基于GSM无线通讯的智能捕鼠系统

郑悦 胡安平 重庆文理学院

基于GSM无线通讯的智能捕鼠系统

郑悦 胡安平 重庆文理学院

针对目前的捕鼠器如老鼠夹、高压电捕鼠、捕鼠笼、粘鼠贴等存在风险高成本高甚至无法捕捉老鼠的问题，采用热释应、障碍、超声波等多种传感器实时检测，加上MCU与GSM无线通讯从而实现远程监测。当老鼠进入捕鼠箱后，触发门开关传感器关闭箱体，通过妙用步进电机将老鼠推向储鼠仓，实现了连续捕鼠与远程监控。

传感器 GSM 步进电机

1 引言

深入了解现有的捕鼠装置，并对其进行性能和应用场合的调查。进一步深入的对其特点和目前的研究现状进行分析，鼠类繁殖快，数量多，分布广，适应性强可传播多种疾病，造成重大经济损失。在林业、牧业、农业方面，鼠会毁坏植被，啃食农作物、咬坏人类辛勤培育的各种植苗。据调查，城市不明原因的火灾约有1/4是由鼠咬电缆造成短路而引起的。大到国家各行各业，小到每家每户，都在为鼠的防害伤透脑筋。综合目前高端捕鼠器的迫切需求和应用前景，然后对现有捕鼠设备的实现方式进行比较，提出一种智能连续捕鼠系统。

2 作品功能与设计原理

2.1 系统方案

本系统主要由亚力克、步进电机、热释应传感器、距离传感器、MCU、GSM模块与数显示部分构成。

其中箱体主要由亚克力制作，它是一种透明的玻璃，在搭建好我们需要大小的捕鼠器后，在有机玻璃专用胶的粘合作用下，捕鼠笼稳定，该材料的优点是密度小（方便用户移动位置）、透明（方便观察内部结构）价格低廉环保等。步进电机能够快速启动或者停止，能够提供动态转矩值，其转换的精度高易于控制正反转，便于实现整个捕鼠过程的循环过程。HC-SR501热释电红外传感器负责检测老鼠的捕捉状态从而告知用户端。障碍传感器主要负责控制系统的整体运行，GSM模块主要实现用户端与系统端无线通讯。单向门主要保证老鼠的有进无处，本次作品中所使用的单向门主要运用了机械原理，保证了系统的可靠性。

2.2 系统理论分析与计算

2．2．1 第一道门的关闭速度

采用直流电机来控制第一道门的关闭速度，同时尽量让老鼠在笼子的中央的时候门才关闭，从而延长老鼠逃跑的距离，给门留更多的时间。

2．2．2 如何保证老鼠会进入预定通道

当老鼠进入笼子以后，为了让老鼠进入收集箱，我们设计了一个推板，将老鼠往收集箱的方向推，同时为了防止老鼠卡在挡板与对面挡板的中间所导致的推挡板系统损坏或老鼠未进入预定通道，我们设计了三角结构，将老鼠一步步引到“地牢”。

2．2．3 如何保证老鼠对于鼠笼有进无出

为了保证鼠笼的有进无处，第一道关卡我们采取了一个电机控制，一个纯机械单向门。第二道关卡当老鼠进入第一道门，再由推板推到预定通道的时候，利用老鼠前进，跷跷板位置的改变，依次保证老鼠只能一直前进，没有后路。

2．2．4 如何实现连续捕鼠

第三道关卡当老鼠进入收集箱的时候，进入收集箱的门是只能进，不能开的；经过三重保障，而且层层递进，老鼠一定是有进无处的。

2.3 电路与程序的设定

2．3．1 电源

本次参赛作品中，电源参数如下：单片机采用5V、SIM900采用4．8V 2A、电机采用5V 1A。

2．3．2 热释应传感器的原理

当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。菲涅耳透镜折射式和反射式两种形式，其作用一是聚焦作用，将热释的红外信号折射（反射）在PIR上；二是将检测区内分为若干个明区和暗区，使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化电信号。

2．3．3 避障传感器

红外避障传感器的功能在该自动灭鼠器的系统中，红外避障传感器的主要作用就是探测的老鼠是否进入老鼠笼的第一道关卡，如果老鼠进入第一道关卡，那么被红外探测器感知到以后，第一道门就会关闭，推板将会推动老鼠一步步进入最后的“天牢”。

2．3．4 SIM900芯片

GPRS连接：

①设置连接方式是IP地址：AT+CDNSORIP=0

②设置需要协议头：AT+CIPHEAD=1

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

④发送数据AT+CIPSEND

⑤收到[＞]响应后再发送

⑥写入内容：SIM300你好

⑦发送16进制数值0x1A

在该自动灭鼠器的系统中，SIM900的作用就是让用户知道捕鼠笼已成功捕鼠，而不用随时好奇是否捕捉到老鼠常常去看效果。

3 机械原理

3.1 跷跷板的妙用

根据跷跷板受力矩不同，从而导致支点上方的板子的朝向不同的特点，我们采用了跷跷板作为一个“过渡段”将老鼠引入捕鼠笼中，同时当跷跷板的朝向改变时，还能封死老鼠的退路，实现了让老鼠有进无出的功能。

3.2 单向门的妙用

上了铰链的两块有机玻璃本来是可以在某一个平面绕某点自由旋转的，但由于在自由旋转的的板子的外围处某一点加了一个挡板，所以板子只能单向移动，不能够绕某一个时钟方向一直旋转，因此，通过这样的方式，我们实现了机械的单向门。

3.3 跷跷板与单向门的巧妙结合

在这个自动灭鼠器中，跷跷板与单向门的结合可以说是这个自动灭鼠器中机械原理最精彩的一部分，仅仅运用了机械原理就让老鼠有进无处，而且在老鼠没有进入下一环节时，跷跷板不会还原为待捕鼠状态。

郑悦（1994—），汉族，重庆武隆人，本科，单位：重庆文理学院。胡安平（1993—），汉族，重庆奉节人，本科，单位：重庆文理学院。

基于GSM无线通讯的智能捕鼠系统。