單片機(jī)智能抽油煙機(jī)電控板設(shè)計(jì)解析

1、 2010 - 2011學(xué)年 第 2 學(xué)期單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告題 目： 家用抽油煙機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專 業(yè)： 電 氣 系班 級(jí)： 08電子信息工程（1）班姓 名： 陳 志 恒指導(dǎo)教師： 崔雪英 臧大進(jìn)成 績(jī)：電氣工程系2011年6月6日 目 錄摘要.第一章 緒論.1.1油煙的危害.1.2 油煙機(jī)、評(píng)定.第二章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理.第三章 硬件設(shè)計(jì)與計(jì)算.3.1 檢測(cè)電路設(shè)計(jì).3.1.1 煤氣檢測(cè).3.1.2 油煙檢測(cè).3.1.3 按鍵輸入.3.1.4 系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位電路.3.2 主控制電路設(shè)計(jì).3.2.1 AT89C51.3.2.2 對(duì)油煙機(jī)的開關(guān)控制.3.2.3 自動(dòng)照明控制.3.2.

2、4 定時(shí)顯示電路.3.2.5 報(bào)警電路.第四章 軟件程序設(shè)計(jì).4.1 軟件設(shè)計(jì).4.1.1 主程序的設(shè)計(jì).4.1.2 中斷鍵盤掃描.4.1.3 LED顯示子程序.4.1.4 INTI中斷報(bào)警服務(wù)程序.第五章 結(jié)論. 參考文獻(xiàn).摘要本設(shè)計(jì)不僅具備油煙機(jī)基本開關(guān)功能，而且還能根據(jù)廚房在燒菜做飯過程中產(chǎn)生的煙氣溫度高，而泄露的燃?xì)鉁囟鹊偷奶攸c(diǎn)，采取不同的傳感器件，即對(duì)溫度高、污染大的煙氣采用熱敏電阻檢測(cè)，而溫度低但危險(xiǎn)大的燃?xì)獠捎脷饷魝鞲衅鳈z測(cè)，當(dāng)廚房的右眼或可燃有害氣體達(dá)到一定濃度的值時(shí)，經(jīng)傳感器進(jìn)入單片機(jī)分析，使電機(jī)電路自動(dòng)啟動(dòng)并發(fā)出聲音報(bào)警，吸油煙機(jī)迅速將有害氣體抽走。本設(shè)計(jì)設(shè)有定時(shí)功能，可對(duì)

3、抽油煙機(jī)進(jìn)行工作時(shí)長(zhǎng)的設(shè)定。論文的硬件部分主要設(shè)計(jì)了油煙機(jī)的煙氣、燃?xì)鈾z測(cè)模塊，按鍵輸入模塊，定時(shí)顯示模塊，執(zhí)行電路模塊等，系統(tǒng)軟件部分主要是對(duì)各模塊的流程做了詳細(xì)的分析，控制主程序、中斷按鍵掃描子程序、顯示子程序，中斷報(bào)警服務(wù)程序，以此從而實(shí)現(xiàn)抽油煙機(jī)自動(dòng)控制功能。本次設(shè)計(jì)的抽油煙機(jī)主要靠單片機(jī)進(jìn)行控制，通過軟件設(shè)計(jì)來自動(dòng)控制抽油煙機(jī)的開關(guān)，所以相對(duì)于普通的抽油煙機(jī)來說，根據(jù)其自動(dòng)檢測(cè)功能，具有靈活性比較好，功耗低，便于操作等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，抽油煙機(jī)，檢測(cè)，自動(dòng)控制第一章 緒論摘要 現(xiàn)代廚房一般都離不開煤氣灶和抽油煙機(jī)(通風(fēng)設(shè)備 ，一旦使用煤氣灶，則一定會(huì)產(chǎn)生油煙、水汽與乙烷等影響廚房

4、空氣環(huán)境的混合氣體，為了健康生存的需要，往往用通風(fēng)設(shè)備如抽油煙機(jī)來改善充滿油煙氣的廚房環(huán)境本論文即針對(duì)廚房產(chǎn)生的煙霧設(shè)計(jì)相應(yīng)的抽油煙機(jī). 論文首先介紹抽油煙機(jī)的概念、結(jié)構(gòu)、工作原理等方面，對(duì)抽油煙機(jī)產(chǎn)品在日常生活所起到重要作用。其次論文對(duì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了概況闡述，在廚房不僅具備油煙機(jī)的基本功能，而且還能利用氣敏傳感器進(jìn)行煙霧的自動(dòng)檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)到油煙大小，自動(dòng)切換油煙機(jī)的風(fēng)力開關(guān)，調(diào)節(jié)風(fēng)力大小，實(shí)現(xiàn)智能化吸油煙功能依此設(shè)計(jì)制作了相應(yīng)的軟硬件，論文的硬件部分主要設(shè)計(jì)了油煙機(jī)的顯示部模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，執(zhí)行電路模塊等，對(duì)系統(tǒng)做了整體的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件部分主要是對(duì)各模塊的流程做了詳細(xì)的的分析，并且

5、編寫了響相應(yīng)的匯編程序來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。有顯示子程序，數(shù)據(jù)比較子程序，數(shù)據(jù)采集程序。從而實(shí)現(xiàn)了抽油煙機(jī)自動(dòng)控制的功能。 本次設(shè)計(jì)的抽油煙機(jī)主要靠單片機(jī)進(jìn)行控制，通過軟件設(shè)計(jì)來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以相對(duì)于普通的抽油煙機(jī)來說，靈活性比較好，功耗低，體積小，便于操作；同時(shí)可以做到自動(dòng)檢測(cè)。11 油煙的危害廚房是家庭中空氣污染最嚴(yán)重的空間，其污染來源主要有兩方面；一是以煤、煤氣、液化氣常用炊火中釋放出的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害氣體；二是烹飪菜肴時(shí)產(chǎn)生的油煙?，F(xiàn)在時(shí)尚的廚房裝修多采用開放式設(shè)計(jì)，但制作中餐的進(jìn)程會(huì)產(chǎn)生較大的油煙，開放式的廚房，空氣流動(dòng)范圍較大，油煙機(jī)不能很好地聚斂排放油

6、煙，這就造成了餐廳和客廳的油煙廢氣污染。油煙是健康、環(huán)保的" 大敵" ，中餐一直以美味著稱于世，然而廚房油煙成分復(fù)雜-含有200-300種有害物質(zhì)，是家人健康的" 大敵" 。我國(guó)婦女很少吸煙、酗酒，可是她們卻很容易衰老，這是什么原因呢？醫(yī)學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這與她們天天在廚房里炒菜時(shí)吸入的油煙有關(guān)。通過動(dòng)物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，廚房的油煙油霧中含有致癌物質(zhì)，可導(dǎo)致細(xì)胞染色體畸變。這些物質(zhì)通過口腔進(jìn)入消化道，或通過呼吸進(jìn)入肺部，都可引起相應(yīng)部位的病變。油煙、醉油加上烯料的污染，可以說，廚房是家庭污染的“重災(zāi)區(qū)”，也是家庭的“化工廠”。作為“重災(zāi)區(qū)”的指揮員、“化工廠廠長(zhǎng)”的家庭

7、主婦，不可避免地要遭受到這睦來自廚房的污染物的襲擊。這是家庭主婦容易衰老和多病的原因之一。1.2 油煙機(jī)、及評(píng)定抽油煙機(jī)簡(jiǎn)介抽油煙機(jī)又稱吸油煙機(jī)，是一種凈化廚房環(huán)境的廚房電器。它安裝在廚房爐灶上方，能將爐灶燃燒的廢物和烹飪過程中產(chǎn)生的對(duì)人體有害的油煙迅速抽走，排出室外，減少污染，凈化空氣，并有防毒、防爆的安全保障作用。抽油煙機(jī)已成為現(xiàn)代家庭必不可少的廚房設(shè)備。抽油煙機(jī)進(jìn)入中國(guó)普通家庭廚房的時(shí)間還不是很長(zhǎng)。早期的家庭廚房排煙工作都是由排風(fēng)扇來完成的。排風(fēng)扇雖然能排除掉廚房中的大部分油煙，但是它卻無力解決烹飪中產(chǎn)生的油煙對(duì)整個(gè)廚房污染。烹飪中產(chǎn)生的油煙含有很多對(duì)人體有害的物質(zhì)，如果人長(zhǎng)期在充滿油煙

8、的房間內(nèi)工作，可導(dǎo)致很多疾病的發(fā)生。對(duì)于中國(guó)人來說，膳食結(jié)構(gòu)與西方人不同，所以廚房中從廚具的品種、樣式到布置，都與西方國(guó)家都有很大的不同。中國(guó)是一個(gè)講究美食的國(guó)度，在食品加工中，煎、炒、烹、炸占有很大的比例，因此中式廚房中的油煙很大，容易使廚房環(huán)境變得油膩而不好清洗，所以抽油煙機(jī)就成了改變廚房環(huán)境的一個(gè)“有力武器”。它改變了廚房的大環(huán)境，減少油煙對(duì)廚房環(huán)境和人體健康造成傷害。抽油煙機(jī)可謂是廚房的“肺”。抽油煙機(jī)分類分為三種：一是中式煙機(jī)，二是歐式煙機(jī)，三是側(cè)吸式。中式煙機(jī)主要分為老式淺深吸式抽油煙機(jī)，尤其是淺吸式為主要淘汰的對(duì)象。就是普通排氣扇，是直接把油煙排到室外。深吸式煙機(jī)最大的問題是占用

9、空間，噪音大，容易碰頭，滴油 油煙抽不干凈，使用壽命短，清洗不方便，對(duì)環(huán)境污染大。品牌眾多二種是歐式煙機(jī)，利用多層油網(wǎng)過濾5-7層，增加電機(jī)功率以達(dá)到最佳效果，一般功率都在300瓦以上。特點(diǎn)是：外觀漂亮，價(jià)格昂貴，費(fèi)電。油網(wǎng)清洗不方便，容易碰頭，滴油。以老板方太為代表三是側(cè)吸式油煙凈化器。利用空氣動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)設(shè)計(jì)，先利用表面的油煙分離板把油煙分離再排出干凈空氣的原理。它的特點(diǎn)是抽油煙效果好抽油煙效果都在99%以上。不滴油不碰頭，隱藏在櫥柜里與櫥柜融為一體，不占空間。電機(jī)不粘油使用壽命長(zhǎng)，清洗方便。省電一般在160瓦。油煙不通過呼吸區(qū)保證主婦的身體健康。排出干凈空氣不污染環(huán)境。抽油煙機(jī)評(píng)定評(píng)

10、定油煙機(jī)的好壞應(yīng)有以下四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：1、能否把廚房油煙完全抽干凈2、能否把油和煙分離，讓風(fēng)機(jī)得到有效的保護(hù)3、清洗是否輕松方便4、是否省電并長(zhǎng)期保持超強(qiáng)功效用上面四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來審視傳統(tǒng)抽油煙機(jī)自然就知道了這么多年來抽油煙機(jī)行業(yè)無法讓人滿意的原因了。第二章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理抽油煙機(jī)的結(jié)構(gòu)包括，內(nèi)殼，電機(jī)，風(fēng)扇，琴鍵開關(guān)，照明燈，擋光燈，集油罩，集油杯，電源線。系統(tǒng)分為檢測(cè)部分和控制部分（如圖 2.1），檢測(cè)部分為鍵盤輸入、煙霧檢測(cè)、煤氣檢測(cè)三部分，單片機(jī)控制電路由AT89C51單片機(jī)、抽油煙機(jī)開關(guān)電路、聲音報(bào)警、定時(shí)顯示四部分組成，其中當(dāng)抽油煙機(jī)啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)照明電路才有效，為保證單片機(jī)正常工作，設(shè)有看門狗芯

11、片監(jiān)測(cè)電源穩(wěn)定及程序是否正常執(zhí)行。 圖2.1系統(tǒng)原理圖單片機(jī)通過對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)采集，對(duì)溫度高、污染大的煙氣采用熱敏電阻監(jiān)測(cè)，而溫度低但危險(xiǎn)大的燃?xì)獠捎脷饷魝鞲衅鞅O(jiān)測(cè)，當(dāng)廚房的右眼或可燃有害氣體達(dá)到一定濃度的值時(shí)，經(jīng)傳感器進(jìn)入單片機(jī)分析，使電機(jī)電路自動(dòng)啟動(dòng)并發(fā)出聲音報(bào)警，吸油煙機(jī)迅速將有害氣體抽走，本設(shè)計(jì)并設(shè)有定時(shí)功能，可對(duì)抽油煙機(jī)進(jìn)行工作時(shí)長(zhǎng)的設(shè)定，從而實(shí)現(xiàn)智能化吸油煙功能。本設(shè)計(jì)同時(shí)設(shè)有手動(dòng)開關(guān)，在手動(dòng)運(yùn)行下，其功能和普通油煙機(jī)一樣，可認(rèn)為的要求開啟或關(guān)閉，擔(dān)當(dāng)煤氣泄漏時(shí)，不論在自動(dòng)還是手動(dòng)運(yùn)行情況下，抽油煙機(jī)會(huì)立即啟動(dòng)，并伴隨聲音報(bào)警。1 對(duì)氣敏元件的選擇對(duì)煤氣檢測(cè)選用氣敏電阻，氣敏電阻

12、是一種半導(dǎo)體敏感器件，它是利用氣體的吸附而使半導(dǎo)體本身的電導(dǎo)率發(fā)生變化這一機(jī)理來進(jìn)行檢測(cè)的。目前國(guó)產(chǎn)的氣敏元件有2種。一種是直熱式，加熱絲和測(cè)量電極一同燒結(jié)在金屬氧化物半導(dǎo)體管芯內(nèi)；另一種是旁熱式，這種氣敏元件以陶瓷管為基底，管內(nèi)穿加熱絲，管外側(cè)有兩個(gè)測(cè)量極，測(cè)量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。另外半導(dǎo)體氣敏元件有N 型和P 型之分。N 型在檢測(cè)時(shí)阻值隨氣體濃度的增大而減??；P 型阻值隨氣體濃度的增大而增大。本設(shè)計(jì)用SnO2(MQ-2氣體傳感器 氣敏元件，它是由0.1-10um 的晶體集合而成，這種晶體是作為N 型半導(dǎo)體而工作的。在正常情況下，是出于氧離子缺位的狀態(tài)。當(dāng)遇到離解能較

13、小且易于失去電子的可燃性氣體分子時(shí)，電子從氣體分子向半導(dǎo)體遷移，半導(dǎo)體的載流子濃度增加，因此電導(dǎo)率增加。而對(duì)于P 型半導(dǎo)體來說，它的品格是陽離子缺位狀態(tài)，當(dāng)遇到可燃性氣體時(shí)其電導(dǎo)率則減小。SnO2在溫室下雖能吸附氣體，但其電導(dǎo)率變化不大。但當(dāng)溫度增加后，電導(dǎo)率就發(fā)生較大的變化，因此氣敏元件在使用時(shí)需要加溫。2 熱敏電阻的選擇熱敏電阻分三類：在某一溫度下電阻急劇增加、具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC （Positive Temperature Coeff1Cient），隨溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小、具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC （Negative Temperature Coeff1Cient）

14、，具有負(fù)電阻突變特性，在某一溫度下，電阻值隨溫度的增加激劇減小的臨界溫度熱敏電阻CTR （Critical Temperature Resistor）, 具有很大的負(fù)溫度系數(shù)。3 當(dāng)氣敏電阻檢測(cè)到有煤氣泄漏時(shí)：中斷服務(wù)程序會(huì)給P0.1口一低電平，出發(fā)蜂鳴器聲音報(bào)警。（此時(shí)伴隨抽油煙機(jī)啟動(dòng)）。蜂鳴器選用YMD12065,5V 有源峰鳴器。第三章 硬件設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 檢測(cè)電路設(shè)計(jì)3.1.1 煤氣檢測(cè)1 對(duì)氣敏元件的選擇對(duì)煤氣檢測(cè)選用氣敏電阻，氣敏電阻是一種半導(dǎo)體敏感器件，它是利用氣體的吸附而使半導(dǎo)體本身的電導(dǎo)率發(fā)生變化這一機(jī)理來進(jìn)行檢測(cè)的。目前國(guó)產(chǎn)的氣敏元件有2種。一種是直熱式，加熱絲和測(cè)量電極

15、一同燒結(jié)在金屬氧化物半導(dǎo)體管芯內(nèi)；另一種是旁熱式，這種氣敏元件以陶瓷管為基底，管內(nèi)穿加熱絲，管外側(cè)有兩個(gè)測(cè)量極，測(cè)量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。另外半導(dǎo)體氣敏元件有N 型和P 型之分。N 型在檢測(cè)時(shí)阻值隨氣體濃度的增大而減?。籔 型阻值隨氣體濃度的增大而增大。本設(shè)計(jì)用SnO2(MQ-2氣體傳感器 氣敏元件，它是由0.1-10um 的晶體集合而成，這種晶體是作為N 型半導(dǎo)體而工作的。在正常情況下，是出于氧離子缺位的狀態(tài)。當(dāng)遇到離解能較小且易于失去電子的可燃性氣體分子時(shí)，電子從氣體分子向半導(dǎo)體遷移，半導(dǎo)體的載流子濃度增加，因此電導(dǎo)率增加。而對(duì)于P 型半導(dǎo)體來說，它的品格是陽離子缺位

16、狀態(tài)，當(dāng)遇到可燃性氣體時(shí)其電導(dǎo)率則減小。SnO2在溫室下雖能吸附氣體，但其電導(dǎo)率變化不大。但當(dāng)溫度增加后，電導(dǎo)率就發(fā)生較大的變化，因此氣敏元件在使用時(shí)需要加溫。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個(gè)用于信號(hào)取出，2個(gè)用于提供加熱電流。MQ-2氣敏元件的結(jié)構(gòu)外形及測(cè)量電路如圖3.1 所示：圖3.1 MQ-2氣敏元件MQ-2氣體傳感器標(biāo)準(zhǔn)工作條件：Vc 回路電壓15V AC or DCVH 加熱電壓5.0V ±0.2V AC or DCRL 負(fù)載電阻可調(diào)RH 加熱電阻31±3溫室PH 加熱功耗900mWRs 敏感體表面電阻3K -30K （1000ppm 異丁烷）探測(cè)濃度范圍

17、：100ppm-1000ppm 液化氣和丙烷300ppm-5000ppm 丁烷5000ppm-20000ppm 甲烷300ppm-5000ppm 氫氣標(biāo)準(zhǔn)工作條件溫度：20±2 Vc：5.0V ±0.1V相對(duì)濕度：65%±5% Vh：5.0V ±0.1V響應(yīng)時(shí)間約為10秒，恢復(fù)時(shí)間約為30秒60秒。MQ-2放置一段時(shí)間后，再通電使用時(shí)，阻值是先下降，然后又上升，通電大約10分鐘后（叫初期穩(wěn)定時(shí)間），才能穩(wěn)定到與氣氛狀態(tài)相應(yīng)的阻值。為了避免通電開始時(shí)的誤報(bào)動(dòng)作，本設(shè)計(jì)在單片機(jī)內(nèi)部特別設(shè)置十幾分鐘的延遲電路。 2 煤氣檢測(cè)電路MQ-2型氣敏元件對(duì)不同種類、不

18、同濃度的氣體有不同的電阻值，因此，在使用此類型氣敏元件時(shí)，靈敏度的調(diào)整是很重要的。本設(shè)計(jì)中RP2為靈敏度調(diào)整電阻。本設(shè)計(jì)煤氣檢測(cè)原理圖（圖3.2）：當(dāng)空氣中不含有煤氣或煤氣含量低于設(shè)定值時(shí)，MQ-2電阻值很大，使得RP2上的分壓很小，進(jìn)入74LS04的電壓為低電平，因此單片機(jī)中斷入口的輸入信號(hào)一直保持為高電平，不能觸發(fā)單片機(jī)中斷服務(wù)程序。當(dāng)空氣中煤氣含量超過預(yù)警值時(shí)，MQ-2電阻減小，負(fù)載RP2上分壓變大，74LS04輸入由低電平變?yōu)楦唠娖?，?jīng)反向后，單片機(jī)INT0口得到一下將沿，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，抽油煙機(jī)啟動(dòng)并報(bào)警。 圖3.2 煤氣檢測(cè)原理圖3.1.2 油煙檢測(cè)對(duì)油煙蒸氣的檢測(cè)選用熱敏電阻，

19、熱敏電阻的主要特點(diǎn)是：（1）靈敏度較高，其電阻溫度系數(shù)要比金屬打10100倍以上，能檢測(cè)出10-6的溫度變化；（2）工作溫度范圍寬，常溫器件適用于-55315；（3）體積小，能夠測(cè)量其他溫度計(jì)無法測(cè)量的空隙、腔內(nèi)及生物體內(nèi)血管的溫度；（4）使用方便，電阻值可在0.1100K 間任意選擇；（5）易加工成復(fù)雜的形狀，可大批量生產(chǎn)；（6）穩(wěn)定性好、過載能力強(qiáng)。1 熱敏電阻的選擇熱敏電阻分三類：在某一溫度下電阻急劇增加、具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC （Positive Temperature Coeff1Cient），隨溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小、具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC （Negative

20、Temperature Coeff1Cient），具有負(fù)電阻突變特性，在某一溫度下，電阻值隨溫度的增加激劇減小的臨界溫度熱敏電阻CTR （Critical Temperature Resistor）, 具有很大的負(fù)溫度系數(shù)。本設(shè)計(jì)選用NTC 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝制造而成的。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，因?yàn)樵趯?dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時(shí)，這些氧化物材料的載流子（電子和空穴）數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低，NTC 熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在1001000000歐姆，溫度系

21、數(shù)-2%-6.5%。NTC 熱敏電阻器可廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量、溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流等場(chǎng)合。電阻值和溫度變化的關(guān)系式為： （3-1）在溫度T （）時(shí)的NTC 熱敏電阻阻值。根據(jù)國(guó)際規(guī)定，額定零功率電阻值時(shí)NTC 熱敏電阻在基準(zhǔn)溫度25時(shí)測(cè)得的電阻值R25。RN ：在額定溫度TN （K ）時(shí)的NTC 熱敏電阻阻值。T ：為（）+273.15，規(guī)定溫度（K ）。B ：NTC 熱敏電阻的材料常數(shù)，又叫熱敏指數(shù)。Exp ：以自然數(shù)e 為底的指數(shù)（e=2.71828）。2 油煙檢測(cè)電路設(shè)計(jì)負(fù)溫?zé)崦綦娮柽x型：NTC-MF5A其參數(shù)為：R25：10K ±1%，熱敏指數(shù)：B25/50:3950

22、7;1%設(shè)45為抽油煙機(jī)的最低啟動(dòng)溫度， 由進(jìn)行計(jì)算：R45=4.35K 調(diào)節(jié)RP1的電阻值為4.35K ，當(dāng)空氣中油煙蒸汽含量較低時(shí)，空氣溫度偏低，熱敏電阻RT RP1，R6、R7上獲得的分壓Vr6Vr7，因此IN+IN-，電壓比較器LM324輸出低電平，熱敏電阻阻值較大。當(dāng)空氣中含有大量油煙蒸汽式，溫宿隨之升高，NTC-MF5A 電阻率增大，當(dāng)熱敏電阻的溫度超過45時(shí)，RT RP1，IN+IN-，LM324由低電平變?yōu)楦唠娖剑?jīng)74LS04反向后，單片機(jī)P0.2口得到低電平，然后被單片機(jī)檢測(cè)到，進(jìn)入相應(yīng)的子函數(shù)。電極啟動(dòng)后每隔約120 秒進(jìn)行一次溫度檢測(cè)，以免繼電器頻繁通斷。圖3.3油煙檢

23、測(cè)電路設(shè)計(jì)3.1.3按鍵輸入1 按鍵說明鍵盤輸入采用中斷掃描方式，可以節(jié)省CPU 大量時(shí)間，這種辦法的實(shí)質(zhì)是，當(dāng)沒有鍵入操作時(shí)，CPU 不對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，以節(jié)省大量的時(shí)間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理，一旦鍵盤輸入，即可向CPU 申請(qǐng)中斷，CPU 響應(yīng)中斷后，立刻轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，判別鍵盤上閉合鍵的鍵號(hào)，并作相應(yīng)的處理。該系統(tǒng)鍵盤采用開關(guān)式鍵盤，也稱線性鍵盤，各鍵時(shí)相互獨(dú)立的，當(dāng)某個(gè)鍵按下時(shí)，該鍵所對(duì)應(yīng)的口線的電位就有高電平變?yōu)榈碗娖剑珻PU 訪問并查詢所有接鍵口線，即可識(shí)別是哪一個(gè)鍵按下。各功能鍵設(shè)置如表3.1：表3.1功能鍵說明 各功能鍵介紹：定時(shí)：鍵入此鍵，單片機(jī)開啟定時(shí)功能默

24、認(rèn)定時(shí)時(shí)間為40分鐘。+10/-10：定時(shí)輔助鍵，通過加減10分鐘確定自己要定的時(shí)長(zhǎng)。手動(dòng)開/關(guān)：認(rèn)為的對(duì)抽油煙機(jī)開動(dòng)或關(guān)閉。自動(dòng)運(yùn)行：系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)煤氣和煙氣，并作相應(yīng)的控制。取消報(bào)警：取消煤氣泄漏報(bào)警。另外設(shè)S7為系統(tǒng)復(fù)位鍵。按鍵都是利用機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用來實(shí)現(xiàn)信息輸入的。當(dāng)按鍵開關(guān)的觸點(diǎn)自合或斷開到其穩(wěn)定狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)短暫的抖動(dòng)和彈跳，這是機(jī)械式開關(guān)的一個(gè)共同性問題，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短，與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5-20ms ，為了避免單片機(jī)多次處理按鍵的一次閉合，僅作一個(gè)按鍵輸入出路，必須消除抖動(dòng)干擾。有鍵按下通常去抖動(dòng)干擾可以采用硬件方法，也可采用軟件延時(shí)的方法。通常在按鍵較少的情況

25、下采用硬件方法，當(dāng)按鍵數(shù)目較多時(shí)則常采用軟件延時(shí)的方法來消除干擾。硬件方法是通過如濾波電器、雙穩(wěn)態(tài)電路等實(shí)現(xiàn)。軟件方法是在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)10ms 的延時(shí)程序后再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動(dòng)干擾。 2 按鍵接口電路如圖3.4所示，沒有鍵按下時(shí)，P10P15口輸入均為1，同時(shí)經(jīng)八輸入與非門（74LS30本設(shè)計(jì)只用六個(gè)口）及反相器，輸出一高電平到51單片機(jī)的/INT1引腳，此時(shí)不申請(qǐng)中斷。一旦有鍵按下，則低電平通過按鍵輸入到P10P15的某一口，同時(shí)經(jīng)八輸入與非門輸入到/INT1引腳，從而使/INT1有效，向51申請(qǐng)中斷，5

26、1響應(yīng)后，立即轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序，查出鍵號(hào)，進(jìn)一步做相應(yīng)處理。這樣可以節(jié)省大量的空間掃描時(shí)間，進(jìn)而提高計(jì)算機(jī)的工作效率。 圖3.4按鍵接口電路3.1.4系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位電路DS1232是一個(gè)具有看門狗功能的電源檢測(cè)芯片，在電源上電、斷電、電壓瞬間下降和死機(jī)時(shí)都會(huì)輸出一個(gè)復(fù)位脈沖，十分適合做為單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)。主要有以下特點(diǎn)：具有看門狗功能，可以防止單片機(jī)系統(tǒng)死機(jī)：貼片式8腳封裝（如圖3.5）：輸入給看門狗的脈沖時(shí)間間隔可以設(shè)置；具有5%或10%的兩種電源檢測(cè)精度。芯片內(nèi)含溫度補(bǔ)償電路，DS1232的引腳邏輯如圖所示。對(duì)所有引腳定義如下： 圖3.5 S1232的引腳/PBRST-引腳1，復(fù)位鍵連接引腳

27、，直接連接復(fù)位鍵；TD-引腳2，看門狗定時(shí)器延時(shí)設(shè)置。如果連接到地，輸入給看門狗的脈沖間隔不得大于150ms ；如果不連接，脈沖間隔不得大于600ms ；如果連接到電源，脈沖間隔不得大于1.2s ；OL-引腳3 ，選擇5%或10%的電源檢測(cè)精度。如果這個(gè)引腳連接到地，當(dāng)電源下降到4.75V 時(shí)芯片才輸出一個(gè)復(fù)位脈沖；GND-引腳4，底線；RST-引腳5，復(fù)位高脈沖輸出引腳；/RST-引腳6，復(fù)位低脈沖輸出引腳；/ST-引腳7，看門狗脈沖輸入，低脈沖有效；VCC-引腳8，5V 電源。芯片DS1232在系統(tǒng)工作時(shí)，必須不間斷的給引腳7輸入一個(gè)脈沖系列，這個(gè)脈沖的時(shí)間間隔由引腳2設(shè)定，如果脈沖間隔大

28、于引腳2的設(shè)定，芯片將輸出一個(gè)復(fù)位脈沖使單片機(jī)復(fù)位。一般將這個(gè)功能稱為看門狗，將輸入給看門狗的一系列脈沖稱為“喂狗”。這個(gè)功能可以防止單片機(jī)系列死機(jī)，是非常有用的。圖（3.6）中時(shí)DS1232與單片機(jī)連接的原理圖，其中TD 連接到5V 電源，因此輸入給看門狗的脈沖間隔不可以超過1.2秒；TOL 連接到地，因此電源電壓下降到4.75V 時(shí)就會(huì)引起DS1232輸出復(fù)位脈沖；把51單片機(jī)的P0.3引腳連接到DS1232的/ST，程序中必須從P0.3引腳輸出一個(gè)脈沖系列到/ST，否則將引起系統(tǒng)復(fù)位。 圖3.6 DS1232與單片機(jī)連接的原理圖3.2主控制電路設(shè)計(jì)3.2.1 AT89C51AT89C51

29、是一種帶4K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，將多功能8位CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，外形及引腳排列如圖3.7所示。 圖3.7 AT89C51引腳圖（1）特征：1與MCS-51兼容 3壽命：1000寫/擦循環(huán) 5三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 732可編程I/O線 95個(gè)中斷源 11低功耗的閑置和掉電模式 13全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz （2）管腳（圖3.7）說明：VCC ：供電

30、電壓；GND ：接地；P0口：P0為一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL 門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P1能夠用于外部程序數(shù)存儲(chǔ)器，24K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 4數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 6128×8位內(nèi)部RAM 8兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 10可編程串行通道 12片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH 編程中，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上

31、拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL 門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入，并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被尾部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出四肢的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容，P2口在FLASH 編程和

32、校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳時(shí)8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL 門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，他們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL這是由于上拉的緣故。RST ：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的宣統(tǒng)信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每隔機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩側(cè)有效地/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/

33、EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(0000H-FFFFH,不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。(3振蕩器特點(diǎn)：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入、輸出。3.2.2對(duì)油煙機(jī)的開關(guān)控制1 SSR固態(tài)繼電器的介紹單片機(jī)控制電機(jī)的開關(guān)通過SSR 系列固態(tài)繼電器，SSR 成功地實(shí)現(xiàn)了弱信號(hào)對(duì)強(qiáng)點(diǎn)的控制。 第一種方法在固態(tài)繼電器的控制輸入端增加一級(jí)積分電路或者增加一個(gè)定時(shí)器，對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行延時(shí)。選擇的固態(tài)繼電器是應(yīng)該選擇DC DC 型的，220伏交流電先經(jīng)過整流，濾波電路得到所需的直流電（實(shí)際應(yīng)該沒有那么

34、大，可能還需要升壓電路）供給固態(tài)繼電器，這樣在通電后，需要經(jīng)過設(shè)定的延時(shí)時(shí)間后，才能在負(fù)載上得到所需要的電壓。在延時(shí)過程中，負(fù)載上的電壓為零。第二種方法用同樣的固態(tài)繼電器，不過在積分電路與固態(tài)繼電器之間增加放大電路，經(jīng)積分過程中的電壓轉(zhuǎn)化為門極控制信號(hào)的導(dǎo)通角，從而控制輸出的電壓。此種情況下，從延時(shí)開始到延時(shí)結(jié)束，輸出電壓從0增加到320伏。固態(tài)繼電器因?yàn)闆]有機(jī)械觸點(diǎn)以及其他機(jī)械部件，因此它的可靠性非常高，壽命長(zhǎng)，在通與斷的瞬間不會(huì)產(chǎn)生電火花、更沒有噪聲，其開關(guān)速度相當(dāng)快、工作頻率也相當(dāng)高。又因該種繼電器的輸入與輸出間采用光耦合器，因此又具有良好的抗干擾性能。固態(tài)繼電器另一個(gè)特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電壓、電

35、流很小，也就是給輸入端一個(gè)很小的信號(hào)，就能完成對(duì)系統(tǒng)的控制。因此可由TTL 、C MOS 等數(shù)字電路直接驅(qū)動(dòng)。所以被廣泛應(yīng)用于數(shù)字程控裝置、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的終端裝置，以及其他各種自動(dòng)控制系統(tǒng)。固態(tài)繼電器另一個(gè)特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電壓、電流很小，也就是給輸入端一個(gè)很小的信號(hào)，就能完成對(duì)系統(tǒng)的控制。因此可由TTL 、C MOS 等數(shù)字電路直接驅(qū)動(dòng)。所以被廣泛應(yīng)用于數(shù)字程控裝置、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的終端裝置，以及其他各種自動(dòng)控制系統(tǒng)。(2固態(tài)繼電器的類型 按其所控制的負(fù)載電源進(jìn)行區(qū)分有交流固態(tài)繼電器 (AC-SSR和百流田態(tài)繼電器 (DC-SSR。交流固態(tài)繼電器能夠控制交流負(fù)載電源的接通與斷開，其輸出開關(guān)器件多為雙向

36、晶閘管。直流固態(tài)繼電器能夠控制直流負(fù)載電源的接通與斷開，其輸出開關(guān)器件多為大功率晶閘管。2 SSR系列固態(tài)繼電器選型品牌：FUCHS/福斯貨號(hào):SSR-10DA(1產(chǎn)品特點(diǎn)：1雙向可控硅輸出，零電壓開啟，零電流關(guān)斷； 2輸入回路與輸出回路之間光隔離； 3輸入端-輸出端之間隔離耐壓2500V ； 4100%負(fù)載電流老化試驗(yàn)，通過歐共體CE 認(rèn)證，國(guó)際ISO9000認(rèn)證，國(guó)內(nèi)3C 認(rèn)證。SSR-10DA 技術(shù)參數(shù)（如表3.2）:表3.2 SSR-10DA技術(shù)參數(shù)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 3 單片機(jī)對(duì)抽油煙機(jī)的控制單片機(jī)對(duì)點(diǎn)擊控制如圖3.8所示，單片機(jī)通過PO.O 外接一反相器控制固態(tài)繼電器發(fā)光二極管的閉合，控

37、制點(diǎn)擊的啟動(dòng)與關(guān)閉。當(dāng)PO.O 輸出低電平時(shí)，固態(tài)繼電器SSR-10DA 內(nèi)部的發(fā)光二極管通電變亮，觸發(fā)導(dǎo)通右側(cè)的光控晶閘管，形成電機(jī)啟動(dòng)的閉合回路，抽油煙機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)PO.O 輸出為高電平時(shí)，發(fā)光二極管不發(fā)光，固態(tài)繼電器SSR-10DA 不能觸發(fā)導(dǎo)通，無法形成電機(jī)啟動(dòng)的閉合回路，抽油煙機(jī)關(guān)閉。 圖3.8 電機(jī)控制電路3.2.3自動(dòng)照明控制1 光敏電阻介紹光敏電阻又稱光導(dǎo)管，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器。常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硫化鋁、硫化鉛等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性，這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加

38、電場(chǎng)的作用下作飄逸運(yùn)動(dòng)，電子奔向嗲遠(yuǎn)的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻的阻值迅速下降。因此入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，他是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，他的阻值（暗阻）可達(dá)110M 歐，在強(qiáng)光條件下，他的阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對(duì)光的敏感性（即光譜特征）與人眼可見光（0.40.76）um 的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起他的阻值變化。2 光敏電阻的選型及電路連接圖本設(shè)計(jì)選用硫化鎘光

39、敏電阻MG45型號(hào)：MG45-3功率（MW ）:200亮阻（千歐）：210暗阻（兆歐）：110環(huán)境溫度（攝氏）：-40+70時(shí)間常數(shù)（ms ）：20工作電壓（v ）：150電路中單向可控硅選用MCR100-8, 主要參數(shù)：通態(tài)電流IT （AV ）=0.6A浪涌電流ITSM=15A正向耐壓VDRM>600V反向耐壓VRRM>600V觸發(fā)電流IGT<200(us通態(tài)壓降VTM<1.7V結(jié)溫=1205（）封裝形式=TO-92光敏電阻對(duì)照明的自動(dòng)控制如圖3.9所示，只有當(dāng)抽油煙機(jī)啟動(dòng)時(shí)，光控電路外接電壓，光敏電阻MG45-3才起到控制作用，當(dāng)光照強(qiáng)度變?nèi)鯐r(shí)，暗阻變大，流入MCR

40、100-8單向可控硅的電流變大，達(dá)到一定峰值時(shí)，觸發(fā)導(dǎo)通MCR100-8, 電燈形成閉合回路，電燈通電變亮。當(dāng)光照強(qiáng)度變強(qiáng)時(shí)，電阻變小，觸發(fā)電流變小，而當(dāng)交流電壓變?yōu)榱銜r(shí)，觸發(fā)電流不能再次觸發(fā)導(dǎo)通MCR100-8, 電燈回路斷開，燈滅。 圖3.9 光控電路3.2.4定時(shí)顯示電路系統(tǒng)中需要顯示定時(shí)時(shí)長(zhǎng)及定時(shí)剩余時(shí)間，本設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)碼顯示管顯示。 1 LED數(shù)碼顯示概述Led 是一類可以直接將電能轉(zhuǎn)換成光能和輻射能的發(fā)光器件。Led 發(fā)光數(shù)碼管是單片機(jī)系統(tǒng)采用的廉價(jià)輸出設(shè)備。作為系統(tǒng)的顯示器件。本設(shè)計(jì)采用7段碼led 顯示。通常在顯示我們采用的方法包括：一種是靜態(tài)顯示，一種是動(dòng)態(tài)顯示。本設(shè)計(jì)中采用靜

41、態(tài)顯示。2 led數(shù)碼顯示器接法Led 數(shù)碼顯示器有兩種連接方法：如圖3.10：共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連接在一起為公共陰極，每個(gè)二極管使用時(shí)陽極通過電阻與輸入端相連。共陽極接法：把發(fā)光二極管陽極連在一起作為公共陽極，使用時(shí)陽極接5v ，每個(gè)管子陰極通過電阻與輸入端相連。本設(shè)計(jì)采用共陰極： 圖3.10 數(shù)碼管連接方法3 數(shù)碼顯示電路本設(shè)計(jì)中由單片機(jī)P2口輸出顯示碼,P0口輸出位選碼。由于發(fā)光二極管通常需要10到40毫安驅(qū)動(dòng)電流才能正常發(fā)光，發(fā)出的顯示控制信號(hào)經(jīng)過74HC573鎖存器來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管正常工作，到底讓哪個(gè)鎖存器選通, 主要取決于P05,P06,P0三個(gè)輸出口的狀態(tài)。如圖 3.11

42、圖3.11數(shù)碼顯示電路3.2.5報(bào)警電路當(dāng)氣敏電阻檢測(cè)到有煤氣泄漏時(shí)，中斷服務(wù)程序會(huì)給P0.1口一低電平，出發(fā)蜂鳴器聲音報(bào)警。（此時(shí)伴隨抽油煙機(jī)啟動(dòng)）。蜂鳴器選用YMD12065,5V 有源峰鳴器。 如下圖： 圖3.12 聲音報(bào)警電路圖第四章 軟件程序設(shè)計(jì)41 軟件程序設(shè)計(jì) 4.1.1 主程序的設(shè)計(jì)運(yùn)行狀態(tài)f=1時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)行，f=0時(shí)，系統(tǒng)受手動(dòng)開關(guān)的控制。 圖4.1主程序設(shè)計(jì)流程4.1.2 中斷鍵盤掃描圖4.2 中斷鍵盤掃描流程 4.1.3 LED顯示子程序 圖4.3 LED顯示子程序流程4.1.4 中斷報(bào)警服務(wù)程序圖4.4 中斷報(bào)警服務(wù)程序 第五章 結(jié)論 一個(gè)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定的運(yùn)行需要各部分密切協(xié)調(diào)的運(yùn)行，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮 到功能的要求，運(yùn)行的穩(wěn)定性、反應(yīng)的靈敏度，還有準(zhǔn)確性，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選 89C51 為核心芯片，然后根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)、系統(tǒng)的功能要求設(shè)計(jì)了外