基于51單片機的有毒氣體監(jiān)測

PAGEPAGE1摘要日常生活中經(jīng)常發(fā)生毒氣泄漏或者其他有毒氣體危害人們的生命健康的事故。故此，本人聯(lián)系實際和運用所學的電子技術知識，設計出一套有毒氣體的檢測電路，并且可以在有毒氣體超標時能即時抽排出有害氣體，就可以使人們的生命健康有一個保障同時也鍛煉了自己的實踐動手能力，培養(yǎng)了科學實踐的興趣，提升自己的專業(yè)知識面。當檢測到有毒氣體意外排時，發(fā)出警笛報警聲和燈光間歇閃爍的光報警提示，當有毒氣體濃度超標時能自行啟動抽排系統(tǒng)，排出有毒氣體，更換空氣以保障人們的生命財產(chǎn)安全。抽排完畢后，系統(tǒng)自動回到實時檢測狀態(tài)。關鍵字：氣體監(jiān)測，單片機，自動控制AbstractDailylifeoftenhappengasleakorothertoxicgasesharmpeople'slifeandhealthofaccidents.Therefore,actualandlearnedcontacttheelectronictechnologyknowledge,designedasetoftoxicgasdetectioncircuit,andcanbeinexcessofpoisonousgasescaninstantsmokeeductionharmfulgas,canmakepeople'slifeandhealthhaveasecurityalsotemperedtheirpracticalability,trainingscientificpracticeinterest,improvetheirprofessionalknowledge.Whendetecttoxicgasaccidentrow,sirenssoundandlightalarmsenttheintermittentflashinglightalarmprompt,whentoxicgaseswhenchromasupply-passage-dischargesystemcanbegintostartsmoking,ejectingtoxicgases,replacethelifeofpeopleinordertoensuretheairpropertysecurity.Afterthesmokeexhaustsystem,automaticbacktoreal-timedetectionofstate.Keyword:gasmonitoring,microcontroller,automaticcontrol1緒論近年來隨著人民生活水平的提高，管道毒氣和罐裝毒氣已深入到尋常百姓家。但由于使用不當或設備老化等原因?qū)е碌亩練庑孤O大地威脅著人們的生命財產(chǎn)安全。目前，一般的毒氣報警器功能單一，或是必須手動復位閥門系統(tǒng)，性能穩(wěn)定性低；而大型的監(jiān)控系統(tǒng)又價格不菲，需專門的技術人員來管理，不適用于中小企業(yè)和家庭。家用毒氣泄漏報警器是非常重要的燃氣安全設備，它是安全使用城市燃氣的最后一道保護。燃氣泄漏報警器通過氣體傳感器探測周圍環(huán)境中的低濃度可燃氣體，通過采樣電路，將探測信號用模擬量或數(shù)字量傳遞給控制器或控制電路，當可燃氣體濃度超過控制器或控制電路中設定的值時，控制器通過執(zhí)行器或執(zhí)行電路發(fā)出報警信號或執(zhí)行關閉燃氣閥門等動作?？扇細怏w報警器的探測可燃氣體的傳感器主要有氧化物半導體型、催化燃燒型、熱線型氣體傳感器，還有少量的其他類型，如化學電池類傳感器。這些傳感器都是通過對周圍環(huán)境中的可燃氣體的吸附，在傳感器表面產(chǎn)生化學反應或電化學反應，造成傳感器的電物理特性的改變。燃氣泄漏報警器廣泛應用在城市安防、小區(qū)、工廠、公司、學校、家庭、別墅、倉庫、資源、石油、化工、燃氣輸配等眾多領域。按檢測氣體可分為：可燃氣體報警器，有毒氣體報警器和復合式氣體報警器，氣體報警器使用不同傳感器檢測不同氣體，復合式氣體報警器可同時檢測可燃和有毒氣體。按使用環(huán)境可分為：工業(yè)用氣體報警器和家用燃氣報警器。按自身形態(tài)可分為固定式氣體報警器和便攜式氣體檢測儀。燃氣泄漏報警器從功能上可分為僅有泄漏報警功能的泄漏報警器和可以指示所探測到的燃氣濃度并具有報警功能的檢測報警器；從使用場所上可分為民用燃氣泄漏報警器和商用報警器。民用報警器通常是獨立的在住宅中使用的燃氣報警器，功能較簡單；商用報警器主要使用燃氣的運輸、儲存場所、使用燃氣和可能有燃氣泄漏的的工廠和公共場所。城市燃氣規(guī)范中規(guī)定地下室、半地下室、地上密閉空間的用氣房間、建筑的管道井、封閉計量表房等都要安裝燃氣報警器。建筑和燃氣的相關規(guī)范和法規(guī)也推薦使用民用燃氣泄漏報警器。工業(yè)用固定式氣體報警器由報警控制器和探測器組成，控制器可放置于值班室內(nèi)，主要對各監(jiān)測點進行控制，探測器安裝于氣體最易泄露的地點，其核心部件為內(nèi)置的氣體傳感器，傳感器檢測空氣中氣體的濃度。探測器將傳感器檢測到的氣體濃度轉(zhuǎn)換成電信號，通過線纜傳輸?shù)娇刂破?，氣體濃度越高，電信號越強，當氣體濃度達到或超過報警控制器設置的報警點時，報警器發(fā)出報警信號，并可啟動電磁閥、排氣扇等外聯(lián)設備，自動排除隱患。便攜式氣體檢測儀為手持式，工作人員可隨身攜帶，檢測不同地點的氣體濃度，便攜式氣體檢測儀集控制器，探測器于一體，小巧靈活。與固定式氣體報警器相比主要區(qū)別是便攜式氣體檢測儀不能外聯(lián)其他設備。燃氣報警器的核心是氣體傳感器，俗稱“電子鼻”。這是一個獨特的電阻，當“聞”到燃氣時，傳感器電阻隨燃氣濃度而變化，燃氣達到一定濃度，電阻達到一定水平時，傳感器就可以發(fā)出聲光報警。什么叫聲光報警？燃氣泄漏使室內(nèi)濃度達到報警器濃度后，報警器的紅色指示燈亮，蜂鳴器發(fā)出“辟-辟-”的報警聲，所以叫做聲光報警。2有毒氣體監(jiān)測系統(tǒng)方案設計與選擇2.1有毒氣體監(jiān)測系統(tǒng)電路設計方案方案一：QM—N5氣敏傳感器的檢測電路由氣體檢測電路、電子開關電路、報警電路、和氣體排放電路構成。在有害氣體濃度很低合乎大氣標準時，QM—N5未能檢測，元件的兩端呈高阻抗，使兩個比較器都無輸出，電路不報警，也不進行排氣。當有害氣體達到一定濃度時，QM—N5檢測到有毒氣體，元件兩極電阻變的很小，此時電壓比較器U3:B有輸出，使得555芯片組成的多諧電路產(chǎn)生方波信號，驅(qū)動報警電路工作，使發(fā)光二極管間歇發(fā)光，蜂鳴器間斷發(fā)出聲音；當有毒氣體濃度繼續(xù)升高到超標時，電壓比較器U3:A有輸出，驅(qū)動排氣系統(tǒng)工作。當氣體被排出，濃度和付標準時，電路回復到自動檢測狀態(tài)。此設計中可通過調(diào)節(jié)電位器RV1來實現(xiàn)控制有毒氣體檢測靈敏度，從而到達控制空氣中不同氣體標準濃度不同的目的。這也是此設計的亮點之處！排氣電路中，三極管Q1為開關作用。當氣體濃度大于C2,氣敏電阻阻值進一步減小，從而是U3:A輸出從-5.8v變到+5v使Q1為飽和導通狀態(tài)，電機工作，開始進行排氣。當毒氣濃度低于C2時，U3:A輸出為低電平，使三極管Q1截止，電機工作電路不能導通，停止排氣。QM—N5氣敏傳感器檢測的原理圖方案二：基于單片機的有毒氣氣體檢測此次設計的有毒氣體監(jiān)測報警器的系統(tǒng)框圖如下所示：主要由氣體傳感器MQ-4、A/D轉(zhuǎn)換器ICL7109、單片機AT89S51、LED顯示電路、鍵盤控制電路、聲光報警裝置和附件電路組成。蜂鳴器、發(fā)光二極管（聲光報警）蜂鳴器、發(fā)光二極管（聲光報警）AT89S51LED顯示鍵盤控制毒氣探測器電源A/D7109排風圖2-1系統(tǒng)框圖由圖可以看出毒氣監(jiān)測報警器的硬件部分設計是以單片機系統(tǒng)為核心，用于整個設計的數(shù)據(jù)處理以及控制顯示電路、聲光報警電路等正常工作。在這里我們選用ATMEL公司生產(chǎn)的8位單片機AT89S51，該種單片機與以往所采用的AT89C51相比新增加了很多功能，性能有了較大提升，片內(nèi)4K的FLASH存儲空間也能滿足我們設計的要求，價格較之AT89C51基本不變甚至更低。甲烷傳感器采用氣敏傳感器，用于探測采集毒氣的濃度。由于該傳感器的輸出信號為模擬電壓信號，要想將采集到的數(shù)據(jù)送至單片機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理則需要將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，所以在這里我們還要選用ICL7109芯片進行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。這里的ICL7109是一種雙積分的12位A/D轉(zhuǎn)換器，其性能價格比很高，是一種高精度、低噪聲、低漂移A/D轉(zhuǎn)換器。毒氣濃度顯示部分采用四位的LED數(shù)碼管顯示，在這里我們采用動態(tài)掃描方法來顯示各種參數(shù)。綜上所述，我們選擇方案二。3毒氣監(jiān)測系統(tǒng)主要器件的簡介3.1氣體傳感器3.1.1氣體傳感器的分類氣體傳感器又叫氣敏傳感器，主要用來監(jiān)測氣體的特定成分。氣體傳感器通常以氣敏特性來分類，主要可分為：（1）半導式方式包括氧化系、氣敏二極管系、氣敏MOSFET系。若氣體接觸到加熱的金屬，氧化物電阻值就會增大或者減少，其靈敏度高，構造電路簡單，但輸出與氣體濃度不成比例。（2）固體電解質(zhì)其利用鉑等金屬材料對氫吸附敏感使功函數(shù)改變原理制成，器特點是其他選擇性好但不能重復使用。（3）接觸燃燒式其原理是化學溶劑與氣體反應產(chǎn)生使電導率發(fā)生變化。其特點是屬于氣體濃度成比例，但靈敏度較低。（4）其他類型包括光干涉式、熱傳導方式、紅外線吸收式。氣體傳感器的類型雖然很多，但對它們有以下幾個基本特性：對被測氣體要有高的靈敏度，盡量減少外界一如的干擾信號；選擇性要好，即對和被測氣體共存的其他氣體不敏感；能夠長期穩(wěn)定工作，它是關系整個監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測精度的一個重要環(huán)節(jié)。檢測和報警要迅速。響應時間，指從氣敏元件到被測氣體接觸到氣敏元件的參數(shù)達到新的穩(wěn)定狀態(tài)下所需要的時間，表示了氣敏元件的反應速度。溫度特性。氣敏元件的特性隨溫度的變化而變化為溫度特性。消除這種影響的方法是采用溫度補償法。濕度特性。氣敏元件的特性隨環(huán)境會死度的不同而發(fā)生變化的特性成為濕度特性。濕度特性是硬性檢測精度的理工一個因素，就絕這一問題的措施之一是采用濕度補償法。電源電壓特性電源電壓發(fā)生變化時，氣敏元件也會發(fā)生變化，解決的方法是采用恒壓供電。3.1.2氣體傳感器的選擇要進行—個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，而這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大??；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進口，還是自行研制，價格能否承受。在考慮上述問題之后就能大致確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標，其具體性能指標見下。3.1.3氣體傳感器的主要特性（1）靈敏度靈敏度是指傳感器輸出變化量與被測輸入變化量之比，通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，首先要考慮的是選擇一種敏感技術，它對目標氣體的閥限制(TLV-thresh-oldlimitvalue)或最低爆炸限(LEL-lowerexplosivelimit)的百分比的檢測有足夠的靈敏度，也就是通常我們說的希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的干擾信號。（2）穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指傳感器在整個工作時間內(nèi)基本響應的穩(wěn)定性，取決于零點漂移和區(qū)間漂移。零點漂移是指在沒有目標氣體時，整個工作時間內(nèi)傳感器輸出響應的變化。區(qū)間漂移是指傳感器連續(xù)置于目標氣體中的輸出響應變化，表現(xiàn)為傳感器輸出信號在工作時間內(nèi)的降低。理想情況下，一個傳感器在連續(xù)工作條件下，每年零點漂移小于10%。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結構外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應能力。在選擇傳感器之前，應對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。傳感器的穩(wěn)定性有定量指標，在超過使用期后，在使用前應重新進行標定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴格，要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。（3）精度精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。如果測量目的是定性分析的，選用重復精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設計制造傳感器。自制傳感器的性能應滿足使用要求。在這里根據(jù)其具體的性能指標，結合此次設計的要求，我們選擇使用的氣體傳感器為MQ-4型氣體傳感器，它屬于電阻式半導體型氣體傳感器（是半導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：SnO2，ZnO，F(xiàn)e2O3，TiO2等)制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量的不同而變化。氣味分子在薄膜表面進行還原反應以引起傳感器傳導率的變化。為了消除氣味分子還必須發(fā)生一次氧化反應，傳感器內(nèi)的加熱器有助于氧化反應進程。這種類型的氣敏傳感器具有成本低廉、制造簡單、靈敏度高、響應速度快、壽命長、對濕度敏感低和電路簡單等優(yōu)點。之所以選擇MQ-4型氣體傳感器是因為它對甲烷、天然氣有很高的靈敏度，有著很可靠的穩(wěn)定性，快速的響應恢復特性，非常簡單的驅(qū)動電路而且其使用壽命很長。是一種可以廣泛應用于家庭，工業(yè)的甲烷，天然氣的探測裝置。3.2主控制器AT89S523.2.1MSC-51芯片資源簡介89S51是MCS-51系列單片機的典型產(chǎn)品，我們就這一代表性的機型進行系統(tǒng)的講解。89S51單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：圖3.4單片機內(nèi)部結構示意圖A.中央處理器中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。B.數(shù)據(jù)存儲器(RAM)89S51內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結果或用戶定義的字型表。C.程序存儲器(ROM)89S51共有4KB掩膜ROM，最大可擴展64K字節(jié)，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。D.定時/計數(shù)器：89S51有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。E.并行輸入輸出(I/O)口：89S51共有4組8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。F.中斷系統(tǒng)89S51具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。圖3.5mcs51結構框圖3.2.2單片機的引腳89S51單片機內(nèi)部總線是單總線結構,即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的.89S51有40條引腳,與其他51系列單片機引腳是兼容的.這40條引腳可分為I/O接口線、電源線、控制線、外接晶體線4部分.89S51單片機為雙列直插式封裝結構,如圖3.6所示.圖3.689S51引腳分配圖3.2.389S51單片機的外接晶體引腳（1）XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個引腳。（2）XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時，該引腳懸空。外接晶體引腳。80C51單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器。反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，分別是80C51的19腳和18腳。在XTAL1和XTAL2兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構成穩(wěn)定的自激振蕩器。如圖3.7所示：圖3.7振蕩電路石英晶振起振后要能在XTAL2線上輸出一個3V左右的正弦波，使MCS-51片內(nèi)的OCS電路按石英晶振相同頻率自激震蕩。通常，OCS的輸出時鐘頻率fosc為0.5MHZ~16MHZ，典型值為12MHZ電容器C1和C2通常取30pF左右，對震蕩頻率有微調(diào)作用。調(diào)節(jié)它們可以達到微調(diào)震蕩周期fosc的目的。3.2.489S51單片機的控制線（1）RST：復位輸入端，高電平有效。（2）ALE/PROG：地址鎖存允許/編程線。（3）PSEN：外部程序存儲器的讀選通線。（4）EA/Vpp：片外ROM允許訪問端/編程電源端。3.2.589S51單片機復位方式復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把程序計數(shù)器PC值初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復位鍵重新啟動單片機。RST引腳是復位信號的輸入端，高電平有效，其有效時間應持續(xù)24個震蕩周期（即兩個機器周期）以上。若使頻率為6MHZ的晶振，則復位信號持續(xù)時間超過4μs才能完成復位操作。復位操作由上電復位和按鍵手動復為兩種方式。上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖所示。只要電源VCC的上電時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復位初始化。按鍵手動復位分為電平方式和脈沖方式兩種。其中，電平復位是復位端通過電阻與VCC電源接通而實現(xiàn)的。脈沖復位是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的。復位電路雖然簡單，但其作用非常重要。一個單片機系統(tǒng)能復正常運行，首先要檢查是否能復位成功。單片機在開機時或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)，在這種情況下都需要復位.復位的作用是使中央處理器CPU以及其他功能部件都恢復到一個確定的初始狀態(tài),并從這個狀態(tài)重新開始工作.89S51單片機的復位靠外部電路實現(xiàn),信號由RESET(RST)引腳輸入,高電平有效,在振蕩器工作時,只要保持RST引腳高電平兩個機器周期,單片機即復位.復位后,PC程序計數(shù)器的內(nèi)容為0000H,片內(nèi)RAM中內(nèi)容不變.復位電路一般有上電復位、手動開關復位和自動復位電路3種,如圖3.8所示.a.上電復位電路b.手動復位電路c.自動復位電路圖3.8單片機復位電路4有毒氣體檢測系統(tǒng)總體設計4.1硬件電路設計4.1.1單片機最小系統(tǒng)硬件電路圖4.1單片機最小系統(tǒng)4.1.2氣敏檢測系統(tǒng)由于生產(chǎn)廠家等等原因，離子室的參數(shù)會有所不同。因此必須外接并聯(lián)電阻改變13腳的電位，以達到一定毒氣濃度報警的目的。離子室的輸出電平加到檢測報警器負端；比較器正端為13腳經(jīng)內(nèi)部電阻分壓得到的比較器門限電壓。因此13腳對6腳并聯(lián)電阻，會使V13上升，使靈敏度上升；13腳對4腳并聯(lián)電阻，會使V13下降,使靈敏度降低。并聯(lián)電阻數(shù)百千歐姆至數(shù)兆歐姆。圖4.2氣敏傳感器特性曲線圖3-5.MQ-5的結構和外形MQ-5氣敏元件的結構和外形如圖3-5所示(結構A或B),由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層,測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個用于信號取出，2個用于提供加熱電流設計中MQ-5的接線如圖3-5所示，在實際的測量中，可以按照其等效電路來計算相應的校正數(shù)值，其中Ro表示的是測量氣體在腔體內(nèi)的等效電阻，RL是外接負載電阻，用來調(diào)整輸出的模擬量電壓范圍，具體數(shù)值應根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍來確定，在TLC1543的輸入范圍是0～5V，這樣RL可調(diào)整至該范圍，保證測量得量程足夠用[7]。工作過程：從圖3.1可看出兩發(fā)射管L1、L2發(fā)出的紅外光強度一致。無毒氣時,由于兩紅外接受管的入射光強度相同且不變,圖3.1中比較器U兩輸入端的電壓(UA-U>0)也將保持不變,U輸出端為1電平。有光照時,U兩輸入端的電壓變?yōu)?(UA+$UA)-(UB+$UB)=(UA-UB)+($UA-$UB)。式中,$UA、$UB為外界入射光引起的U兩輸入端的電壓變化。由于兩接收管L3、L4距離較近,外界入射光對L3、L4的影響幾乎相同,即$UA≈$UB,因而U兩輸入端的電壓仍為(UA-UB>0),U輸出端仍為1電平。發(fā)生火災時,毒氣進入L2與L4間的窗口,使入射到L4的光強減少,UA變小而UB不變,使UA-UB<0,U輸出端由1變0,單片機測到該端為0時進入報警程序。為進一步降低傳感器功耗,延長發(fā)射管壽命,可由單片機輸出口P1控制L1、L2在脈沖方式下工作,即P1為0時(012秒)Q1通,L1、L2發(fā)射,同時單片機檢測U輸出端P2的電平狀態(tài),有毒氣時,P2=0,若連續(xù)3次測到P2=0則進入報警程序。P1=1時(018秒),Q1關斷,L1、L2不發(fā)射,傳感器進行自檢。傳感器的自檢過程：傳感器好壞關系到能否及時發(fā)現(xiàn)有毒氣體,因此傳感器需經(jīng)常自檢以便及時發(fā)現(xiàn)問題。自檢時單片機輸出口P1=1,Q2導通(模擬毒氣產(chǎn)生后的效果),單片機輸入口P2若測到P2=0則正常,否則說明該傳感器有故障,單片機進入故障報警。傳感器工作時序見圖4.3。圖4.3毒氣傳感器工作時序圖氣體檢測報警過程：氣敏傳感器是一種把氣體（多數(shù)為空氣）中的有毒成分檢測出來，并將它轉(zhuǎn)換成適當?shù)碾娦盘柕钠骷绻匀藗兊母杏X器官在作比喻，那么氣敏傳感器相當于人的鼻子（嗅覺）。但是人的嗅覺在靈敏其感知對象也是多樣的。在我們周圍，實際上存在的各種各樣的氣體，它們中的大部分將會成為氣敏傳感器的檢測對象。根據(jù)氣體的吸附和反應，利用半導體的功函數(shù)，對氣體進行直接的檢測。目前，正在積極開發(fā)的有金屬/半導體結型二極管和金屬柵的MOS場效應晶體管的敏感元件，主要利用它們與氣體接觸后整流特性以及晶體管作用的變化，制成對表面單位有直接測定的傳感器。上電后，單片機首先進行初始化處理，然后從毒氣