劉英明

(長春汽車工業(yè)高等?？茖W校 電氣工程學院， 長春 130013)

基于藍牙技術(shù)的無線手持火焰檢測系統(tǒng)設(shè)計

劉英明

(長春汽車工業(yè)高等?？茖W校 電氣工程學院， 長春 130013)

火焰?zhèn)鞲衅魇腔馂?zāi)防范系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性、安全性直接關(guān)系到工作場所以及操作人員的自身安全。為了有效監(jiān)測火源，保障財產(chǎn)、人身安全，本項目提出設(shè)計一種以ATmega16單片機為控制模塊，以12864顯示屏為顯示模塊，HC-05為無線傳輸模塊，紫外線為檢測原理的火焰檢測傳感器對火源進行有效監(jiān)控。

藍牙；無線；火焰檢測

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本項目所設(shè)計的無線手持火焰檢測系統(tǒng)以ATmega16單片機芯片作為控制核心，采用R2868紫外傳感器及C10807的驅(qū)動板等作為火焰檢測前端，手持終端也是由ATmega16單片機作為控制核心配以12864液晶顯示器，通過無線傳輸對前段的信息地址進行顯示。系統(tǒng)總體設(shè)計如圖1所示。

圖1 無線手持火焰檢測系統(tǒng)示意圖Fig.1 Wireless handheld flame detection system diagram

2 系統(tǒng)硬件組成與設(shè)計

本系統(tǒng)主要由主控模塊、檢測模塊、顯示模塊、無線通信模塊組成。

2.1 主控模塊

用ATmega16單片機作為本項目的主控芯片，ATmega16是一款低功耗、高性能、采用CMOS技術(shù)和RISC架構(gòu)的性能適中的單片機。其工作電壓為2.7～5.5 V，有32個可編程的I/O口，運行速度0～8 MHZ，該芯片價格便宜，應(yīng)用廣泛，操作簡單，硬件與軟件設(shè)計相對簡單。

2.2 電源模塊

本系統(tǒng)所需電壓有兩種，分別是：直流電壓12 V和直流電壓5 V。12 V直流電壓主要給檢測模塊和驅(qū)動模塊供電，而5 V直流電壓負責控制系統(tǒng)部分。電源分別選用了穩(wěn)壓源以及移動電源。檢測前端用穩(wěn)壓源，手持端運用移動電源。

穩(wěn)壓源的優(yōu)點是抗干擾性能好，穩(wěn)壓精度高(≤±1%)、響應(yīng)快(40～60 ms)、電路簡單、工作可靠，適用于火焰檢測前端。移動電源的優(yōu)點：能大量儲蓄電量，并能給手持端進行持續(xù)的充電，相當于手持端的一個外置電源，隨時隨地都可以用，能夠保證不管在什么情況下，手持端都不會斷電，看容量的大小來決定移動電源能給手持端供電多久。

2.3 檢測模塊

R2868紫外傳感器具有很小的體積和很寬敏感角度(擇向性)，并能快速準確地發(fā)現(xiàn)從火焰被發(fā)出的弱紫外線(能夠探測5 m或在稍遠處發(fā)現(xiàn)香煙點大小的火焰)。這種新型的火焰探測器與傳統(tǒng)的探測器相比，具有響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、測量精度高，并且對非可見光的高傳輸?shù)碾姇灛F(xiàn)象可以完全解除等優(yōu)勢，具有很高的實用價值。

2.4 顯示模塊

12864液晶顯示器具有驅(qū)動簡單、易于控制、功耗小、顯示信息量大、能直觀地顯示火焰信息等優(yōu)點，也可完成圖形顯示。并且由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。

2.5 無線通信模塊

HC-05智能無線數(shù)據(jù)傳輸藍牙模塊遵循V2.0+EDR藍牙規(guī)范，最高傳輸速率可達2.1 M，傳輸距離超過20 m。本模塊支持UART(串口)、USB、SPI、PCM等接口，并支持SPP藍牙串口協(xié)議，具有操作簡單、成本低、體積小、功耗低、收發(fā)靈敏度高、傳輸速度快等優(yōu)點，只需配備少許的外圍元件就能實現(xiàn)其強大功能。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

首先檢測端進行數(shù)據(jù)的采集及檢測，完畢后將數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊進行傳輸，傳輸至手持終端，終端進行數(shù)據(jù)分析。

表1 測試結(jié)果表Tab.1 Test results table

測得實驗結(jié)論如下：當傳感器與火焰的距離較近時會產(chǎn)生一個明顯變化的低電平。當傳感器與火焰的距離較遠時會產(chǎn)生一個明顯變化的高電平。實驗證明：火焰的點燃或熄滅、距離遠近都會使傳感器產(chǎn)生相應(yīng)的電平變化。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)可以在5 m的范圍內(nèi)準確、迅速的檢測到火焰長度大于1 cm的殘余火種，并具有反應(yīng)迅速、靈敏度高、穩(wěn)定性強、抗干擾等顯著特點，實現(xiàn)了在各種復(fù)雜環(huán)境條件下準確、有效監(jiān)測火源的目的。

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Design of wireless handheld flame detection system based on bluetooth technology

LIU Ying-ming

(School of Electrical Engineering, Changchun Automobile Industry Junior College, Changchun 130013, China)

Flame sensor is an important part of fire prevention system. Its reliability and safety are directly related to the safety of the workplace and operators. In order to effectively monitor the fire and protect property and personal safety, this paper designed the ATmega16 microcontroller as control module, 12864 display screen as display module, with HC-05 as the wireless transmission module and the UV detection as the principle for flame detection sensor to make effective monitoring on fire.

Bluetooth; Wireless; Flame detection

2016-09-23

本論文為長春汽車工業(yè)高等專科學校校級課題(課題編號：XJKT1626)；課題名稱《基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗室智能云管理設(shè)計與實現(xiàn)》，項目負責人胡正乙的階段成果。

劉英明(1981- )，男，碩士研究生，助教。

TN98

B

1674-8646(2016)23-0062-02