基于51单片机家居智能灭火机器人灭火系统的设计

摘 要 本设计是以一小车为骨架的灭火机器人，采用了单片机AT89C51最小系统作为电动车的检测和控制系统。通过多通道复眼传感器（火焰传感器）检测火焰，根据火焰传感器检测到的火焰数据，控制系统立即响应，启动蜂鸣器进行报警以及风扇灭火，这样构成了整个系统的硬件总电路，最后通过软件设计，实现了火焰检测和风扇灭火等功能。

关键词 AT89C51多通道复眼传感器；蜂鸣器报警；风扇灭火

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）051-014-01

随着现代技术的不断发展，安全隐患一直是社会的一大难题，目前市面上的一些灭火装置，还存在一些缺陷，不能灵活的处理一些火源，导致一些无法预料的人身安全和财产损失。本设计的灭火系统采用通用型AT89C51单片机作为微处理器，该微处理器运行速度快、实时性强，能够及时发现火源，做出准确判断，确定火源位置，并消灭火源。

1 灭火系统探测装置与灭火装置

1.1 灭火系统探测装置模块设计

常用的检测方法有利用火源发出的光和温度的性质来将这一特殊的“目标物”与周围环境物区别开来。

方案1：以两个热敏电阻为核心的传感器，实验中发现在一定距离范围内，空气温度变化非常小热敏电阻几乎不发生任何变化。

方案2：以两个光敏电阻为核心的多通道复眼传感器，利用光敏电阻对不同距离及不同强度的光照均有较好的光敏特性来将外界光信号转换成电信号，提供给单片机进行相关判断操作。在此基础上用缠有黑色胶布的塑料管将多通道复眼传感器探头四周包围起来。这样只有垂直于光敏电阻表明的光才能作用到光敏电阻，改变光敏电阻的阻值，进而改变电流和电压值，通过判断电压和电流的变化就可以准确测定光源的方向，然后小车水平直线前进。通过实验本项目组发现这种方案较好，他抗干扰能力强，探测距离远（可达1米左右），探测火源位置准确。

鉴于以上2种方案的综合考虑，选择方案2。

1.2 灭火装置模块设计

可燃物的燃烧的条件有两个：一是有助燃物，二是可燃物的温度达到着火点以上。因此灭火也就有两种方案：一是将助燃物与可燃物隔离开，二是降低可燃物的温度至着火点以下。本设计小车采用第二种方案，即降低温度至着火点以下。

方案1：喷水灭火。利用微型水泵喷出适量的水来灭掉火源。喷水灭火是现实生活中灭火的最主要的方式，但是对于本设计的智能灭火小车，有两个致命的缺点：一是几乎买不到小型可控的喷水装置，二是装上大量水后，小车的负载过大。

方案2：风扇灭火。利用一个不减速的直流小电机带动一个小叶扇进行简单的灭火。这种方案采用三极管放大电路，直接利用三极管驱动。将电机放在三极管的射极，然后在基极加上一个限流电阻即可驱动电机正常工作，这种方案电路简单、且驱动效率也大大提高。同时为了保证电路稳定性与可靠性，本设计采用多个三极管并联供电的方式，效果明显。

鉴于以上各种方案综合比较之后，本设计选择方案2。

2.1 火焰传感器原理图如图1所示

2.2 火焰传感器检测算法与实现

使用六路火焰传感器，那么方案选择的余地就比较大，左右可以对称设计，也可不对称设计。对称设计：采用左右三个设计方案，这样检测范围均等，避免遗漏。为防止误判，本设计以两个为一组，及左边两个、正前方两个（中间位置）、右边两个，一组检测到（两个）时，及判定为有火源，此时通过单片机处理，控制风扇灭火。

2.3 单片机控制灭火模块流程图如图2所示

火源传感器模块，对蜡烛火焰测量范围

3 灭火系统程序实现

4 总结

随着电子技术的不断发展，各种火灾频频发生，本设计采用的多通道复眼传感器（火焰传感器）能够快速、准确地发现火源，并通过自身携带的灭火装置可及时消灭火灾，防止不可预知的安全隐患，通过实践调试认证，本设计的灭火功能系统可行，具有一定的实用价值。

参考文献

[1]范风强，等.单片机语言C51应用实战集锦[M].北京：电子工业出版社，2005.

[2]谭浩强.C语言程序设计第二版[M].北京：清华大学出版社，1999.

[3]赵晶.Protel99高级应用[J].北京：人民邮电出版社，2000.

[4]郭天祥.51单片机C语言教程-入门提高、开发、拓展全攻略[M].北京：电子工业出版社，2009.

作者简介

肖明俊（1989-），男，湖南邵阳人，工学学士，研究方向：智能控制与通信系统。

祝玲（1978-），女，吉林吉林人，硕士研究生，讲师，研究方向：自动控制。

张生文（1993-），男，四川达州人，工学学士，研究方向：智能控制。