树莓派基础实验20:火焰报警传感器实验
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。
#!/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~” 。
#!/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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