系統主要由亞力克、步進電機、熱釋應傳感器、距離傳感器、MCU、GSM模塊與數顯示部分構成。

其中箱體主要由亞克力制作，它是一種透明的玻璃，在搭建好我們需要大小的捕鼠器后，在有機玻璃專用膠的粘合作用下，捕鼠籠穩定，該材料的優點是密度小（方便用戶移動位置）、透明（方便觀察內部結構）價格低廉環保等。步進電機能夠快速啟動或者停止，能夠提供動態轉矩值，其轉換的精度高易于控制正反轉，便于實現整個捕鼠過程的循環過程。HC-SR501熱釋電紅外傳感器負責檢測老鼠的捕捉狀態從而告知用戶端。障礙傳感器主要負責控制系統的整體運行，GSM模塊主要實現用戶端與系統端無線通訊。單向門主要保證老鼠的有進無處，本次作品中所使用的單向門主要運用了機械原理，保證了系統的可靠性。

2.2 系統理論分析與計算

2．2．1 第一道門的關閉速度

采用直流電機來控制第一道門的關閉速度，同時盡量讓老鼠在籠子的中央的時候門才關閉，從而延長老鼠逃跑的距離，給門留更多的時間。

2．2．2 如何保證老鼠會進入預定通道

當老鼠進入籠子以后，為了讓老鼠進入收集箱，我們設計了一個推板，將老鼠往收集箱的方向推，同時為了防止老鼠卡在擋板與對面擋板的中間所導致的推擋板系統損壞或老鼠未進入預定通道，我們設計了三角結構，將老鼠一步步引到“地牢”。

2．2．3 如何保證老鼠對于鼠籠有進無出

為了保證鼠籠的有進無處，第一道關卡我們采取了一個電機控制，一個純機械單向門。第二道關卡當老鼠進入第一道門，再由推板推到預定通道的時候，利用老鼠前進，蹺蹺板位置的改變，依次保證老鼠只能一直前進，沒有后路。

2．2．4 如何實現連續捕鼠

第三道關卡當老鼠進入收集箱的時候，進入收集箱的門是只能進，不能開的；經過三重保障，而且層層遞進，老鼠一定是有進無處的。

2.3 電路與程序的設定

2．3．1 電源

本次參賽作品中，電源參數如下：單片機采用5V、SIM900采用4．8V 2A、電機采用5V 1A。

2．3．2 熱釋應傳感器的原理

當一些晶體受熱時，在晶體兩端將會產生數量相等而符號相反的電荷，這種由于熱變化產生的電極化現象，被稱為熱釋電效應。菲涅耳透鏡折射式和反射式兩種形式，其作用一是聚焦作用，將熱釋的紅外信號折射（反射）在PIR上；二是將檢測區內分為若干個明區和暗區，使進入檢測區的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產生變化熱釋紅外信號，這樣PIR就能產生變化電信號。

2．3．3 避障傳感器

紅外避障傳感器的功能在該自動滅鼠器的系統中，紅外避障傳感器的主要作用就是探測的老鼠是否進入老鼠籠的第一道關卡，如果老鼠進入第一道關卡，那么被紅外探測器感知到以后，第一道門就會關閉，推板將會推動老鼠一步步進入最后的“天牢”。

2．3．4 SIM900芯片

GPRS連接：

①設置連接方式是IP地址：AT+CDNSORIP=0

②設置需要協議頭：AT+CIPHEAD=1

③ 設 置 連 接 方 式 和IP地 址：AT+CIPSTART="T CP","124．226．102．172","8080"

④發送數據AT+CIPSEND

⑤收到[＞]響應后再發送

⑥寫入內容：SIM300你好

⑦發送16進制數值0x1A

在該自動滅鼠器的系統中，SIM900的作用就是讓用戶知道捕鼠籠已成功捕鼠，而不用隨時好奇是否捕捉到老鼠常常去看效果。

3 機械原理

3.1 蹺蹺板的妙用

根據蹺蹺板受力矩不同，從而導致支點上方的板子的朝向不同的特點，我們采用了蹺蹺板作為一個“過渡段”將老鼠引入捕鼠籠中，同時當蹺蹺板的朝向改變時，還能封死老鼠的退路，實現了讓老鼠有進無出的功能。

3.2 單向門的妙用

上了鉸鏈的兩塊有機玻璃本來是可以在某一個平面繞某點自由旋轉的，但由于在自由旋轉的的板子的外圍處某一點加了一個擋板，所以板子只能單向移動，不能夠繞某一個時鐘方向一直旋轉，因此，通過這樣的方式，我們實現了機械的單向門。

3.3 蹺蹺板與單向門的巧妙結合

在這個自動滅鼠器中，蹺蹺板與單向門的結合可以說是這個自動滅鼠器中機械原理最精彩的一部分，僅僅運用了機械原理就讓老鼠有進無處，而且在老鼠沒有進入下一環節時，蹺蹺板不會還原為待捕鼠狀態。

鄭悅（1994—），漢族，重慶武隆人，本科，單位：重慶文理學院。胡安平（1993—），漢族，重慶奉節人，本科，單位：重慶文理學院。

基于GSM無線通訊的智能捕鼠系統。