基于電子技術的驅鼠器

鐘道金 魏盛開 曾偉明 莫小靈

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

關鍵詞：超聲波驅鼠、集成電路（IC）、STM32微控制器、硬件電路設計

基本設計原理：

1、隨著科學技術的蓬勃發展，進入科技新時代，我們進入了電子產業的蓬勃發展時期。人們對生活的要求更高，這就我們有了更加高效更加環保的方法驅鼠。這種新型驅鼠器本驅鼠器采用超聲波驅鼠原理，運用現代集成電路和STM32式嵌入式微控制器，通過可調頻超聲波電路，來達到可觀的驅鼠效果。同時改進超聲波發射的電路，使它通過控制器產生可調的PWM波連續連續發出高頻無規律變化的聲波，避免老鼠對某這一頻率的適應性。

2、總體設計路線

該驅鼠器的總體分為五個模塊，即電源模塊，超聲波模塊，藍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提供+5v的直流電源，支撐驅鼠器的整體運作，實現整流濾波穩壓電源。超聲波模塊主要發出高頻率的超聲波來破壞老鼠的神經系統使其坐立不安。控制器模塊運用STM32嵌入式控制器編程進行時鐘進行控制輸出可調的PWM來調整頻率，使其輸出變化的超聲工作頻率（20-70KHZ）。藍牙模塊通過手機藍牙控制驅鼠器的開啟與關閉并反饋給應用者，溫濕度模塊主要是檢測環境溫度和濕度超過工作溫度工作濕度的環境驅鼠器會發出警報提醒應用者。OLED模塊顯示工作狀態開啟或關閉，工作狀態是否正常，以便應用者調整。

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

一、模塊簡介

1、電源模塊

直流穩壓電源的工作原理：直流穩壓電源是一種將220V工頻交流電轉換成穩壓輸出的直流電壓的裝置，它需要經過變壓、整流、濾波、穩壓四個環節才能完成。

四個環節的工作原理如下：

（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網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載電阻。

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

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：根據老鼠的生理特點，調制一定頻率范圍的超聲波，干擾老鼠的神經活動和取食從而達到驅趕的效果。

3、溫濕度模塊

DHT11模塊功能：

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

4、OLED顯示模塊：

有機發光顯示技術由非常薄的有機材料涂層和玻璃基板構成。當有電荷通過時這些有機材料就會發光。OLED發光的顏色取決于有機發光層的材料，故廠商可由改變發光層的材料而得到所需之顏色。有源陣列有機發光顯示屏具有內置的電子電路系統因此每個像素都由一個對應的電路獨立驅動。OLED具備有構造簡單、自發光不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣等優點。

5、藍牙模塊：

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

結語：隨著科技社會經濟文化的發展，傳統的貓抓老鼠已經不能滿足人們對于生活質量的要求，新一代基于STM32系列的老鼠驅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的新一代驅鼠器的設計原理已經環境適應性進行了描述。

參考文獻：

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