作者 张涵羽，缪新颖，许彬，蔡佳慧，舒娜(大连海洋大学 信息工程学院，辽宁 大连 116023)
摘要：针对传统固定式电子鼻不能查找气味源的问题，规划一种移动式电子鼻渠道。以STC89C52单片机为中心，选用红外技能完结避障，运用Z字形查找与气体浓度算法相结合的办法对气味源进行定位。测验结果表明，该渠道能够精确认位气味源，并能精确避障。
关键词：移动式电子鼻;气体浓度;气味源确认;避障
*基金项目：国家级大学生立异创业练习方案项目(201710158000026)。
0 导言
电子鼻是一种剖析、辨认、检测杂乱嗅味和挥发性成分的人工嗅觉体系[1]，现已被广泛地运用到食物、医疗、工业等范畴。国内外许多学者对电子鼻进行了深入研讨[2-9]。但在现有的电子鼻中，固定式电子鼻占有着主体方位，关于一些人类不便利进入的场所或许需求定位气味源的场合，很难担任。本文正是在此布景下进行移动式电子鼻渠道的规划，以完结气味源的定位、进入人类不便利进入场所的气味辨认使命。
1 渠道结构规划
1.1 全体规划方案
本文所规划的移动式电子鼻渠道首要包含STC89C52单片机、气味收集模块、避障模块以及驱动模块等，详细如图1所示，气味收集模块检测到信号后，发送给单片机，单片机依据收集上来的各气味传感器的值，选用Z字形查找与气体浓度算法相结合的办法，操控驱动模块，使得直流电机动作来“寻觅”气味源。假如在跋涉过程中遇到障碍物，会及时逃避障碍物。当找到气味源浓度最大的方位时会宣布报警，对气味源的方位进行提示。别的，该渠道能够经过串口与上位机进行通讯，以便利后期进行气味辨认办法的研讨。
1.2 渠道硬件规划
首要介绍气味收集模块、避障模块和驱动模块的规划。
1.2.1 气味收集模块
以MQ-3酒精传感器为例，规划气味收集模块。如图2所示，MQ-3酒精传感器H端接正极5
V电压，用于电阻丝关于灵敏体电阻的加热，灵敏体电阻的A处引脚有两根线即1和3，将其衔接在一起用于灵敏体电阻的一个电极，两个B处引脚相同有两根线即4和6也相互衔接在一起，作为另一个电极，灵敏体电阻与电位器串联起到分压的效果，当MQ-3酒精传感器的外表吸收到酒精气体分子时，外表的导体电子将会产生改动，所以MQ-3酒精传感器测得的电压会跟着酒精浓度的改变而改变，而且这种反应是可逆的，能够重复屡次运用。
在移动式电子鼻渠道上装置6只MQ-3酒精传感器，方位如图3所示，用来实时收集气味浓度。
1.1.2 避障模块
红外避障首要经过红外接纳管PD333-3B和红外发射管IR333-A相互配合来完结避障。LED
D4(红外发射管IR333-A)在跋涉过程中发射红外线信号，当遇到障碍物时，LED D4(红外发射管IR333-A)宣布的红外线会被反射回来被LED
D6(红外接纳管PD333-3B)接纳到，当LED D6(红外接纳管PD333-3B)接纳到LED
D4(红外发射管IR333-A)宣布被反射回来的红外线，便会衔接上，因为LED
D6(红外接纳管PD333-3B)接线与地相衔接，因而比较器3处电压会被下降，于2处比较，3处正极电压低，故会输出低电平，所以D2会被点亮。当遇到障碍物时，D2就会被点亮，开端进行避障，当无障碍时D2就会平息。红外避障模块电路规划图如图4所示。
1.1.3 驱动模块
本文所规划的移动式电子鼻渠道选用直流电机，运用L293D芯片进行驱动，详细的驱动电路规划如图5所示，L293D共16个引脚，具有使能端、VCC以及GND各两个，1A-4A为输入引脚，即接纳单片机指令的引脚，1Y-4Y为输出引脚，以此来操控直流电机。
在这个芯片的内部是一个H桥驱动电路，比较与其他的直流驱动电路，L293D的调速比较平稳，可调规模也很大，并能够接纳TTL
输入。本规划为单片机宣布指令经过驱动对直流电机进行操控，L293D有着4个输出口，当四个输出口接纳到不同的凹凸电平时会进行不同的动作，如表1所示，其间‘1’为单片机的I/O口输出高电平，‘0’为单片机的I/O口输出低电平。
1.2 渠道的软件规划
1.2.1 主程序流程图
主程序流程图如图6所示。当移动式电子鼻渠道进入检测区域后，体系即启用气味源定位算法，并依据相应的算法驱动直流电机运动。假如在跋涉过程中遇到障碍物，则进行避障;假如没有，则持续依照气味源定位算法跋涉，直至气味浓度抵达阈值，宣布警报。
1.2.2气味源定位算法规划
气味源定位算法从大局与部分查找两个维度，Z字形查找与浓度梯度法相结合的办法进行。首要进行大局查找，选用Z字形遍历的办法进行。之所以选用Z字形遍历的办法是因为气味源宣布的烟羽往往呈扇形分散，Z字形的举动轨道能够更广更好地检测到气味浓度。当检测到气味浓度时则中止大局查找，然后开端选用部分查找，对6个方向的传感器检测信号进行判别，使移动式电子鼻渠道朝着检丈量最大的方向移动，并运用浓度梯度法，沿着气味源浓度增大的方向移动，当检测到的浓度抵达阈值(人为设定)，则以为移动式电子鼻渠道找到气味源。程序流程图如图7所示。
2 测验
以查找酒精气味源为例，对移动式电子鼻渠道进行全体测验。如图8所示，在移动式电子鼻渠道右前方放置酒精气味源D，并在前进方向上A、B、C处别离放置搅扰物水、块状障碍物和食用油。
测验结果表明，移动式电子鼻渠道经过气味定位算法与避障算法顺畅查找到了酒精气味源，并宣布报警。
3 定论
本文规划了一款移动式电子鼻渠道，以补偿传统固定式电子鼻不能查找气味源且不能进入到人类不便利抵达场合的缺乏。经过红外技能完结避障，运用Z字形遍历与气体浓度梯度法相结合的办法完结气味源的定位。
参考文献
[1]周红标,张宇林,张新荣,等.根据虚拟仪器的无线白酒电子鼻的规划[J].电子技能使用,2012(12):8-16.
[2]Sharvari D, Rajib B, Nabarun B, et al.Application of electronic nose for
industrial odors and gaseous emissions measurement and monitoring – An
overview[J].Talanta, 2015(9):348-358.
[3]Miguel P, Laura E G. On-line monitoring of food fermentation processes
using electronic noses and electronic tongues: A review[J]. Analytica Chimica
Acta,2013(4):378-387.
[4]赵万,梅笑冬,朱哲,等.根据Labview和PCA剖析办法的电子鼻规划[J].吉林大学学报(信息科学版),2013(2):147-151.
[5]张芳华,叶小婷.根据电子鼻技能的混合气体检测办法研讨[J].电子技能使用,2011,37(12):80-86.
[6]张嘉琪,冀大选,李杰一,等.根据LabVIEW渠道的电子鼻体系规划[J].传感器与微体系，2015(05):92-94.
[7]李强,谷宇,王南飞,等.电子鼻研讨进展及在我国白酒检测的使用[J].工程科学学报.2017,39(4):475-486.
[8]巨大启,杨根兴.电子鼻技能新进展及其使用远景.传感器技能[J],2001,20(9):1-5.
[9]程磊,张东,刘波,等.根据无线传感器网络的气体走漏源定位机器人规划[J].传感器与微体系,2015,34(2):85-91.
作者简介：
张涵羽(1995-)，男，首要研讨方向：自动操控。
缪新颖(1977-)，通讯作者，女，博士，副教授，首要研讨方向：物联网;自动操控。
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第2期第35页，欢迎您写论文时引证，并注明出处
