1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要：1</b></p><p>　　第一章 抽油煙機的方案設計3</p><p>　　§1.1 吸油煙機的兩種設計方案3</p><p>　　§1.2 方案比較4</p><p&

2、gt;　　§1.3 方案概述4</p><p>　　第二章 各檢測電路設計6</p><p>　　§2.1電源電路6</p><p>　　§2.2 煤氣檢測6</p><p>　　§2.3 油煙蒸汽檢測7</p><p>　　§2.4 按鍵輸入8</p

3、><p>　　§2.4.1 按鍵說明8</p><p>　　§2.4.2 按鍵接口電路9</p><p>　　§2.5 系統(tǒng)自動復位電路10</p><p>　　第三章 主控制電路設計11</p><p>　　§3.1 單片機最小系統(tǒng)11</p><p&

4、gt;　　§3.2 抽油煙機的開關控制電路11</p><p>　　§3.3 自動照明控制12</p><p>　　§3.4 定時顯示電路13</p><p>　　§3.5 報警電路14</p><p>　　第四章 程序設計15</p><p>　　§4.1

5、主程序的設計15</p><p>　　§4.2 中斷鍵盤掃描16</p><p>　　§4.3 顯示子程序17</p><p>　　§4.4 INTI中斷報警服務程序17</p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　

6、　智能油煙機控制電路</b></p><p>　　摘要：智能油煙機控制電路不僅具有油煙機基本的開關功能，而且還能根據廚房在燒菜做飯的過程中產生的油煙溫度高，而泄漏的燃氣溫度低的特點，采取不同的傳感器件進行檢測。當廚房的油煙或可燃有害氣體達到一定濃度的值時，經傳感器進入單片機的分析，使電機電路自動啟動并發(fā)出聲音報警，吸油煙機迅速將有害氣體抽走。本設計還設有定時功能，可對抽油煙機進行時長的設定。論文的硬件

7、部分主要設計了油煙機的煙氣、燃氣檢測模塊，按鍵輸入模塊，顯示模塊，執(zhí)行電路模塊等。智能油煙機控制電路主要靠單片機進行控制，通過軟件設計來自動控制油煙機的開關，所以具有自動檢測和智能控制的功能。</p><p>　　關鍵詞：AT89C51 MQ-5 DS1232</p><p>　　Intelligent Hood Control Circuit</p><p>

8、　　Abstract: Intelligent Hood Control Circuit not only has lampblack machine basic switch function, and still can according to the kitchen is in the process of cooking oil produced in high temperature, the gas leak of low

9、 temperature characteristic, take different sensors detect thing. When the kitchen lampblack or flammable harmful gas reaches a certain concentration of value, the sensor into SCM analysis, make motor circuit automatical

10、ly start and sound alarms, oil absorption rapidly take the har</p><p>　　Key Words：AT89C51，MQ-5，DS1232</p><p>　　第一章 抽油煙機的方案設計</p><p>　　在現代電子技術領域中，實現抽油煙機的控制電路的方法多種多樣，可以通過純硬件電路來實現，也可以采

11、用硬件和軟件結合的電路來完成。以下列舉了幾種比較常用可行的方案，通過對比從中選擇一種比較好的方案。</p><p>　　§1.1 吸油煙機的兩種設計方案</p><p>　　方案一：給予分立元件的吸油煙機控制電路</p><p>　　基于分立元件的吸油煙機的控制系統(tǒng)主要由控制電路、鍵盤模塊、指示燈模塊以及電機驅動電路組成。其原理方框圖如圖1.1所示。<

12、;/p><p>　　圖1.1 基于分立元件的吸油煙機的原理方框圖</p><p>　　方案二：基于AT89C51微處理器的吸油煙機控制電路</p><p>　　系統(tǒng)分為檢測部分和控制部分，檢測部分為鍵盤輸入、煙霧檢測、煤氣檢測三部分，單片機控制電路由AT89C51單片機、油煙機開關電路、聲音報警、定時顯示四部分組成，其中當抽油煙機啟動時，自動照明電路才有效，為保證單片機

13、正常工作，設有看門狗芯片監(jiān)測電源穩(wěn)定及程序是否正常執(zhí)行。如圖1.2所示。</p><p>　　圖1.2 基于AT89C51微處理器的系統(tǒng)原理圖</p><p>　　單片機通過對檢測信號的實時采集，對溫度高，污染大的煙氣采用熱敏電阻檢測，而溫度低但危險大的燃氣采用氣敏傳感器檢測，當廚房的油煙或可燃有害氣體達到一定濃度的值時，經傳感器進入單片機分析，使電機電路自動啟動并發(fā)出聲音警報，吸油煙機迅

14、速將有害氣體抽走，本設計并設有定時功能，可對抽油煙機進行工作時長的設定，從而實現智能化吸油煙機的功能。本設計同時設有手動開關，在手動運行下，其功能和普通油煙機一樣，可以人為的要求開啟或關閉，但當煤氣泄露時，不論在自動還是手動運行情況下，抽油煙機會立即啟動，并伴隨聲音報警。</p><p><b>　　§1.2 方案比較</b></p><p>　　設計過程中

15、，方案的選擇必須與實際情形聯(lián)系起來，從各方面考慮設計的可行性，即不僅要考慮其先進性也要考慮其實現的可能性，綜合尋求最佳方案。</p><p>　　基于分立元件的吸油煙機采用純硬件實現控制，故而電路結構復雜，所應用的集成IC較多，功能實現起來比較麻煩，而且電路穩(wěn)定性不高。</p><p>　　基于微處理器AT89C51的吸油煙機采用硬件和軟件相結合的方式實現控制，電路簡單，功能完善，所應用的

16、集成IC較少，穩(wěn)定性較高。</p><p>　　經過上述方案的比較，結合各種因數綜合考慮后，本設計采用方案二。</p><p><b>　　§1.3 方案概述</b></p><p>　　一個系統(tǒng)的正常穩(wěn)定的運行需要各部分密切協(xié)調的運行，系統(tǒng)的設計要考慮到功能的要求、運行的穩(wěn)定性、反映的靈敏度，還有準確性。在本系統(tǒng)中選AT89C51為

17、核心芯片，然后根據設計任務、系統(tǒng)的功能要求設計了外圍電路。當空氣中泄露的可燃氣體濃度超過檢測電路的設定值時，氣敏傳感器阻值下降，并給單片中斷一下降沿，單片機控制電機、報警電路工作，抽油煙機排氣并報警；在燒飯做菜時，蒸汽、油煙以及燃燒廢氣等煙氣的溫度使熱敏電阻值下降，給單片機P0.0輸入低電平，抽油煙機運轉進行排煙，當室內煙氣排凈后，抽油煙機自動停止運轉，重新進入檢測狀態(tài)；當室內煙氣或燃氣超標使抽油煙機運轉時，如果室內光線充足，照明燈仍不

18、亮，只有夜晚室內光線足夠暗時，照明燈才會亮；為使顯示器倒計時時間，準確直觀，采用74HC573驅動數碼管的顯示；采用中斷掃描鍵陣對定時和開/關進行實時操作時系統(tǒng)準確運行；為了使系統(tǒng)更加準確、穩(wěn)定的工作，不受干擾的影響，又加入了聲光報警器提醒操作人及時對煤氣泄漏故障進行修理；看門狗電路提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。通過上述步驟，從而順利的完成了整個系統(tǒng)的設計，達到了設計的目的。系統(tǒng)原理圖如圖1.3所示。</p><p>

19、　　圖1.3 系統(tǒng)原理圖</p><p>　　第二章 各檢測電路設計</p><p><b>　　§2.1電源電路</b></p><p>　　采用簡單的串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源，220V市電經過變壓器降壓成為12V交流電，再經過橋堆整流，經過電容濾波后供給7805，得到穩(wěn)定的5V電壓，此電壓用以供給單片機及整個電路穩(wěn)定的直流工作電壓。如圖2

20、.1所示。</p><p>　　圖 2.1 電源電路</p><p><b>　　§2.2 煤氣檢測</b></p><p>　　MQ-2型氣敏元件對不同種類、不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，靈敏度的調整是很重要的。本設計中R5為靈敏度調整電阻。</p><p>　　本設計煤氣檢測原

21、理圖（圖2.2）：當空氣中不含有煤氣或煤氣含量低于設定值時，MQ-2電阻值很大，使得單片機中斷入口的輸入信號一直保持為高電平，不能觸發(fā)單片機中斷服務程序。當空氣中煤氣含量超過預警值時，MQ-2電阻很小，單片機INT0口得到一下降沿，進入中斷服務程序，抽油煙機啟動并報警。</p><p>　　圖2.2 煤氣檢測電路</p><p>　　本設計用SnO2（MQ-2 氣體傳感器）氣敏元件，它是由

22、0.1-10um的晶體集合而成，這種晶體是作為N型半導體而工作的。在正常情況下，是處于氧離子缺位的狀態(tài)。當遇到離解能較小且易于失去電子的可燃性氣體分子時，電子從氣體分子向半導體遷移，半導體的載流子濃度增加，因此電導率增加。而對于P型半導體來說，它的晶格是陽離子缺位狀態(tài)，當遇到可燃性氣體時其電導率減小。SnO2在室溫下雖能吸附氣體，但其電導率變化不大。但當溫度增加后，電導率就發(fā)生較大的變化，因此氣敏元件在使用時需要加熱。</p>

23、;<p>　　MQ-2放置一段時間后，再通電使用時，阻值是先下降，然后又上升，通電大約10分鐘后（叫初期穩(wěn)定時間），才能穩(wěn)定到與氣氛狀態(tài)相應的阻值。為了避免通電開始時的誤報動作，本設計在單片機內部特別設置十幾分鐘的延時電路。</p><p>　　§2.3 油煙蒸汽檢測</p><p>　　對油煙蒸汽的檢測選用熱敏電阻，熱敏電阻的主要特點是：（1）靈敏度較高，其電阻溫

24、度系數要比金屬大10~100倍以上，能檢測出10-6℃的溫度變化；（2）工作溫度范圍寬，常溫器件適用于-55℃~315℃，高溫器件適用溫度高于315℃（目前最高可達到2000℃），低溫器件適用于-273℃~55℃；（3）體積小，能夠測量其他溫度計無法測量的空隙、腔體及生物體內血管的溫度；（4）使用方便，電阻值可在0.1~100KΩ間任意選擇；（5）容易加工成復雜的形狀，可大批量生產；（6）穩(wěn)定性好、過載能力強。</p>&

25、lt;p>　　調節(jié)RP1的電阻值為4.35KΩ，當空氣中油煙蒸汽含量較低時，空氣溫度偏低，熱敏電阻RT>RP1，R6，R7上獲得分壓V6<V7,因此IN+<IN-,電壓比較器LM324輸出低電平，熱敏電阻阻值較大。</p><p>　　當空氣中含有大量油煙蒸汽時，溫度隨之升高，NTC-MF5電阻率增大，當熱敏電阻的溫度超過45℃時，RT<RP1, IN+>IN-.LM324由低

26、電平變?yōu)楦唠娖剑?4LS04反向后，單片機P0.2口得到低電平，然后被單片機檢測到，進入相應的子函數。電機啟動后每隔約120秒進行一次溫度檢測，以免繼電器頻繁通斷。如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 油煙檢測電路</p><p>　　本設計采用負溫度熱敏電阻選型：NTC-MF5A</p><p>　　其參數為：R25℃：10K±1%，熱敏指數

27、：B25/50：3950±1%</p><p>　　設45℃為油煙機的最低的啟動溫度，</p><p>　　由上面的公式進行計算：R45℃=4.35KΩ</p><p><b>　　§2.4 按鍵輸入</b></p><p>　　§2.4.1 按鍵說明</p><p>

28、;　　鍵盤輸入采用中斷掃描方式，可以節(jié)省CPU大量時間，這種辦法的實質是，當沒有鍵入操作時，CPU不對鍵盤進行掃描，以節(jié)省大量時間對系統(tǒng)進行監(jiān)控和數據處理。一旦鍵盤輸入，即可向CPU申請中斷，CPU相應中斷后，立刻轉到中斷服務程序，對鍵盤進行掃描，判別鍵盤上閉合鍵的鍵號，并作相應的處理。</p><p>　　該系統(tǒng)鍵盤采用開關式鍵盤，也稱線性鍵盤，各鍵是相互獨立的，當某個鍵按下時，該鍵所對應的口線的電位就由高電平

29、變?yōu)榈碗娖?，CPU訪問并查詢所有接鍵口線，即可識別是哪一個鍵按下。</p><p>　　各功能鍵設置如表2.1：</p><p>　　表2.1 功能鍵說明</p><p><b>　　各功能鍵介紹：</b></p><p>　　S3：鍵入此鍵，單片機開啟定時功能默認定時時間為40分鐘。</p><p&

30、gt;　　S2/-S4：定時輔助鍵，通過加減10分鐘確定自己要定的時長。</p><p>　　S1：人為的對抽油煙機開動或關閉。</p><p>　　S5：系統(tǒng)自動檢測煤氣或煙氣，并作相應的控制。</p><p>　　S6：取消煤氣泄漏報警。</p><p>　　另外設S7為系統(tǒng)復位鍵。</p><p>　　按鍵都是利

31、用機械觸點的合、斷作用來實現信息輸入的。當按鍵開關的觸點自合或斷開到其穩(wěn)定狀態(tài)，會產生一個短暫的抖動和彈跳，這是機械式開關的一個共同性問題，抖動時間的長短，與開關的機械特性有關，一般為5-20ms，為了避免單片機多次處理按鍵的一次閉合，僅作一個按鍵輸入處理，必須消除抖動干擾。有鍵按下通常去抖動干擾可以采用硬件方法，也可采用軟件延時方法。通常在按鍵較少的情況下采用硬件方法，按鍵數目較多時則常采用軟件延時的方法來消除抖動干擾。硬件方法是通過

32、如濾波電路、雙穩(wěn)態(tài)電路等實現。軟件方法是檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個10ms的延時程序后再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動干擾。</p><p>　　§2.4.2 按鍵接口電路</p><p>　　如圖2.4所示，沒有鍵按下時，P10~P15口輸入均為1，同時經八輸入與非門（74LS30本設計只用六個口）及反相器，輸出一高

33、電平到AT89C51單片機的INT1引腳，此時不申請中斷。一旦有鍵按下，則低電平通過按鍵輸入到P10~P15的某一口，同時經八輸入與非門輸入到INT1引腳，從而使INT1有效，向AT89C51申請中斷，AT89C51響應后，立即轉至中斷服務程序，查出鍵號，進一步做相應處理。這樣可以節(jié)省大量的空間掃描時間，進而提高計算機的工作效率。</p><p>　　圖2.4 按鍵接口電路</p><p>

34、;　　§2.5 系統(tǒng)自動復位電路</p><p>　　DS1232是一個具有看門狗功能的電源監(jiān)測芯片，在電源上電、斷電、電壓瞬態(tài)下降和死機時都會輸入一個復位脈沖，十分適合作為單片機的復位電路。</p><p>　　芯片DS1232在系統(tǒng)工作時，必須不間斷的給引腳7輸入一個脈沖系列，這個脈沖的時間間隔由引腳2設定，如果脈沖間隔大于引腳2的設定值，芯片將輸出一個復位脈沖使單片機復位。

35、一般將這個功能稱為看門狗，將輸入給看門狗的一系列脈沖稱為“喂狗”。這個功能可以防止單片機系統(tǒng)死機。是非常有用的。</p><p>　　圖2.5是DS1232與單片機鏈接的原理圖，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時就會引起DS1232輸出復位脈沖；圖中使用一個復位鍵；把單片機的P1.1引腳連接到 ，因此在程序中必須從P1.1引腳輸出一

36、個脈沖系列，否則將引起系統(tǒng)復位。</p><p>　　圖2.5 DS1232與單片機連接圖</p><p>　　第三章 主控制電路設計</p><p>　　§3.1 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　單片機的最小系統(tǒng)是由：單片機時鐘電路、單片機復位電路組成。</p><p>　　單片機時鐘電路：由晶振電容構

37、成的簡單的石英晶體自激振蕩電路，用于提供單片機工作時候使用到的內部時鐘信號。51單片機最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機的處理速度，頻率越大處理速度越快，為了方便的計算機器周期，此最小系統(tǒng)使用了12Mhz的晶振。</p><p>　　單片機復位電路：使RES（9腳）加上持續(xù)2個機器周期的高電平，既可以是單片機整體復位。復位電路的極性電容的大小直接影響單片機的復位時間，一般采用10到30uF的容值，51單片機最小

38、系統(tǒng)容值越大需要的復位時間越短，此最小系統(tǒng)使用了22uF的極性電容。如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　§3.2 抽油煙機的開關控制電路</p><p>　　單片機對電機控制如圖3.2所示，單片機通過P0.0外接一反相器控制固態(tài)繼電器發(fā)光二極管的閉合，控制電機的啟動和關閉。當P0.0輸出低電平時，固態(tài)繼電器S

39、SR-10DA內部的發(fā)光二極管通電變亮，觸發(fā)導通右側的光控晶閘管，形成電機啟動的閉合回路，抽油煙機啟動。當P0.0輸出為高電平時，發(fā)光二極管不發(fā)光，固態(tài)繼電器SSR-10DA不能觸發(fā)導通，無法形成電機啟動的閉合回路，抽油煙機關閉。</p><p>　　圖3.2 電機控制電路</p><p>　　本設計固態(tài)繼電器選用SSR-10DA，產品特點：</p><p>　　1

40、.雙向可控硅輸出，零電壓開啟，零電流關斷；</p><p>　　2.輸入回路與輸出回路之間光隔離；</p><p>　　3.輸入端-輸出端之間隔離耐壓2500V；</p><p>　　§3.3 自動照明控制</p><p>　　光敏電阻對照明的自動控制電路如圖3.3所示，只有當抽油煙機啟動的時候，光控電路外接電壓，光敏電阻MG45-

41、3才起到控制作用，當光照強弱變弱時，暗阻變大，流入MCR100-8單向可控硅的電流變大，大到預定值時，觸發(fā)導通MCR100-8，電燈形成閉合回路，電燈通電變亮。當光照強度變強時，電阻變小，觸發(fā)電流變小，而當交流電壓變?yōu)榱銜r，觸發(fā)電流不能再次觸發(fā)導通MCR100-8，電燈回路斷開，燈滅。</p><p><b>　　圖3.3 光控電路</b></p><p>　　本設計

42、選用硫化鎘光敏電阻 MG45，主要參數：</p><p>　　功率（mW）：200</p><p>　　亮阻（KΩ）：<=2~10</p><p>　　暗阻（MΩ）：1~10</p><p>　　環(huán)境溫度（℃）：-40~+70</p><p>　　時間常數（ms）：<=20</p><p

43、>　　工作電壓（V）：150</p><p>　　本電路中單向可控硅選用MCR100-8，主要參數：</p><p>　　通態(tài)電流IT（AV）=0.6A</p><p>　　浪涌電流ITSM=15A</p><p>　　正向耐壓VDRM>600V</p><p>　　反向耐壓VRRM>600V<

44、/p><p>　　觸發(fā)電流IGT<200uA</p><p>　　通態(tài)壓降VTM<1.7V</p><p><b>　　結溫=125℃</b></p><p>　　封裝形式:TO-92</p><p><b>　　§3.4 顯示電路</b></p>

45、;<p>　　系統(tǒng)中需要顯示定時時長及定時剩余時間，本設計用數碼顯示管來顯示。</p><p>　　本設計中由單片機P2輸出顯示碼，P0口輸出位選碼。由于發(fā)光二極管通常需要十幾到幾十毫安的驅動電流才能正常發(fā)光，發(fā)出的顯示控制信號經過74HC573鎖存器驅動數碼管正常工作，到底讓哪一個鎖存器選通，主要取決于P05、P06、P07三個輸出口的狀態(tài)。如圖3.4所示。</p><p>

46、;<b>　　圖3.4 顯示電路</b></p><p><b>　　§3.5 報警電路</b></p><p>　　當氣敏電阻檢測到有煤氣泄漏時，中斷服務程序會給P0.1口一個低電平，觸發(fā)蜂鳴器聲音報警。如圖4.7所示（此時伴隨抽油煙機啟動）。</p><p>　　蜂鳴器選用YMD12065,5V有源蜂鳴器。&

47、lt;/p><p>　　圖3.5 聲音報警電路</p><p><b>　　第四章 程序設計</b></p><p>　　§4.1 主程序的設計</p><p>　　運行狀態(tài)位f=1時，系統(tǒng)自動檢測運行，f=0時，系統(tǒng)受手動開關的控制。</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p

48、><p>　　§4.2 中斷鍵盤掃描</p><p>　　圖4.2 中斷流程圖</p><p>　　§4.3 顯示子程序</p><p>　　圖4.3 顯示流程圖</p><p>　　§4.4 INTI中斷報警服務程序</p><p>　　圖4.4 中斷報警流程圖<

49、;/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]李亮，抽油煙機，廣東：廣東科技出版社，2007，89~92</p><p>　　[2]張毅，自動電測技術及儀表控制系統(tǒng)，北京:化學工業(yè)出版社，2008，37~48</p><p>　　[3]韓保軍，傳感器原理及應用技術，北京，機械工業(yè)出版社，2003，4