1 引言
现在越来越多的青年人户喜欢户外运动。户外运动是一项在野外举行的一组集体项目。其中包括登山、攀岩、在野外露营、野炊等项目。户外休闲运动中多数带有探险性，有很大的挑战性、危险性，也不乏有人在户外作业时，遇到危险生物，比如野猪，蜜蜂等，导致人身危害。对于在野外作业的人们来说，为保证安全，应熟悉作业区周围的地理环境、状况，了解有无危险动物，对野外环境中存在危险的生物的检测很有必要。野外生物智能安全检测系统拟用红外检测和音频检测等技术，由单片机编程控制，对野外生物进行检测，实现周围安全预警功能，以避免危险产生。 野外作业或是户外运动为保证安全，应熟悉作业区周围的地理环境、状况，了解有无危险动物，但目前对有无危险生物的检测还没有量产的仪器，只能通过以往经验来了解，不能实时预防。由于户外运动的兴起，流行起来，野外作业量增大，野外生物检测系统的安全防护、实用、便携优点会受到广泛野外作业人们的青睐。也为户外运动、野外作业提供安全保障，使其顺利进行。相信在不久的将来这种对野外安全防范的智能产品会得到广泛的使用。野外生物智能检测系统具有广阔的市场空间和应用前景。
水麻叶
本设计通过对单片机和传感器技术的运用，实现了对野外生物的智能检测，通过红外探测及音频检测对野外作业时周围有危害动物的活动检测，经过单片机的判断，来提示有危险动物靠近，达到防范有危害动物的功能。本设计只需在户外、野外开启就能提供实施安全防护。野外生物智能检测是一个检测规模
很大的系统，目前我们只针对红外测温以及音频检测两个方面作小范围动物的检测，能在一定程度上为人们在野外活动中提供安全防范，使人们的野外作业、户外活动更为安全，促进户外活动这个新兴产业的发展，使得野外作业的顺利进行，有利于完成生产和军事训练任务。
2 系统设计概述
2.1 设计要求
利用单片机设计一野外生物智能安全检测系统，能实现对户外生物的有效检测。发现目标可进行实时报警。
2.2系统基本方案选择和论证
2.2.1单片机芯片的选择和方案论证
方案一：
采用AT89C51芯片作为硬件核心，内部具有4KB ROM存储空间，能于3V的超低电压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，如果对芯片的多次擦写会对芯片造成一定的损坏。
方案二：
采用AT89S52片内ROM全都采用Flash ROM：能以3V的超低电压工作，同时也与MCS-51系列单片机完全兼容，该芯片内部存储器为8KB ROM存储空间，同时具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片进行多次插拔，所以不会对芯片造成损坏，所以采用AT89S52作为主控系统。
2.2.2 测温电路的选择和方案论证
方案一：
无人机控制采用温度传感器DS18B20采集温度。DS18B20是常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。DS18B20内部自带A/D转换功能，可以将模拟信号转换成数字信号，送给单片机进行信号处理，所以在本系统中就省略了A/D转换器。但是不能实时监测接收周围环境的温度情况，只能适用于各种狭小空间设备数字测温，不符合野外大范围内的温度检测。 方案二：
使用红外线传感器采集温度。红外测温是利用测量物体所辐射出来的辐射能
刷镀液>粘滞阻尼系数
量来测量物体温度，所以能接受物体发出的红外线并使之转换成电压信号。用红外测温仪进行非接触温度测量有许多的优点，它的运用范围从很小或难以接触到的物体至腐蚀性的化学物和敏感的表面物。这样那些难以接触到或运动着的物体就可进行温度测量。这符合本系统要求对野生动物的温度检测，所以采用红外测温来作温度采集。
2.2.3 音频检测的电路的选择和方案论证
方案一：
常用的LY—901拾音器专为现场录音设计的低噪音可调节灵敏度拾音器，音优美，音质纯净，灵敏度高。大动态、宽频带，专为现场录音设计，对刺耳杂音有很好的削弱功能。场合50平方米内不会失真，在+40℃～-20℃的气温下长期工作。但工作电压DC9～16V，工作电流6mA，输出阻抗600Ψ，频率范围100Hz～10kHz。不适用于单片机控制。
方案二：
at89s52最小系统
采用驻极体话筒检测音频。常用驻极体话筒的外形分机装型（即内置式）和外置型两种。机装型驻极体话筒适合于在各种电子设备内部安装使用。常见的机装型驻极体话筒形状多为圆柱形，其直径有φ6mm、φ9.7mm、φ10mm、φ10.5mm、φ11.5mm、φ12mm、φ13mm……多种规格；引脚电极数分
两端式和三端式两种，引脚形式有可直接在电路板上插焊的直插式、带软屏蔽电线的引线式和不带引线的焊脚式3种。驻极体话筒的频率响应一般较为平坦，其普通产品频率响应较好（即灵敏度比较均衡）的范围在100Hz～10kHz，质量较好的话筒为40Hz～15kHz，优质话筒可达20Hz～20kHz。像蜜蜂等昆虫的音频一般在200Hz左右符合课题要求。所以采用机装型驻极体话筒进行音频检测。
2.3电路设计最终解决方案
综上各方案所述，对此次设计的方案选定：采用AT89S52作为主控系统；使用红外线传感器检测温度；采用驻极体话筒检测音频；采用ISD4004为语音录放芯片作报警电路。系统框图如图2-1所示：
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图2-1 系统框图
3 系统硬件设计
3.1 系统硬件概述
本电路是由AT89S52单片机作为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；由红外线传感器检测温度、由驻极体话筒检测音频，对比特殊生物的体温或声音频率特征，能对野外生物进行实时监测；在单片机的控制和判断下，由ISD4004芯片作出语音提示，具有对野外环境中特别危险性生物的安全提示功能，起到实时安全防范作用。
3.2 主要单元电路的设计
3.2.1 单片机外围电路设计
使用AT89S52作为单片机的主控芯片，AT89S52单片机为40引脚双列直插芯片，有四个I/O口P0,P1,P2,P3，每一条I/O线都能独立地作输出或输入。单片机的最小系统如图3-1所示：
图3-1 单片机最小系统
3.2.2 红外接收电路设计
红外检测电路能接收物体发射出的红外线并使之转换成电压信号。红外热辐射测温仪由三个运算放大器组成的。这三个运算放大器分别作为同相放大器、低通滤波器和跟随器来发挥其作用。图3-2为本设计的测量电路图，图中A1为一同相放大器，输入信号由47UF电容耦合而来，A1的闭环放大倍数AF为20左右; A2为一低通滤波器。A3的输出与温度基本成线性关系。A1输出的电位器和变阻器用于调节A2输入信号的大小，调节它们的阻值可以改变A3的输出电压。本设计用ADC0804进行A/D转换，ADC0804芯片用CMOS集成工艺制成，分辨率8位，转换时间100μs，输入电压范围为0～5V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为5V。该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在单片机数据总线上，无须附加逻辑接口电路。
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