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树莓派基础实验20:火焰报警传感器实验

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张国平
发布2020-09-27 10:18:26
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发布2020-09-27 10:18:26
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文章被收录于专栏:张国平_玩转树莓派

一、介绍

   火焰传感器模块通过捕获来自火焰的红外波长来执行检测。它可以用来探测火焰是否存在,在这个实验中,我们使用火焰传感器来检测火焰并发出报警信号。


二、组件

★Raspberry Pi主板*1

★树莓派电源*1

★40P软排线*1

★PCF8591模数转换器模块*1

★火焰传感器模块*1

★面包板*1

★跳线若干

三、实验原理

火焰传感器

火焰传感器模块原理图

  有几种类型的火焰传感器。在这个实验中,我们将使用远红外火焰传感器,它可以检测波长范围为700nm至1000nm的红外线。远红外火焰探头将外部红外光的强度转化为电流变化。然后他的模拟量转换为数字量。

  在本实验中,当火焰传感器模块的引脚DO连接到树莓派的GPIO,通过编程检测是否存在火焰。同时,通过PCF8591转化火焰传感器的模拟输出(AO)为数字信号,观察数字信号的变化。

四、实验步骤

第1步:连接电路。

树莓派

T型转接板

PCF8591模块

SDA

SDA

SDA

SCL

SCL

SCL

5V

5V

VCC

GND

GND

GND

火焰传感器模块

T型转接板

PCF8591模块

AO

*

AIN0

DO

G17

*

VCC

5V

VCC

GND

GND

GND

火焰报警实验电路图

火焰报警实验实物接线图

第2步:PCF8591模块采用的是I2C(IIC)总线进行通信的,但是在树莓派的镜像中默认是关闭的,在使用该传感器的时候,我们必须首先允许IIC总线通信。

打开I2C总线通信

第3步:开始编程。这里先编写一个PCF8591.py库文件,后面再编写一个python程序引入这个库文件。

  PCF8591.py库文件就是PCF8591模块的程序,单独编写是为了便于重用。在这个脚本中,我们使用了一个放大器用于模拟输入和一个LED灯用于模拟输出,模拟输入不能超过3.3V!

  该程序也可以单独运行,用于测试3个电阻模块的功能。需用短路帽连接AIN0和INPUT0(电位计模块),连接AIN1和INPUT1(光敏电阻模块),以及连接AIN2和INPUT2(热敏电阻模块)。

  连接LED灯,AIN0(模拟输入0)端口用于接收来自电位计模块的模拟信号,AOUT(模拟输出)用于将模拟信号输出到双色LED模块,以便改变LED的亮度。

  PCF8591的详细内容请查看树莓派基础实验12:PCF8591模数转换器实验

代码语言:javascript
复制
#!/usr/bin/env python
#------------------------------------------------------
#
#       您可以使用下面语句将此脚本导入另一个脚本:
#           “import PCF8591 as ADC”                
#   
#   ADC.Setup(Address)  # 查询PCF8591的地址:“sudo i2cdetect -y 1”
# i2cdetect  is  a  userspace  program to scan an I2C bus for devices.
# It outputs a table with the list of detected devices on the specified bus.
#   ADC.read(channal)   # Channal范围从0到3 
#   ADC.write(Value)    # Value范围从0到255
#
#------------------------------------------------------
#SMBus (System Management Bus,系统管理总线) 
import smbus   #在程序中导入“smbus”模块
import time

# for RPI version 1, use "bus = smbus.SMBus(1)"
# 0 代表 /dev/i2c-0, 1 代表 /dev/i2c-1 ,具体看使用的树莓派那个I2C来决定
bus = smbus.SMBus(1)         #创建一个smbus实例

#在树莓派上查询PCF8591的地址:“sudo i2cdetect -y 1”
def setup(Addr):
    global address
    address = Addr

def read(chn): #channel
    if chn == 0:
        bus.write_byte(address,0x40)   #发送一个控制字节到设备
    if chn == 1:
        bus.write_byte(address,0x41)
    if chn == 2:
        bus.write_byte(address,0x42)
    if chn == 3:
        bus.write_byte(address,0x43)
    bus.read_byte(address)         # 从设备读取单个字节,而不指定设备寄存器。
    return bus.read_byte(address)  #返回某通道输入的模拟值A/D转换后的数字值

def write(val):
    temp = val  # 将字符串值移动到temp
    temp = int(temp) # 将字符串改为整数类型
    # print temp to see on terminal else comment out
    bus.write_byte_data(address, 0x40, temp) 
    #写入字节数据,将数字值转化成模拟值从AOUT输出

if __name__ == "__main__":
    setup(0x48) 
 #在树莓派终端上使用命令“sudo i2cdetect -y 1”,查询出PCF8591的地址为0x48
    while True:
        print '电位计   AIN0 = ', read(0)   #电位计模拟信号转化的数字值
        print '光敏电阻 AIN1 = ', read(1)   #光敏电阻模拟信号转化的数字
        print '热敏电阻 AIN2 = ', read(2)   #热敏电阻模拟信号转化的数字值
        tmp = read(0)
        tmp = tmp*(255-125)/255+125 
# 125以下LED不会亮,所以将“0-255”转换为“125-255”,调节亮度时灯不会熄灭
        write(tmp)
        time.sleep(2)

   第4步:编写控制程序。运行程序后,将打火机打然,从10cm外逐渐靠近火焰传感器的红外感应探头,当没有检测到火焰时,ADC.read(0)的值为255,检测到火焰后,红外光的强度越强,该值越小。

  火焰传感器的数字输出(DO)的值,当检测到火焰时GPIO.input(DO)==0,打印 “Fire!” ,没有火焰时为GPIO.input(DO)==1,打印 “Safe~” 。

代码语言:javascript
复制
#!/usr/bin/env python
import PCF8591 as ADC
import RPi.GPIO as GPIO
import time
import math

DO = 17
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

def setup():
    ADC.setup(0x48)
    GPIO.setup(DO, GPIO.IN)

def Print(x):
    if x == 1:
        print ''
        print '   *********'
        print '   * Safe~ *'
        print '   *********'
        print ''
    if x == 0:
        print ''
        print '   *********'
        print '   * Fire! *'
        print '   *********'
        print ''

def loop():
    status = 1
    while True:
        print ADC.read(0)   
        #当没有检测到火焰时,ADC.read(0)的值为255,
        #检测到火焰后,红外光的强度越强,该值越小
        
        tmp = GPIO.input(DO);  #检测到火焰为0,没有火焰时为1
        if tmp != status:
            Print(tmp)
            status = tmp
        
        time.sleep(0.5)

if __name__ == '__main__':
    try:
        setup()
        loop()
    except KeyboardInterrupt: 
        pass    
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