抽油煙機的智能控制整體系統(tǒng)設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u11176抽油煙機的智能控制整體系統(tǒng)設(shè)計案例 189961.1系統(tǒng)的功能要求 156861.2系統(tǒng)的技術(shù)要求 238091.3總體設(shè)計 2214851.4各模塊的方案選擇 4188371.4.1單片機模塊的方案選擇 45151.4.2溫度探測模塊的方案選擇 5313961.4.3顯示屏的方案選擇 523831.4.4光敏電阻模塊的選擇 6本系統(tǒng)的設(shè)計原理主要是實現(xiàn)抽油煙機的智能控制。這里的控制包括溫度檢測功能、油煙檢測功能和氣體檢測功能。1.1系統(tǒng)的功能要求傳統(tǒng)的抽油煙機必須手動開啟和關(guān)閉，并且必須調(diào)整抽油煙機電扇的快慢。本文中的系統(tǒng)設(shè)計將使抽油煙機變得智能。本系統(tǒng)的開發(fā)主要包括以下功能:1）油煙檢測功能:為了有效地檢測油蒸氣的濃度，本文系統(tǒng)選用對空氣污染氣體具有高靈敏度的傳感器作為傳感裝置。2）天然氣檢測功能：天然氣等可燃氣體的泄露是來自廚房的主要危害，本文的設(shè)計也考慮到了天然氣泄露檢測與警報。3）溫度檢測功能:除了廚房油煙對人體有危害之外，火災(zāi)也會對人們的生命安全產(chǎn)生威脅，所以本文設(shè)計的系統(tǒng)需要實現(xiàn)檢廚房溫度的功能，在意外發(fā)生火災(zāi)時可以提示人們以免造成不可彌補的危害。4）自動調(diào)節(jié)電扇轉(zhuǎn)速功能:本系統(tǒng)與傳統(tǒng)油煙機的區(qū)別在于其智能化，所以系統(tǒng)需要通過油煙濃度自動調(diào)節(jié)油煙機電扇的檔位。5）溫度以及天氣然超過合理閾值時的警報功能:為了在溫度超過門限值時系統(tǒng)能提示房間主人小心，本系統(tǒng)設(shè)計了聲音警報，提醒房間內(nèi)的主人及時處理1.2系統(tǒng)的技術(shù)要求在明確系統(tǒng)功能之后，本系統(tǒng)選擇采用STC89C52單片機。STC89C52微控制器是一款低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，在8K系統(tǒng)中具有可編程閃存。STC89C52在單芯片上，具有8位智能CPU和系統(tǒng)可編程Flash，為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了高度靈活和超高效的解決方案。它具有以下標準功能：8k字節(jié)的Flash、512字節(jié)的RAM、32位I/O口線、看門狗定時器、內(nèi)置4KBEEPROM、MAX810復(fù)位電路、三個16位定時器/計數(shù)器和一個2-電平向量中斷，全雙工串口。1.3總體設(shè)計依據(jù)本次設(shè)計的相關(guān)要求，最終本文首先確定了符合設(shè)計要求的方案原理框圖。本設(shè)計主要由煙霧天然氣探測電路，溫度探測電路，光敏傳感器，電源電路，顯示模塊，單片機模塊，蜂鳴警報模塊等組成。框架原理圖如下圖2-1：圖2-1基于單片機控制的智能抽油煙系統(tǒng)框架圖Fig.2-1Framediagramofintelligentlampblacksystembasedonsinglechipmicrocomputercontrol1）煙感天然氣檢測傳感器煙霧傳感器本文選擇MQ-2，MQ-2可使用于不同場合的氣體濃度檢測或泄露檢測，可用于對苯、液化氣、乙醇、烷、煙霧、氫等的檢測。所以,MQ-2準確來說是一個可以測試多種氣體的氣體探測器。MQ-2的探測廣。它具有以下優(yōu)點:靈敏度好、響應(yīng)迅速、穩(wěn)定性高、耐用、驅(qū)動電路不復(fù)雜。MQ-2煙霧傳感器利用的氣敏材料為二氧化錫原料，是N型半導(dǎo)體。種類為表面離子形式。工作原理是當環(huán)境溫度在200℃-300℃攝氏度的時候，二氧化錫會吸收氧離子，形成對氧氣的負離子吸附，這樣使半導(dǎo)體中的電子變少，反之其電阻值則會增大。當表面與煙霧相接時，晶粒間界處的勢壘會產(chǎn)生變化，就會引起材料導(dǎo)電率發(fā)生改變。利用這個原理就可以得到這種煙霧的各種信息，隨著煙霧的濃度升高，導(dǎo)電率緊跟著變大，輸出電阻隨后降低，最終導(dǎo)致輸出的模擬信號變大。同時MQ-2具有以下幾種特性：MQ-2氣敏傳感器在對石油氣、液化天然氣等煙霧時有超高的敏感度，尤其對各種烷類燃燒產(chǎn)生的煙氣更為靈敏，具有優(yōu)秀的抗干擾性，能夠準確排除大部分有刺激性非可燃性煙氣的干擾因素。經(jīng)過測試，此傳感器對烷類的感應(yīng)程度要比紙張木材燃燒產(chǎn)生的煙氣要更準確，輸出電壓可以更快上升。MQ-2型傳感器可多次循環(huán)使用并且壽命較長?；貜?fù)穩(wěn)定，響應(yīng)快，長時間工作狀態(tài)下穩(wěn)定性高。需要留意的是:傳感器在使用之前需要高溫加熱一段時間，要不然會導(dǎo)致它的測量數(shù)據(jù)不精準。該傳感器可用與檢測100ppm~10000ppm范圍內(nèi)的煙霧和可燃氣體。（ppm是氣體的體積濃度。lppm=l立方厘米/1立方米)允許電路設(shè)計的電壓范圍很廣，24V以下都可以，加熱電壓的范圍是5±0.2V。需要注意:加熱電壓，不能過高，加入電壓太高，可能會使器件內(nèi)部的信號線斷開，導(dǎo)致器件報廢。2）溫度檢測模塊這個模塊本文設(shè)計使用了對溫度靈敏度的DS18B20溫度傳感器做感應(yīng)器件，通過設(shè)計電路當溫度高于門限值時系統(tǒng)警報。3）光敏傳感器模塊這個模塊本文設(shè)計使用了GL5506光敏電阻用做感應(yīng)器件，在電扇旋轉(zhuǎn)時如果廚房等張照明不足，自動開啟照明。4）單片機MCU單片機MCU的部分本系統(tǒng)選用STC89C52系列單片機，送入單片機的數(shù)據(jù)通過自己編寫的程序進行處理，進行電扇自動調(diào)節(jié)，油煙檢測，溫度檢測，溫度過高情況下警報和液晶顯示等功能。5）電源模塊電源模塊通過整流電路將日常使用的220V交流電轉(zhuǎn)換為直流給系統(tǒng)使用。系統(tǒng)所需電源的思路是讓家庭中的電壓先通過220V轉(zhuǎn)化成雙12V的變壓器，然后使用H整流電橋，經(jīng)過濾波網(wǎng)絡(luò)然后經(jīng)過穩(wěn)壓網(wǎng)絡(luò)得到系統(tǒng)需要的直流電源。6）液晶顯示模塊系統(tǒng)顯示部分采用本文中的LCD1602屏幕，價格低廉，可顯示數(shù)字和英文。滿足一般顯示要求，可同時顯示兩行共32個字符。系統(tǒng)轉(zhuǎn)換信號后，在LCD1602屏幕上顯示與設(shè)計相關(guān)的參數(shù)。隨著油煙濃度的級別數(shù)，風(fēng)機轉(zhuǎn)速快慢等等。1.4各模塊的方案選擇1.4.1單片機模塊的方案選擇方案選擇1:選用AT89S51這款單片機AT89S51是一款功耗極低、損耗極低、性能極強的芯片，采用貴公司高密度非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，可同時支持8051指令和引腳。同時也使用3級加密的ROM，有三十二個被用來交換數(shù)據(jù)的I/0口，定時(計數(shù))器有2個，并且兩個都是16位的，(RAM)是128×8個字節(jié)。但是由于其不能AD轉(zhuǎn)換，所以必須外接ADC0832等進行轉(zhuǎn)換，如果使用本設(shè)計會使原理圖及PCB變得更難。方案選擇2:選用STC89C52這款單片機STC89C52單片微型計算機具有一般現(xiàn)在市場上51單片機的特征，不同的是他擁有定時器。在內(nèi)存方面，51單片機的ROM為4k,而52單片機的ROM則為8k,不僅如此，51單片機的RAM為128Byte，而52單片機的RAM則為256Byte，（1字節(jié)Byte=8bit）而且52單片機能夠兼容51單片機，但.52單片機里的程序不一定能用在51單片機上。通過對比本系統(tǒng)選擇方案二。1.4.2溫度探測模塊的方案選擇溫度探測模塊選擇的是DS18B20溫度探測器。DS18B20溫度檢測器。DS18B20是DALAS公司生產(chǎn)的一款單線數(shù)字溫度傳感器，采用小型3引腳封裝；測溫范圍上下限分別為+125攝氏度和-55攝氏度，A/D轉(zhuǎn)換精度912位可編程，測溫分辨率可達0.0625攝氏度，測溫串行廣播由帶信號擴展的16位數(shù)字量組成；其工作電源可遠程輸入或由寄生能量產(chǎn)生；多個DS18B20可以并聯(lián)3或2條線，CPU只用一根端口線就可以和多臺DS18E20通信，占用微處理器，設(shè)備端口更小，可以節(jié)省大量的電纜和邏輯電路。以上特點使DS18B20非常適用于遠距離多點溫度傳感系統(tǒng)。1.4.3顯示屏的方案選擇本設(shè)計的顯示器選擇為LCD1602液晶顯示器。因此，液晶屏圖像質(zhì)量高，不閃爍。顯示質(zhì)量更高。因為LCD顯示器都是數(shù)字的，所以與微控制器系統(tǒng)的接口更簡單、更可行。信任，操作更方便。液晶顯示器體積更小、重量更輕，達到了通過顯示屏上的電極來監(jiān)控液晶分子狀態(tài)的目的。它比具有相同觀看面積的傳統(tǒng)屏幕輕得多。與其他顯示器相比，液晶顯示器的功耗主要由其內(nèi)部電極和驅(qū)動IC消耗，因此功耗遠低于其他顯示器。圖2-2LCD1602實物圖Figure2-2LCD1602physicaldrawing1.4.4光敏電阻模塊的選擇本文使用的是可見光光敏電阻器。以下是常見的光敏電阻參數(shù)如表2-1：表2-1常見光敏電阻參數(shù)圖Table2-1Commonparameterdiagramofphotosensitiveresistance型號最大電壓

（VDC）最大公率(mv)環(huán)境溫度(℃)光譜峰值（nm）亮電阻

（千歐）暗電阻（兆歐）響應(yīng)時間（ms）

上升下降5506150100255402-50.220305516150100255405