傳感技術(shù)在救援機(jī)器人中的應(yīng)用研究

摘要：在災(zāi)難救援中，救援人員只有非常短的時(shí)間來尋找幸存者，采用救援機(jī)器人可以有效避免二次傷害并為救援人員提供幫助，通過救援機(jī)器人對(duì)救援環(huán)境的基本情況進(jìn)行檢測是必須的。本文從救援機(jī)器人中傳感技術(shù)的角度開展了有針對(duì)性的研究，選擇了合適的溫度、濕度、氣體傳感器，并進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：傳感技術(shù)；救援機(jī)器人；軟硬件設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）15-0150-02

在世界各地，由于自然災(zāi)害、恐怖活動(dòng)和各種突發(fā)事故等原因，災(zāi)難經(jīng)常發(fā)生。在災(zāi)難救援中，救援人員要在48小時(shí)內(nèi)在倒塌的廢墟中尋找幸存者，否則發(fā)現(xiàn)幸存者的幾率幾乎為零。在這種緊急而危險(xiǎn)的情況下，無線可視救援機(jī)器人的應(yīng)用可以有效避免二次傷害并為救援人員提供幫助。因此，開展無線可視救援機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用研究具有非常重要的意義，本文從無線可視救援機(jī)器人中傳感技術(shù)的角度開展了有針對(duì)性的研究。

一、溫度傳感器的選型和設(shè)計(jì)

無線可視救援機(jī)器人在工作現(xiàn)場，可以感受到救援現(xiàn)場的溫度，對(duì)救援現(xiàn)場的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，需要溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)。

1.溫度傳感器簡介。溫度傳感器是利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。溫度傳感器按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，將溫度敏感元件和有關(guān)的測量轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)芯片上，形成一個(gè)一體化、小型化、多功能化的專用集成電路芯片。

2.溫度傳感器選擇。在本設(shè)計(jì)中，溫度測量主要是對(duì)機(jī)器人所處的環(huán)境進(jìn)行溫度檢測，同時(shí)把檢測到的溫度送給操作臺(tái)的液晶顯示塊進(jìn)行數(shù)字顯示。根據(jù)我國的具體氣候情況，溫度測量范圍在-50℃～60℃即可滿足室外溫度檢測需求，測量精度要求達(dá)到±0.5℃，要求在粉塵、噪音比較大的工作環(huán)境中能夠正常工作。為了減小機(jī)器人自身的重量，盡可能地減少外圍電路，減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的抗干擾性，從測量范圍、測量精度以及抗干擾能力綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用溫度傳感器DS18B20。

3.溫度采集軟硬件設(shè)計(jì)。DS18B20輸出的是數(shù)字信號(hào)，可以直接和單片機(jī)的I/O口相連，DS18B20在本系統(tǒng)中與發(fā)送端單片機(jī)的P3.3連接。通過單片機(jī)控制，溫度傳感器DS18B20采集的數(shù)字信號(hào)最后顯示在控制臺(tái)的液晶顯示塊上。DS18B20的輸出DQ端和救援車的控制單片機(jī)STC15F2K61S2的P3.3口相連。工作時(shí)，先對(duì)DS18B20初始化。首先對(duì)DQ端復(fù)位，稍作延時(shí)（大約80US）后，將DQ端拉低，精確延時(shí)（大于480US），拉高總線，再稍做延時(shí)（大約100US），DS18B20初始化成功。然后，讀取溫度寄存器（共可讀9個(gè)寄存器，前兩個(gè)就是溫度）中的數(shù)據(jù)，對(duì)溫度數(shù)據(jù)處理后，通過液晶模塊12864顯示。

二、濕度傳感器的選型和設(shè)計(jì)

1.濕度傳感器簡介。濕度傳感器一般分為電阻式和電容式兩種。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了集成濕度傳感器。它是將濕敏元件和它的測量轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)小芯片上，構(gòu)成一個(gè)一體化、小型化、多功能的專用集成電路芯片。集成濕度傳感器的測量范圍一般可以達(dá)到0%～100%。

2.濕度傳感器選擇。本設(shè)計(jì)需要檢測救援車所處實(shí)際環(huán)境的相對(duì)濕度，根據(jù)我國的具體氣候情況，測量范圍在20%～90%之間即可，測量精度要達(dá)到±2%，對(duì)粉塵和惡劣環(huán)境的抗干擾能力強(qiáng)，因此采用線性頻率輸出式濕度傳感器HS1101，它是基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，具有可靠性高、穩(wěn)定性好、反應(yīng)時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)。

3.濕度采集軟硬件設(shè)計(jì)。電容傳感器HS1101在電路中可以等效成一個(gè)可變電容（它的電容值會(huì)隨著被測空氣濕度變化而變化）。本設(shè)計(jì)中，將HS1101放在555振蕩電路中，將HS1101電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍苯雍蛦纹瑱C(jī)相連的頻率信號(hào)，測量電路如圖1所示。

測濕電路的輸出是頻率信號(hào)，可以直接和單片機(jī)的I/O口相連，一開始，單片機(jī)判斷I/O口是否發(fā)生變化，如果變化了，就打開定時(shí)器計(jì)數(shù)，當(dāng)I/O再次發(fā)生變化，停止計(jì)數(shù)，然后把定時(shí)器變化的值乘2取倒數(shù)就是它的頻率了，單片機(jī)再根據(jù)濕度與輸出頻率的關(guān)系，求得環(huán)境的濕度，顯示在操作臺(tái)液晶顯示塊12864上。

三、氣體傳感器的選型和設(shè)計(jì)

1.氣體傳感器簡介。目前，在民用氣體檢測方面使用比較普遍的是電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器，主要是指半導(dǎo)體金屬氧化物陶瓷氣體傳感器，是一種用金屬氧化物薄膜（例如：SN02，ZNO，F(xiàn)E203，TI02等）制成的阻抗器件，它的電阻值會(huì)隨著被測氣體濃度的變化而變化。

2.氣體傳感器選擇。在地震、火災(zāi)或礦難現(xiàn)場，一般會(huì)產(chǎn)生有害氣體和可燃?xì)怏w。MQ系列氣敏元件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同氣體濃度的檢測。本設(shè)計(jì)是在災(zāi)難現(xiàn)場檢測可燃?xì)怏w或者有害氣體的濃度，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇對(duì)不同氣體敏感的傳感器。在這里，選擇檢測可燃?xì)怏w的MQ-2氣敏元件。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)災(zāi)難現(xiàn)場的實(shí)際情況選擇MQ系列的其他元件。

3.氣體濃度采集軟硬件設(shè)計(jì)。MQ-2測量轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。本模塊設(shè)計(jì)具有雙路信號(hào)輸出（模擬量輸出及TTL電平輸出），TTL輸出有效信號(hào)為低電平（當(dāng)輸出低電平時(shí)信號(hào)燈亮，可直接接單片機(jī)），模擬量輸出0-5V電壓，濃度越高電壓越高，對(duì)液化氣、天然氣、城市煤氣、煙霧有較好的靈敏度。

選擇MQ-2的測量裝換電路DOUT（TTL高低電平）端直接接救援車單片機(jī)SC15F2K61S2的P1.0口，初始化后，采集MQ-2測量轉(zhuǎn)換電路DOUT端輸出的TTL數(shù)字信號(hào)，采集數(shù)據(jù)經(jīng)處理后顯示在液晶顯示塊12864上。

救援機(jī)器人在工作中要對(duì)其所處的環(huán)境進(jìn)行反饋，即對(duì)環(huán)境的溫度、濕度和空氣狀況進(jìn)行監(jiān)測，本文通過對(duì)溫度、濕度和氣體檢測手段進(jìn)行分析，選擇了合適的傳感器，對(duì)其檢測模塊所需傳感器進(jìn)行選型和軟硬件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)經(jīng)過實(shí)際調(diào)試已成功，工作安全可靠，抗干擾能力較強(qiáng)。

作者簡介：喬崢（1984-），女，鄂東職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，研究方向：傳感器的開發(fā)和應(yīng)用。endprint

摘要：在災(zāi)難救援中，救援人員只有非常短的時(shí)間來尋找幸存者，采用救援機(jī)器人可以有效避免二次傷害并為救援人員提供幫助，通過救援機(jī)器人對(duì)救援環(huán)境的基本情況進(jìn)行檢測是必須的。本文從救援機(jī)器人中傳感技術(shù)的角度開展了有針對(duì)性的研究，選擇了合適的溫度、濕度、氣體傳感器，并進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：傳感技術(shù)；救援機(jī)器人；軟硬件設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）15-0150-02

在世界各地，由于自然災(zāi)害、恐怖活動(dòng)和各種突發(fā)事故等原因，災(zāi)難經(jīng)常發(fā)生。在災(zāi)難救援中，救援人員要在48小時(shí)內(nèi)在倒塌的廢墟中尋找幸存者，否則發(fā)現(xiàn)幸存者的幾率幾乎為零。在這種緊急而危險(xiǎn)的情況下，無線可視救援機(jī)器人的應(yīng)用可以有效避免二次傷害并為救援人員提供幫助。因此，開展無線可視救援機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用研究具有非常重要的意義，本文從無線可視救援機(jī)器人中傳感技術(shù)的角度開展了有針對(duì)性的研究。

一、溫度傳感器的選型和設(shè)計(jì)

無線可視救援機(jī)器人在工作現(xiàn)場，可以感受到救援現(xiàn)場的溫度，對(duì)救援現(xiàn)場的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，需要溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)。

1.溫度傳感器簡介。溫度傳感器是利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。溫度傳感器按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，將溫度敏感元件和有關(guān)的測量轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)芯片上，形成一個(gè)一體化、小型化、多功能化的專用集成電路芯片。

2.溫度傳感器選擇。在本設(shè)計(jì)中，溫度測量主要是對(duì)機(jī)器人所處的環(huán)境進(jìn)行溫度檢測，同時(shí)把檢測到的溫度送給操作臺(tái)的液晶顯示塊進(jìn)行數(shù)字顯示。根據(jù)我國的具體氣候情況，溫度測量范圍在-50℃～60℃即可滿足室外溫度檢測需求，測量精度要求達(dá)到±0.5℃，要求在粉塵、噪音比較大的工作環(huán)境中能夠正常工作。為了減小機(jī)器人自身的重量，盡可能地減少外圍電路，減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的抗干擾性，從測量范圍、測量精度以及抗干擾能力綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用溫度傳感器DS18B20。

3.溫度采集軟硬件設(shè)計(jì)。DS18B20輸出的是數(shù)字信號(hào)，可以直接和單片機(jī)的I/O口相連，DS18B20在本系統(tǒng)中與發(fā)送端單片機(jī)的P3.3連接。通過單片機(jī)控制，溫度傳感器DS18B20采集的數(shù)字信號(hào)最后顯示在控制臺(tái)的液晶顯示塊上。DS18B20的輸出DQ端和救援車的控制單片機(jī)STC15F2K61S2的P3.3口相連。工作時(shí)，先對(duì)DS18B20初始化。首先對(duì)DQ端復(fù)位，稍作延時(shí)（大約80US）后，將DQ端拉低，精確延時(shí)（大于480US），拉高總線，再稍做延時(shí)（大約100US），DS18B20初始化成功。然后，讀取溫度寄存器（共可讀9個(gè)寄存器，前兩個(gè)就是溫度）中的數(shù)據(jù)，對(duì)溫度數(shù)據(jù)處理后，通過液晶模塊12864顯示。

二、濕度傳感器的選型和設(shè)計(jì)

1.濕度傳感器簡介。濕度傳感器一般分為電阻式和電容式兩種。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了集成濕度傳感器。它是將濕敏元件和它的測量轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)小芯片上，構(gòu)成一個(gè)一體化、小型化、多功能的專用集成電路芯片。集成濕度傳感器的測量范圍一般可以達(dá)到0%～100%。

2.濕度傳感器選擇。本設(shè)計(jì)需要檢測救援車所處實(shí)際環(huán)境的相對(duì)濕度，根據(jù)我國的具體氣候情況，測量范圍在20%～90%之間即可，測量精度要達(dá)到±2%，對(duì)粉塵和惡劣環(huán)境的抗干擾能力強(qiáng)，因此采用線性頻率輸出式濕度傳感器HS1101，它是基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，具有可靠性高、穩(wěn)定性好、反應(yīng)時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)。

3.濕度采集軟硬件設(shè)計(jì)。電容傳感器HS1101在電路中可以等效成一個(gè)可變電容（它的電容值會(huì)隨著被測空氣濕度變化而變化）。本設(shè)計(jì)中，將HS1101放在555振蕩電路中，將HS1101電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍苯雍蛦纹瑱C(jī)相連的頻率信號(hào)，測量電路如圖1所示。

測濕電路的輸出是頻率信號(hào)，可以直接和單片機(jī)的I/O口相連，一開始，單片機(jī)判斷I/O口是否發(fā)生變化，如果變化了，就打開定時(shí)器計(jì)數(shù)，當(dāng)I/O再次發(fā)生變化，停止計(jì)數(shù)，然后把定時(shí)器變化的值乘2取倒數(shù)就是它的頻率了，單片機(jī)再根據(jù)濕度與輸出頻率的關(guān)系，求得環(huán)境的濕度，顯示在操作臺(tái)液晶顯示塊12864上。

三、氣體傳感器的選型和設(shè)計(jì)

1.氣體傳感器簡介。目前，在民用氣體檢測方面使用比較普遍的是電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器，主要是指半導(dǎo)體金屬氧化物陶瓷氣體傳感器，是一種用金屬氧化物薄膜（例如：SN02，ZNO，F(xiàn)E203，TI02等）制成的阻抗器件，它的電阻值會(huì)隨著被測氣體濃度的變化而變化。

2.氣體傳感器選擇。在地震、火災(zāi)或礦難現(xiàn)場，一般會(huì)產(chǎn)生有害氣體和可燃?xì)怏w。MQ系列氣敏元件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同氣體濃度的檢測。本設(shè)計(jì)是在災(zāi)難現(xiàn)場檢測可燃?xì)怏w或者有害氣體的濃度，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇對(duì)不同氣體敏感的傳感器。在這里，選擇檢測可燃?xì)怏w的MQ-2氣敏元件。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)災(zāi)難現(xiàn)場的實(shí)際情況選擇MQ系列的其他元件。

3.氣體濃度采集軟硬件設(shè)計(jì)。MQ-2測量轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。本模塊設(shè)計(jì)具有雙路信號(hào)輸出（模擬量輸出及TTL電平輸出），TTL輸出有效信號(hào)為低電平（當(dāng)輸出低電平時(shí)信號(hào)燈亮，可直接接單片機(jī)），模擬量輸出0-5V電壓，濃度越高電壓越高，對(duì)液化氣、天然氣、城市煤氣、煙霧有較好的靈敏度。

選擇MQ-2的測量裝換電路DOUT（TTL高低電平）端直接接救援車單片機(jī)SC15F2K61S2的P1.0口，初始化后，采集MQ-2測量轉(zhuǎn)換電路DOUT端輸出的TTL數(shù)字信號(hào)，采集數(shù)據(jù)經(jīng)處理后顯示在液晶顯示塊12864上。

救援機(jī)器人在工作中要對(duì)其所處的環(huán)境進(jìn)行反饋，即對(duì)環(huán)境的溫度、濕度和空氣狀況進(jìn)行監(jiān)測，本文通過對(duì)溫度、濕度和氣體檢測手段進(jìn)行分析，選擇了合適的傳感器，對(duì)其檢測模塊所需傳感器進(jìn)行選型和軟硬件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)經(jīng)過實(shí)際調(diào)試已成功，工作安全可靠，抗干擾能力較強(qiáng)。

作者簡介：喬崢（1984-），女，鄂東職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，研究方向：傳感器的開發(fā)和應(yīng)用。endprint

摘要：在災(zāi)難救援中，救援人員只有非常短的時(shí)間來尋找幸存者，采用救援機(jī)器人可以有效避免二次傷害并為救援人員提供幫助，通過救援機(jī)器人對(duì)救援環(huán)境的基本情況進(jìn)行檢測是必須的。本文從救援機(jī)器人中傳感技術(shù)的角度開展了有針對(duì)性的研究，選擇了合適的溫度、濕度、氣體傳感器，并進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：傳感技術(shù)；救援機(jī)器人；軟硬件設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）15-0150-02

在世界各地，由于自然災(zāi)害、恐怖活動(dòng)和各種突發(fā)事故等原因，災(zāi)難經(jīng)常發(fā)生。在災(zāi)難救援中，救援人員要在48小時(shí)內(nèi)在倒塌的廢墟中尋找幸存者，否則發(fā)現(xiàn)幸存者的幾率幾乎為零。在這種緊急而危險(xiǎn)的情況下，無線可視救援機(jī)器人的應(yīng)用可以有效避免二次傷害并為救援人員提供幫助。因此，開展無線可視救援機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用研究具有非常重要的意義，本文從無線可視救援機(jī)器人中傳感技術(shù)的角度開展了有針對(duì)性的研究。

一、溫度傳感器的選型和設(shè)計(jì)

無線可視救援機(jī)器人在工作現(xiàn)場，可以感受到救援現(xiàn)場的溫度，對(duì)救援現(xiàn)場的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，需要溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)。

1.溫度傳感器簡介。溫度傳感器是利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。溫度傳感器按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，將溫度敏感元件和有關(guān)的測量轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)芯片上，形成一個(gè)一體化、小型化、多功能化的專用集成電路芯片。

2.溫度傳感器選擇。在本設(shè)計(jì)中，溫度測量主要是對(duì)機(jī)器人所處的環(huán)境進(jìn)行溫度檢測，同時(shí)把檢測到的溫度送給操作臺(tái)的液晶顯示塊進(jìn)行數(shù)字顯示。根據(jù)我國的具體氣候情況，溫度測量范圍在-50℃～60℃即可滿足室外溫度檢測需求，測量精度要求達(dá)到±0.5℃，要求在粉塵、噪音比較大的工作環(huán)境中能夠正常工作。為了減小機(jī)器人自身的重量，盡可能地減少外圍電路，減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的抗干擾性，從測量范圍、測量精度以及抗干擾能力綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用溫度傳感器DS18B20。

3.溫度采集軟硬件設(shè)計(jì)。DS18B20輸出的是數(shù)字信號(hào)，可以直接和單片機(jī)的I/O口相連，DS18B20在本系統(tǒng)中與發(fā)送端單片機(jī)的P3.3連接。通過單片機(jī)控制，溫度傳感器DS18B20采集的數(shù)字信號(hào)最后顯示在控制臺(tái)的液晶顯示塊上。DS18B20的輸出DQ端和救援車的控制單片機(jī)STC15F2K61S2的P3.3口相連。工作時(shí)，先對(duì)DS18B20初始化。首先對(duì)DQ端復(fù)位，稍作延時(shí)（大約80US）后，將DQ端拉低，精確延時(shí)（大于480US），拉高總線，再稍做延時(shí)（大約100US），DS18B20初始化成功。然后，讀取溫度寄存器（共可讀9個(gè)寄存器，前兩個(gè)就是溫度）中的數(shù)據(jù)，對(duì)溫度數(shù)據(jù)處理后，通過液晶模塊12864顯示。

二、濕度傳感器的選型和設(shè)計(jì)

1.濕度傳感器簡介。濕度傳感器一般分為電阻式和電容式兩種。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了集成濕度傳感器。它是將濕敏元件和它的測量轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)小芯片上，構(gòu)成一個(gè)一體化、小型化、多功能的專用集成電路芯片。集成濕度傳感器的測量范圍一般可以達(dá)到0%～100%。

2.濕度傳感器選擇。本設(shè)計(jì)需要檢測救援車所處實(shí)際環(huán)境的相對(duì)濕度，根據(jù)我國的具體氣候情況，測量范圍在20%～90%之間即可，測量精度要達(dá)到±2%，對(duì)粉塵和惡劣環(huán)境的抗干擾能力強(qiáng)，因此采用線性頻率輸出式濕度傳感器HS1101，它是基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，具有可靠性高、穩(wěn)定性好、反應(yīng)時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)。

3.濕度采集軟硬件設(shè)計(jì)。電容傳感器HS1101在電路中可以等效成一個(gè)可變電容（它的電容值會(huì)隨著被測空氣濕度變化而變化）。本設(shè)計(jì)中，將HS1101放在555振蕩電路中，將HS1101電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍苯雍蛦纹瑱C(jī)相連的頻率信號(hào)，測量電路如圖1所示。

測濕電路的輸出是頻率信號(hào)，可以直接和單片機(jī)的I/O口相連，一開始，單片機(jī)判斷I/O口是否發(fā)生變化，如果變化了，就打開定時(shí)器計(jì)數(shù)，當(dāng)I/O再次發(fā)生變化，停止計(jì)數(shù)，然后把定時(shí)器變化的值乘2取倒數(shù)就是它的頻率了，單片機(jī)再根據(jù)濕度與輸出頻率的關(guān)系，求得環(huán)境的濕度，顯示在操作臺(tái)液晶顯示塊12864上。

三、氣體傳感器的選型和設(shè)計(jì)

1.氣體傳感器簡介。目前，在民用氣體檢測方面使用比較普遍的是電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器，主要是指半導(dǎo)體金屬氧化物陶瓷氣體傳感器，是一種用金屬氧化物薄膜（例如：SN02，ZNO，F(xiàn)E203，TI02等）制成的阻抗器件，它的電阻值會(huì)隨著被測氣體濃度的變化而變化。

2.氣體傳感器選擇。在地震、火災(zāi)或礦難現(xiàn)場，一般會(huì)產(chǎn)生有害氣體和可燃?xì)怏w。MQ系列氣敏元件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同氣體濃度的檢測。本設(shè)計(jì)是在災(zāi)難現(xiàn)場檢測可燃?xì)怏w或者有害氣體的濃度，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇對(duì)不同氣體敏感的傳感器。在這里，選擇檢測可燃?xì)怏w的MQ-2氣敏元件。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)災(zāi)難現(xiàn)場的實(shí)際情況選擇MQ系列的其他元件。

3.氣體濃度采集軟硬件設(shè)計(jì)。MQ-2測量轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。本模塊設(shè)計(jì)具有雙路信號(hào)輸出（模擬量輸出及TTL電平輸出），TTL輸出有效信號(hào)為低電平（當(dāng)輸出低電平時(shí)信號(hào)燈亮，可直接接單片機(jī)），模擬量輸出0-5V電壓，濃度越高電壓越高，對(duì)液化氣、天然氣、城市煤氣、煙霧有較好的靈敏度。

選擇MQ-2的測量裝換電路DOUT（TTL高低電平）端直接接救援車單片機(jī)SC15F2K61S2的P1.0口，初始化后，采集MQ-2測量轉(zhuǎn)換電路DOUT端輸出的TTL數(shù)字信號(hào)，采集數(shù)據(jù)經(jīng)處理后顯示在液晶顯示塊12864上。

救援機(jī)器人在工作中要對(duì)其所處的環(huán)境進(jìn)行反饋，即對(duì)環(huán)境的溫度、濕度和空氣狀況進(jìn)行監(jiān)測，本文通過對(duì)溫度、濕度和氣體檢測手段進(jìn)行分析，選擇了合適的傳感器，對(duì)其檢測模塊所需傳感器進(jìn)行選型和軟硬件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)經(jīng)過實(shí)際調(diào)試已成功，工作安全可靠，抗干擾能力較強(qiáng)。

作者簡介：喬崢（1984-），女，鄂東職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，研究方向：傳感器的開發(fā)和應(yīng)用。endprint