矿井救灾机器人的研制毕业论文
陕西国防学院机电工程学院毕业设计论文
题目：基于单片机的营救机器人的设计与制作
专业：电气自动化技术
班级：自控3102
作者：
指导教师：
摘要
本论文提出了一种煤矿井下环境探测与搜救机器人系统设计方案，该机器人集先进的机械、电子、信息、控制工程等技术于一身，采用仿生学原理，综合蛇形机器人、履带式机器人和轮式机器人的优点，采用履带和轮胎、伸缩结构的有机结合，能适应崎岖不平的地形环境，可以轻松爬上较高楼梯、跨越壕沟，用于搜索幸存者、探测检测井下环境，具有体积小、成本低、可控性强等特点。
本论文重点研究了信息采集系统的设计、电机驱动模块的设计以及单片机串口通信的设计。本论文的主要成果包括:采用AT89C51单片机作为机器人小车的数据处理核心；采用温度、湿度一体式的数字智能传感器DHT11实现矿井内温度、湿度的测定；采用红外气体传感器MH-44OV/D用作矿井瓦斯浓度的测定；在单片机与PC机的通信方面，采用了内部集成了nRF401的无线数据传输模块PTR2000，可靠地实现了远距离通信；还采用了L298作为直流电机驱动芯片，用以控制机器人小车的前进、转向、后退。
关键词：矿井环境探测；机器人；信息采集；无线传输；电机驱动
目录
第一章引言 (1)
1.1选题背景与意义 (1)
1.2课题研究内容 (1)
第二章系统总体方案设计 (2)
2.1单片机AT89C51简介 (2)
2.2温湿度传感器DHT11简介 (5)
2.3瓦斯浓度传感器MH-440V/D简介 (7)
2.4直流电机驱动模块简介 (10)
2.4.1直流电动机简介 (10)
2.4.2电机驱动芯片L298简介 (10)
2.5无线传输模块PTR2000简介 (11)
2.5.1 nRF401芯片说明 (11)
2.5.2 PTR2000模块简介 (13)
第三章系统硬件设计与实现 (15)
3.1 温湿度传感器电路设计 (15)
3.2 瓦斯浓度传感器电路设计 (17)
3.3电机驱动电路设计 (22)
3.4无线传输模块电路设计 (22)
第四章系统软件设计与实现 (26)
4.1软件开发环境简介 (26)
4.2软件的总体设计思路 (27)
4.3主要功能模块软件设计 (28)
4.3.1温湿度传感器模块软件设计 (28)
4.3.2瓦斯浓度传感器模块软件设计 (30)
4.3.3电机驱动模块软件设计 (30)
4.3.4无线传输模块软件设计 (31)
第五章系统调试 (33)
5.1 温湿度数据采集模块调试 (33)
5.2电机驱动模块调试 (33)
5.3 整体调试 (35)
第六章总结与展望 (41)
6.1总结 (41)
6.2技术展望 (41)
致谢 (43)
参考文献 (44)
附录A：小车端硬件设计原理图 (45)
附录B：PC端硬件设计原理图 (46)
附录C：PCB板图 (47)
附录D：PC端VB操作代码 (48)
第一章引言
1.1选题背景与意义
中国是一个产煤大国，在未来相当长的时间内，煤炭仍是主要能源结构。中国煤炭产量占世界35%，但矿难死亡人数却占世界的80%。我国煤矿矿井灾害事故频繁发生，人员伤亡十分惨重。在灾难救援中，救援人员只有非常短的时间(约48小时)用于在倒塌的废墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为零。参与救援工作的救护队员在深入井下，会遇到二次爆炸等各种危险状况。
我国煤矿大多数为井工开采，不安全因素很多，瓦斯煤尘和火灾等灾害事故频繁发生，灾害事故危害严重，伤害人员多，中断生产时间长，损毁井巷工程或生产设备。然而，煤矿事故发生的原因极为复杂，是偶然性和必然性的结合，各类灾害事故存在突发性、灾难性、破坏性和继发性特点。因此，研究煤矿救灾新装备是一项紧迫任务。
目前，救灾方式只是根据事故的类型确定救灾的方案，一般救护人员无法进入危险区域，只能通过提升绞车、移动式风车等设备清除垃圾，向井下通风，然后再搜救遇险矿工。这种方式危险性大，伤亡人数多，救灾周期长，往往效率低。救灾机器人利用自身的优点，能迅速找到井下遇险矿工的位置，降低事故危害性，对提高救灾效率具有重大意义。
救灾机器人系统的优势决定了机器人能广泛地应用到一切可能对人员生命、健康构成威胁的场所，如煤矿救灾、解救人质、处理化学危险品泄漏等等。救灾机器人的研究内容广泛，包括移动机构、探测技术、多传感器信息融合技术、导航和定位技术、自适应控制技术、仿生技术等方面。它既借鉴危险作业机器人的理论和方法，又拓宽新的研究领域，具有相当的研究和应用前景。在当今社会，研究有自己特色的救灾机器人，无疑具有巨大的社会效益和经济效益。
1.2课题研究内容
本次课题的设计主要完成以下内容：
1、基于传感器的矿井环境数据采集单元设计
2、基于直流电机以及电机驱动芯片的电机驱动模块设计
3、在单片机以及PC机之间实现无线传输模块设计
第二章系统总体方案设计
2.1单片机AT89C51简介
51单片机集成度高、功能强大、结构简单、可靠性高、价格低廉，因此本设计采用51单片机作为系统的中央处理器。
在51单片机众多的系列产品中，我选择了美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机。它是一款低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大A T89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。其外观如图2.2所示。
图2.2 A T89C51单片机外观
AT89C51主要性能参数：
与MCS-51产品指令系统完全兼容
4k字节可重擦写Flash 闪速存储器
1000次擦写周期
全静态操作：0Hz－24MHz
三级加密程序存储器
128×8 字节内部RAM
32个可编程I／O口线
2个16位定时／计数器
6个中断源
可编程串行UART通道
低功耗空闲和掉电模式
AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128 字节内部RAM，32个I／O 口线，两个16位定时／计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信
口，片内振荡器及时钟电路。同时，A T89C51 可降至0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时／计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。其引脚分布如图2.3所示。
图2.3 A T89C51引脚分布图
AT89C51引脚功能说明
VCC：电源电压
GND：地
P0 口：P0 口是一组8 位漏极开路型双向I／O 口，也即地址／数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL 逻辑门电路，对端口写―1‖可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
在FIash编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I／O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL 逻辑门电路。对端口写―1‖，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（I IL）。
FIash编程和程序校验期间，P1 接收低8 位地址。
P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I／O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写―1‖，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外
部信号拉低时会输出一个电流（I IL）。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@RI 指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中R2 寄存器的内容），在整个访问期间不改变。
Flash 编程或校验时，P2 亦接收高位地址和其它控制信号。
P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I／O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。对P3 口写入―1‖时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（I IL）。
所示：
P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
RST：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
ALE//PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE 仍以时钟振荡频率的l ／6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。
对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（/PROG）。
如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的DO 位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。
/PSEN：程序储存允许（/PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当A T89C51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次/PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的/PSEN信号不出现。
EA／VPP：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA 端状态。
如EA 端为高电平（接VCC 端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。
Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。
XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
2.2温湿度传感器DHT11简介
在系统数据采集设计方面，我选择了具有温度、湿度一体检测的智能数字式传感器DHT11，因为它不仅能稳定可靠地检测出温度、湿度这两种环境参数，而且输出的信号是数字信号，可以直接被单片机识别，且与单片机的通信简单，易于实现。
DHT11产品概述
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。外形如图2.4所示。
图2.4 DHT11外形图
DHT11的性能优点
相对湿度和温度测量
全部校准，数字输出
卓越的长期稳定性
无需额外部件
超长的信号传输距离
超低能耗
4 引脚安装
完全互换
DHT11的应用领域
暖通空调 测试及检测设备 汽车 数据记录器
消费品 自动控制
气象站 家电
湿度调节器 医疗
除湿器
封装信息
图2.5 DHT11的封装图
表2.2 DHT11引脚说明
2.3瓦斯浓度传感器MH-440V/D简介
本设计采用的是NDIR红外气体传感器MH-440V/D，设计原理如图2.6所示：
图2.6 瓦斯浓度传感器硬件连接原理框图
由于设计中采用的是MH-440V/D的模拟数据传输方式，因此，在信号被单片机识别前，需要将模拟信号转换成数字信号。
图2.7 MH-440V/D外观图
MH-440V/D 红外气体传感器是通用型、智能型、微型传感器，其外观如图2.7所示。
该传感器利用非色散红外（NDIR）原理对空气中存在的CH 4进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，性能稳定、寿命长。MH-440V/D内置温度传感器，可进行温度补偿，是将成熟的红外吸收气体检测技术与微型机械加工、精良电路设计紧密结合，制作出的小巧型红外气体传感器。该传感器使用方便，可直接用来替代催化燃烧元件，广泛应用于存在可燃性、爆炸性气体的各种场合。
MH-440V/D的特点
1.高灵敏度
2.兼备标准输出与数字输出
3.外形小巧
4.快速响应、恢复
5.温度补偿
6.优异的稳定性
7.使用寿命长
8.抗水汽干扰
9.可即刻将催化燃烧原理仪表转换成红外检测仪表
MH-440V/D工作环境条件
工作电压：3~5V DC
温度范围：-20℃~60℃
湿度范围：0~95% RH
工作电压3~5V DC
MH-440V/D结构特征
1.结构原理图
图2.8 MH-440V/D结构原理图2．管脚定义
1．GND
2．VCC
3．RXD
4．VOUT
5．TXD
2.4直流电机驱动模块简介
2.4.1直流电动机简介
本设计中使用的直流电机型号为RS-380SH，外观如图2.9所示。电机的基本参数如表2.5所示。
图2.9 RS-380SH型直流电机
电压空载时
工作范围稳定电压
电流
r/min A
3~9V 7.2V固定的16200 0.50
2.4.2电机驱动芯片L298简介
根据本设计中的小电机而言，其控制逻辑电平为5V，电机驱动电压为7.2V，据此选择L298这款电机驱动芯片。外形如图2.10所示。
图2.10 L298驱动芯片外观
L298N 为SGS-THOMSON Microelectronics 所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ，内部包含4信道逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含二个H-Bridge 的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压；此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号。
L298N管脚定义如图2.11所示，Pin1 和Pin15 可与电流侦测用电阻连接来控制负载
的电路；OUT1、OUT2 和OUT3、OUT4 之间分别接2个直流电机；input1~input4 输入控制电位来控制电机的正反转；Enable 则控制电机停转。
图2.11 L298管脚定义图
2.5无线传输模块PTR2000简介
PTR2000是基于nRF401的无线收发数据传送Modem模块，该器件为超小型模块器件，具有超低功耗、高速率（19.2kbit/s）无线收发数据传送功能，且性能优异，使用方便，可广泛应用于无线数据传输产品的设计领域。无线收发一体数传模块Modem芯片PTR2000芯片性能优异，在业界居领先水平。它的显著特点是所需外围元件少，因而设计非常方便，该模块在内部集成了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制/解调、参量放大、功率放大、频道切换等功能，因而是目前集成度较高的无线数传产品。该器件采用抗干扰能力较强的调制解调方式、其工作频率稳定可靠、功耗极低且便于生产设计，这些优异特性使得PTR2000非常适合于单片机短距离的数据通信设计。另外，由于它采用了低发射功率、高灵敏度设计，因而可满足无线管制的要求且无需使用许可证，是目前低功率无线数传的理想选择。
2.5.1 nRF401芯片说明
nRF401是挪威Nordic公司推出的射频收发芯片，nRF401在一个20脚的芯片中集成了高频发射/接收、PLL合成、FSK调制/解调和多频道切换等功能，在低成本数字无线通信应用中具有突出的技术优势。工作在国际通用的ISM数传频段的两个频道（433.92MHz 和434.32MHz），采用高接收敏度（-105dBm）和小发射功率（5~10dBm）设计策略。在发射功率为8dBm时，室内通信距离大于20m，室外开阔地大于100m，对环境影响极小，无需进行频道申请即可使用。采用DSS+PLL频率合成技术，外接元件仅一个晶振和几个阻容、电感，基本无需调试就能工作，且稳定性良好。它要求非常少的外围元件（约10个）。无需进行初始化和配置，不需要对数据进行曼切斯特编码。数字通信采用具有高抗干扰能力的FSK调制方式，支持直接数据输入输出操作，可直接与MPU的UART串行口
连接。nRF401的天线接口设计为差分天线，以便于使用低成本的PCB天线。nRF401有两个可选择的工作频道，采用半双工工作模式，最高数据传输速率可达20kbit/s。工作电压为2.7~5V，待机状态耗电仅为8μA，能满足低功耗的设计要求。
芯片的特点如下：
工作频率为国际通用的数传频段
采用FSK调制，直接数据输入输出，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合
采用DSS+PLL频率合成技术，频率稳定性极好
灵敏度高，达到-105dBm
功耗小，接收状态250μA，接收待机状态仅为8μA
最大发射功率达+10dBm
低工作电压（2.7V），可满足低功耗设备的要求
具有多个频道，可方便地切换工作频率，特别满足需要多信道工作的特殊场合
工作速率最高可达20Kbit/s，也可支持低波特率的数据通信，如9600Baud
仅外接一个晶体和几个阻容、电感元件，基本无需调试
由于采用了低发射功率、高接收灵敏度的设计，使用无需申请许可证，开阔地的使用距离最远可达1000米
nRF401集成度高，工作频率稳定可靠，外围元器件少，功耗极低，适合便携式产品的设计。nRF401使用20引脚的SSOCI封装，其引脚如图所示。nRF401的引脚功能如下：
图2.12 nRF401引脚分布图
XC1、XC2：连接外部频率，其中XC1为晶振输入，XC2为晶振输出。
VDD：电源输入端，电压范围为2.7~5.2V。
VSS：电源地。
FILT1：滤波器输入端。
VCO1、VCO2：外界压控振荡电感。
DIN：发射数据输入端，该引脚用于接收单片机要发送的数据。
DOUT：接收数据输出端，该引脚将无线模块接收的数据输出给单片机。
RF_PWR：发射功率设置。
CS：频道选择。CS=0时，芯片工作在频道1；CS=1时，芯片工作在频道2。
ANT1、ANT2：天线接口。
PWR：低功耗控制。PWR=1时，芯片处于工作状态；PWR=0时，芯片待机状态。
TXEN：模式切换。TXEN=1时，芯片处于发送状态；TXEN=0时，芯片处于接收状态。
nRF401为PTR2000的内置芯片，其外围电路为PTR2000模块集成。当芯片工作在频道1时，芯片的工作频率为433.92MHz；当芯片工作在频道2时，芯片的工作频率为434.33MHz。DIN与DOUT引脚输出的是TTL电平信号，可以与单片机的RxD 和TxD 直接相连；当其与PC连接时，则需要添加RS-232电平转换电路。芯片引脚CS、PWR、TXEN的状态直接影响芯片的工作方式。
2.5.2 PTR2000模块简介
PTR2000模板的引脚排列如图2.13所示。各引脚的功能说明如下：
图2.13 PTR2000引脚分布图
VCC：电源输入端，电压范围为2.7~5.2V。
CS：频道选择。CS=0时，芯片工作在频道1；CS=1时，芯片工作在频道2。
DO：接收数据输出端，该引脚将无线模块接收的数据输出给单片机。
DI：发射数据输入端，该引脚用于接收单片机要发送的数据。
GND：电源地。
PWR：节能控制。PWR=1时，芯片处于正常工作状态；PWR=0时，芯片处于待机状态。
TXEN：模式切换。TXEN=1时，芯片处于发送状态；TXEN=0时，芯片处于接收状态。
在软件编程过程中，对PTR2000的工作模式和工作频道的选择尤为重要，对于
PTR2000模块而言，它的工作模式设置主要包括工作频道设置和发送、接收、待机状态的
PTR2000可与单片机（如80C31、2051、68HC08、PIC、Z8等）配合使用，可直接接单片机的串口或者I/O口，也可与计算机串口进行通信，此时需要在中间简单地接一个RS-232电平转换芯片，如MAX232等。
在使用模块之前可以使用以下介绍的PTR2000简单测试方法，判定模块是否正常工作。
将发射端芯片设置为发射方式，使得TXEN为高电平，PWR为高电平，并通过单片机串口向PTR2000不断发送数据。建议直接发送ASCII码，如a，这样上位机更容易检测到接收的数据是否正确。
将接收端芯片设置为接收方式，使得TXEN为低电平，PWR为高电平，并将接收到的数据经RS-232电平转换后送给计算机串口，用计算机终端程序（如串行调试助手）即可监视到接收到的ASCII数据。
通过以上简单测试方法，可以直接判定PTR2000模块是否可以正常工作。在实际使用过程中有以下几点需要注意：
PTR2000通过RS-232电平转换后可以直接与PC机相连，但是占用计算机资源比较大，建议在PTR2000与计算机之间增加一个单片机。
供电电源会直接影响PTR2000通信性能，如果使用开关电源会使通信误码率增大。有条件的话，可使用独立的直流电源供电，与其他数字电路的供电分开，并在PTR电源两端增加去耦电容，且尽量靠近模块。
PTR2000在空旷场地下，传输距离可达100m以上。在不超过最大供电电压的情况下，适当地增加电压，可增加传输距离。
第三章系统硬件设计与实现
3.1温湿度传感器电路设计
DHT11接口说明
建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。
图3.1 DHT11典型应用
DHT11的电源引脚
DHT11的供电电压为3－5.5V。传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态，在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。
DHT11的串行接口(单线双向)
DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分，具体格式在软件设计部分说明，当前小数部分用于以后扩展，现读出为零。
DHT11的测量分辨率
测量分辨率分别为8bit（温度）、8bit（湿度）
DHT11的电气特性
注:采样周期间隔不得低于1秒钟。
表3.2 DHT11的电气特性表
DHT11的应用信息
工作与贮存条件
超出建议的工作范围可能导致高达3%RH的临时性漂移信号。返回正常工作条后，传感器会缓慢地向校准状态恢复。要加速恢复进程/可参阅“恢复处理”。在非正常工作条件下长时间使用会加速产品的老化过程。
暴露在化学物质中
电阻式湿度传感器的感应层会受到化学蒸汽的干扰，化学物质在感应层中的扩散可能导致测量值漂移和灵敏度下降。在一个纯净的环境中，污染物质会缓慢地释放出去。下文所述的恢复处理将加速实现这一过程。高浓度的化学污染会导致传感器感应层的彻底损坏。
恢复处理
置于极限工作条件下或化学蒸汽中的传感器，通过如下处理程序，可使其恢复到校准时的状态。在50-60℃和<10%RH的湿度条件下保持2小时（烘干）；随后在20-30℃和>70%RH的湿度条件下保持5小时以上。
温度影响
气体的相对湿度，在很大程度上依赖于温度。因此在测量湿度时，应尽可能保证湿度传感器在同一温度下工作。如果与释放热量的电子元件共用一个印刷线路板，在安装时应尽可能将DHT11远离电子元件，并安装在热源下方，同时保持外壳的良好通风。为降低热传导，DHT11与印刷电路板其它部分的铜镀层应尽可能最小，并在两者之间留出一道缝隙。
光线
长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中，会使性能降低。
配线注意事项
DATA信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量，推荐使用高质量屏蔽线。
硬件连接原理图：
图3.2 温湿度传感器硬件电路原理图
3.2瓦斯浓度传感器电路设计
本设计采用的是NDIR红外气体传感器MH-440V/D，设计原理如图3.3所示：
由于设计中采用的是MH-440V/D的模拟数据传输方式，因此，在信号被单片机识别前，需要将模拟信号转换成数字信号。
MH-440V/D管脚定义
1．GND
2．VCC
3．RXD
4．VOUT
5．TXD
MH-440V/D使用说明
传感器上电开始，传器感在前10s输出0.1V 表示传感器“自检”，在此期间传感器的通讯端口不可用，禁止一上电就立即开始建立和传感器通讯。从第11s开始到70s结束为传感器预热时间，在此期间读出的气体浓度值不准确，要获得准确的浓度值需要等传感器预热结束。其通信方式如下：