基于GSM無線通訊的智能捕鼠系統(tǒng)

鄭悅 胡安平 重慶文理學(xué)院

基于GSM無線通訊的智能捕鼠系統(tǒng)

鄭悅 胡安平 重慶文理學(xué)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(yīng)、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(xiàn)遠程監(jiān)測。當老鼠進入捕鼠箱后，觸發(fā)門開關(guān)傳感器關(guān)閉箱體，通過妙用步進電機將老鼠推向儲鼠倉，實現(xiàn)了連續(xù)捕鼠與遠程監(jiān)控。

傳感器 GSM 步進電機

1 引言

深入了解現(xiàn)有的捕鼠裝置，并對其進行性能和應(yīng)用場合的調(diào)查。進一步深入的對其特點和目前的研究現(xiàn)狀進行分析，鼠類繁殖快，數(shù)量多，分布廣，適應(yīng)性強可傳播多種疾病，造成重大經(jīng)濟損失。在林業(yè)、牧業(yè)、農(nóng)業(yè)方面，鼠會毀壞植被，啃食農(nóng)作物、咬壞人類辛勤培育的各種植苗。據(jù)調(diào)查，城市不明原因的火災(zāi)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(yè)，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(yīng)用前景，然后對現(xiàn)有捕鼠設(shè)備的實現(xiàn)方式進行比較，提出一種智能連續(xù)捕鼠系統(tǒng)。

2 作品功能與設(shè)計原理

2.1 系統(tǒng)方案

本系統(tǒng)主要由亞力克、步進電機、熱釋應(yīng)傳感器、距離傳感器、MCU、GSM模塊與數(shù)顯示部分構(gòu)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(wěn)定，該材料的優(yōu)點是密度小（方便用戶移動位置）、透明（方便觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)）價格低廉環(huán)保等。步進電機能夠快速啟動或者停止，能夠提供動態(tài)轉(zhuǎn)矩值，其轉(zhuǎn)換的精度高易于控制正反轉(zhuǎn)，便于實現(xiàn)整個捕鼠過程的循環(huán)過程。HC-SR501熱釋電紅外傳感器負責檢測老鼠的捕捉狀態(tài)從而告知用戶端。障礙傳感器主要負責控制系統(tǒng)的整體運行，GSM模塊主要實現(xiàn)用戶端與系統(tǒng)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(tǒng)的可靠性。

2.2 系統(tǒng)理論分析與計算

2．2．1 第一道門的關(guān)閉速度

采用直流電機來控制第一道門的關(guān)閉速度，同時盡量讓老鼠在籠子的中央的時候門才關(guān)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(yù)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(shè)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(dǎo)致的推擋板系統(tǒng)損壞或老鼠未進入預(yù)定通道，我們設(shè)計了三角結(jié)構(gòu)，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(guān)卡我們采取了一個電機控制，一個純機械單向門。第二道關(guān)卡當老鼠進入第一道門，再由推板推到預(yù)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(xiàn)連續(xù)捕鼠

第三道關(guān)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(jīng)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(shè)定

2．3．1 電源

本次參賽作品中，電源參數(shù)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(yīng)傳感器的原理

當一些晶體受熱時，在晶體兩端將會產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷，這種由于熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象，被稱為熱釋電效應(yīng)。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(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入檢測區(qū)的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣PIR就能產(chǎn)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(tǒng)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(guān)卡，如果老鼠進入第一道關(guān)卡，那么被紅外探測器感知到以后，第一道門就會關(guān)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(shè)置連接方式是IP地址：AT+CDNSORIP=0

②設(shè)置需要協(xié)議頭：AT+CIPHEAD=1

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

④發(fā)送數(shù)據(jù)AT+CIPSEND

⑤收到[＞]響應(yīng)后再發(fā)送

⑥寫入內(nèi)容：SIM300你好

⑦發(fā)送16進制數(shù)值0x1A

在該自動滅鼠器的系統(tǒng)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(jù)蹺蹺板受力矩不同，從而導(dǎo)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(xiàn)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(zhuǎn)的，但由于在自由旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)，因此，通過這樣的方式，我們實現(xiàn)了機械的單向門。

3.3 蹺蹺板與單向門的巧妙結(jié)合

在這個自動滅鼠器中，蹺蹺板與單向門的結(jié)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(huán)節(jié)時，蹺蹺板不會還原為待捕鼠狀態(tài)。

鄭悅（1994—），漢族，重慶武隆人，本科，單位：重慶文理學(xué)院。胡安平（1993—），漢族，重慶奉節(jié)人，本科，單位：重慶文理學(xué)院。

基于GSM無線通訊的智能捕鼠系統(tǒng)。