火源检测系统的设计

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1、火源检测预警系统的试验研究刘博，闫永存（河南牧业经济学院河南郑州450044）摘要:本文设计了一种简易的火源检测预警系统，它采用远红外火焰传感器的红外线接发管来检测火焰，该系统能够在火源刚出现的第一时刻发出警报,以防火灾的发生,确保灭火安全。该系统性能可靠，灵敏度高,可广泛应用于办公室、实验室以及其它易引起火灾的场合。另外，本系统还可以拓展至无线传感器网络的智能火灾探测器的应用。关键词：火焰传感器；火源检测一、引言火源检测系统是办公室和实验室等人员密集场所必备的安全措施，及时发现火情对消防灭火有很大的帮助。该系统能够在火源刚出现的第一时刻就能检测出，并且发出警报,以防火灾的发

2、生,确保灭火安全。该系统性能可靠，灵敏度高,可广泛应用于办公室、实验室以及其它易引起火灾的场合。火焰传感器是机器人专门用来搜寻火源的传感器，当然火焰传感器也可以用来检测光线的亮度，只是本传感器对火焰特别灵敏。火焰传感器利用红外线对对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。远红外火焰传感器可以用来探测火源或其它一些波长在700纳米～1000纳米范围内的热源。在机器人比赛中，远红外火焰探头起着非常重要的作用，它可以用作机器人的眼睛来寻找火源或足球。利用它可以制作

3、灭火机器人、足球机器人等。该系统工作原理是远红外火焰传感器能够探测到波长在700纳米～1000纳米范围内的红外光，探测角度为60，其中红外光波长在880纳米附近时，其灵敏度达到最大。远红外火焰探头将外界红外光的强弱变化转化为电流的变化，通过A/D转换器反映为0～255范围内数值的变化。外界红外光越强，数值越小；红外光越弱，数值越大。二、系统软硬件设计2.1火焰传感器的接法红外接收三极管的短引线端为负极，长引线端为正极。按照下图将负极插到5V插口中，然后将正极与10K电阻相连，电阻的另一端插到GND插口中，最后从火焰传感器的正极端所在列插入一根跳线，跳线的另一端插在模拟口中。如

4、图2-1所示：图2-1火焰传感器接线原理2.2硬件设计思路火焰传感器原理图分析图2-2火焰传感器原理图如图2-2所示，P602接火焰传感器，探测火源或其它一些波长在760纳米～1100纳米范围内的热源，探测角度达60度，其中红外光波长在940纳米附近时，其灵敏度达到最大。其中LM358D是电压比较器，电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。其功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：当”+”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平；当”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平；可工作在线性工作区

5、和非线性工作区。工作在线性工作区时特点是虚短，虚断；工作在非线性工作区时特点是跳变，虚断；其中，“虚短”是指在理想情况下，两个输入端的电位相等，就好像两个输入端短接在一起，但事实上并没有短接，称为“虚短”。虚短的必要条件是运放引入深度负反馈。虚断指在理想情况下，流入集成运算放大器输入端电流为零。这是由于理想运算放大器的输入电阻无限大，就好像运放两个输入端之间开路。但事实上并没有开路，称为“虚断“。当在火焰传感器探测范围内有火源或者热源时，LM358D的同向输入端分压小，为低电压，小于其反向输入端电压，则输出为低电压，可以看到D600发亮。当火焰传感器没有触发，LM358D的同

6、向输入端分压大，为高电压，大于其方向输入端电压，则输出为高电压，D600不亮。2.3程序设计思路本实验通过验证DAT处是低电平还是高电平就可以判断火焰传感器有没有被触发，来断定有没有火源。其程序设计流程图如2-3所示，我们从图2-2可以看DAT与CCIO4是相连,也就是验证CCIO4处是低电平还是高电平即可。如果检测到低电平，首先D600会亮，我可以另设置让无线处理器板上的LED灯点亮，表示已经检测到有火源；如果检测到高电平，D600熄灭，同时也关闭无线处理器上的LED灯。图2-3程序设计流程图主函数参考代码如下：intmain(void){/*配置GPIOA的PA7引脚为输

7、入*/GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_A_BASE,GPIO_PIN_7);/*配置GPIOB的PB1引脚为输出*/GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_B_BASE,GPIO_PIN_1);while(1){/*读取GPIOA的PA7引脚状态*/if((GPIOPinRead(GPIO_A_BASE,GPIO_PIN_7)&0x80)==0){/*将GPIOB的PB1引脚拉低，点亮LED_G03*/GPIOPinWrite(GPIO_B_BASE,GPIO_PIN_