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。

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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

  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

  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。

  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)

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  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