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1、本科毕业设计（论文）基于单片机的抽油烟机限制与净化系统设计学院电子信息工程学院专业电气工程与其自动化年级班别2011级2班学号23学生姓名杨能指导老师刘鹏2016年3月26日1.刖耳11.1 本课题探讨背景和意义11.2 本课题探讨任务32系统总体设计方案42.1 本课题设计思路42.2 系统各模块方案选择和论证62.2.1 温度检测模块方案论证62.2.2 气体检测模块方案论证62.2.3 油烟净化模块方案论证72.2.4 显示模块方案论证93系统硬件电路设计103.1 单片机最小系统设计103.2 电源电路设计103.3 油烟温度检测电路设计113.4 油烟和煤气浓度检测电路设计123.5
2、 显示、按键和报警电路设计134系统软件设计164.1 软件设计思想164.2 油烟温度检测程序设计174.3 油烟和煤气浓度检测程序设计194.4 显示、按键和报警程序设计205系统调试235.1 硬件调试235.2 软件调试23参考文献24附录25基于单片机的抽油烟机限制与净化系统设计摘要中国目前大多数家庭安装的抽油烟机只能手动操作，抽油烟效果也并不是特殊好，这与它们的外形设计和内部构造都有确定关系，而且它们大多数是干脆将油烟排到室外，不仅污染环境，一段时间后还会使旁边的墙壁等覆盖上一层厚厚的油烟。本设计对于温度高、污染大的油烟运用DS18B20数字温度传感器检测,对于温度低、危急系数大的
3、自然气运用气敏传感器检测。当厨房里的油烟或者可燃气体浓度达到设定值时，传感器将检测到的信号送入单片机，单片机经分析后使相关程序运行，从而使电机启动起先抽油烟并同时发出声音报警。它还具有定时的功能，能够设置抽油烟机的工作时间长度。本设计的硬件部分主要包括抽油烟机的按键电路模块、温度检测模块、浓度检测模块、显示电路模块、声音报警模块等，系统软件部分对各模块的流程进行了细致分析，包括限制主程序、油烟温度检测子程序、油烟和煤气浓度检测子程序、显示子程序、中断按键扫描子程序、中断报警服务子程序，通过这些程序便可实现抽油烟机的智能化限制。本设计还设置了油烟净化系统，实现了环保的功能。本设计主要依靠单片机进
4、行限制,并由软件方面的设计来实现抽油烟机开关的自动限制，它与一般抽油烟机相比，具有敏捷性较好，功耗低，易于操作等优点。它的净化系统采纳的是旋流式油烟净化设备，油烟净化效果更好。【关键词】单片机传感器抽油烟机检测自动限制油烟净化Microcontroller-BasedControlAndPurificationSystemDesignHoodsAbstractThedesignforhightemperature,highpollutingfumesusingDS18B20digitaltemperaturesensor,thetemperatureislow,theriskcoefficie
5、ntlargegassensortodetecttheuseofnaturalgas.Signalwhenthekitchenfumesorcombustiblegasconcentrationreachesthesetvalue,thesensorwilldetectintothemicrocontroller,themicrocontrollerwasanalyzedaftermakingproceduresrun,sothatthemotorstartandbegantosmokefumesandsimultaneouslysoundthealarm.Thedesignalsohasat
6、imerfunction,youcansetthelengthofworkingtimehood.Thehardwaredesignincludeshoodskeycircuitmodule,thetemperaturedetectionmodule,aconcentrationdetectionmodule,adisplaymodulecircuit,soundalarmmoduleexecutioncircuitmodule,systemsoftwarepartoftheprocessofthemoduleswerecarefullyanalyzed,includingmaincontro
7、l,displayroutines,keyscaninterruptroutine,theinterruptserviceroutinealarm,theseprogramscanberealizedthroughintelligentcontrolhood.Thisdesignalsosetupafumepurificationsystem,thefunctionofenvironmentalprotection.ThisdesignreliesonMCUcontrolbysoftwaredesignedtoachieveautomaticcontrolswitchhoods,whichco
8、mparedwiththenormalrangehoods,hasgoodflexibility,lowpowerconsumption,easyoperation.Thedesignofthepurificationsystemusesaswirlingfumepurificationequipment,fumepurificationbetterresults.KeywordsMicrocontrollerSensorRangehoodDetectionAutomaticcontrolFumepurification1前言1.1 本课题探讨背景和意义我国抽油烟机的发展史沿革在20世纪70年
9、头末期，当时我国在五金行业内的科技信息工作人员依据驾驭的国外方面的信息就大胆提出了在我国开发抽油烟机的想法。由于当时各个方面条件的限制，在国内还没有任何一家公司开发这种产品。当到了1987年7月，那个时候的上海桅灯厂把我国台湾地区所生产的抽油烟机作为样品，经过拆卸分解，测绘仿制成了中国大陆地区的第一台抽油烟机。从那以后抽油烟机在中国大陆起先快速发展。中国抽油烟机行业现状的探讨分析与市场前景的预料报告（2016年）是抽油烟机行业内企业、投资公司与相关政府部门精准把握抽油烟机行业发展趋势,清晰了解抽油烟机行业竞争格局、设法避开经营和投资的风险、制定良性竞争和投资战略决策的重要依据之一，具有很重要的
10、参考价值。考虑到当前抽油烟机行业发展中面临的威逼和机遇，它提出了抽油烟机行业发展战略和投资方面的建议。并以严密的内容、具体的分析、特别牢靠的数据、直观形象的图表等，帮助抽油烟机行业中的企业准确的驾驭握了行业发展方向、正确制定出企业竞争战略和投资策略。2015-2020年中国抽油烟机市场的前景探讨与投资前景报告目的是为项目投资人员或者企业管理人员供应关于抽油烟机产品的项目投资和其市场前景的深度分析，从而给投资人员与企业管理人员传达正确的投资经营方面的理念和选择，拟出一个中立、全面的投资方面的指导手册，给抽油烟机产品市场的投资供应一个参考标准。该报告具体陈述了抽油烟机产品的行业也许状况、市场目前发
11、呈现状和抽油烟机将来5年的市场供需和发展趋势预料，并且该报告在探讨抽油烟机的市场竞争、原始材料、客户需求的基础之上，不仅对抽油烟机行业投资的前景方面和投资价值方面进行了探讨，而且提出了大家对抽油烟机产品投资方面的建议。在美国西雅图隆召开的第74届国际电工委员会组织(IEC)年会和部分技术委员会组织(TC)、分技术委员会组织(SC)与工作组(WG)会议声明日前，国内最大的家用电器市场调研组织中怡康时代公司(CMM)公布2010年度1-11月份中国抽油烟机行业相关监控数据和发展趋势分析，该数据显示中国抽油烟机行业已迈入品牌竞争阶段，品牌集中度逐年提升。依据中怡康数据显示，2010年1-11月份各品
12、牌油烟机零售额占有率累计中，方太以15.79%位居第一，其次依次是老板14.89%华帝8.68%、西门子7.69%、帅康7.67%。位居前三强的方太、老板、华帝，一共划走了油烟机39.36%的零售额市场份额。前十强零售额占有率则达到74.32%o据国内外专家探讨：厨房的油烟中具有一种被叫做苯并花的致癌物质，它能够导致体内细胞的染色体发生变异，引起局部组织发生癌变。国际品牌的抽油烟机在中国销售的并不多，主要有意大利的阿里斯顿、华伦帝、家宝、法贝、艾丽卡、白朗、帝斯等。目前国内畅销品牌格林格抽油烟机的油烟分别板方面的设计就是依照阿里斯顿XH90抽油烟机与法贝MODULO蒙特洛系列抽油烟机设计出来的
13、.对于欧式抽油烟机而言主要强调电机功率相宜、双涡轮、小集烟仓和无集烟仓、很多层致密网板相互叠加。中式抽油烟机抽排烟果很好，可是油烟不易分别,对四周环境会造成确定的污染，欧式抽油烟机追求油烟分别、噪声低、环保节能,可是其抽油烟效果比较差。薄型由于技术方面不过关基本已经被市场淘汰，深抽型占据市场已有很长时间，欧式抽油烟机的发展空间相对较大。但欧式抽油烟机和中式抽油烟机相比，并没有什么很特殊的技术含量，产品的技术门槛并不高。在大多的时候，油烟中含有在烹饪过程中所生成的如燃料废气（如一氧化碳、二氧化碳、氮化物和硫化物等）、燃料小颗粒物（如碳粒、灰尘等）、油蒸气和水蒸气等，成份比较困难。总之，油烟是一种
14、包含有气、固、液三种形态物质的气体状流体。对于治理家庭油烟污染所运用的净化技术一般是分别法。分别法主要包括机械式净化法、湿式净化法和静电式净化法以与复合式净化法等方法。机械式净化法是指通过过滤、惯性碰撞、吸附或运用其他机械分别原理除去油烟的净化方法。湿式净化法是指利用水膜、喷雾、冲击等液体具有汲取烟气的原理除去油烟的净化方法。静电式净化方法是指用静电原理除去油烟的净化方法。现在市场上已经有等离子体净化油烟的设备起先投入运用，这项技术目前在国内算是特别先进的油烟净化技术了。它的原理主要是在运用高压静电法时，同时在静电场的前面设置等离子场，通过利用强大能量刺激所产生的很多活性自由基来对油雾微粒进行
15、降解.使油雾微粒粘度下降，这样有利于极板收集的油污可以在最大程度上沉降到集油槽中。与此同时，在产生等离子体的期间高频放电释放的瞬时强大能量，可以打开其中一些有害气体分子化学键，进而使这些气体分子分解为单质原于或者无害分子。等离子体净化法对油烟的除去效果很明显，净化后的气体也没有什么异味。现在用于居民厨房的抽油烟机主要是通过叶轮的转动，在产生简洁的惯性分别的时候，同时产生气力输送，再经过过滤来达到对油烟净化的目的。这种抽油烟机一般存在4方面的问题：第一由于片面注意美观把机型设计为扁方浅型，因此与空气动力学原理相悖，使其无法形成绝佳的负压区，油烟解除效果不佳，从而造成厨房内油烟浓度仍旧很大；其次叶
16、轮转动所产生的惯性分别，效果不是很好，主要缘由是叶轮转动产生的流场还没有转变成旋流场，油烟在此期间停留的时间太少，没有足够的时间来沉降分别；第三是过滤介质极易被堵，因为油烟具有很强的粘附特性；第四过滤介质被污染后不行以再利用，新的污染就产生了；抽油烟机在运用过程中，叶轮确定会与油烟接触，运用久了后叶轮上会满是烟油,很难清洗。所以这种抽油烟机在用一段时间后便会出现除去和净化油烟的效果都变差了，厨房甚至厨房旁边的家具都铺满一层漆黑的油垢。表LI是各种油烟净化处理技术性能方面的比较。表1.1各种油烟处理技术性能比较油烟处理技术油烟除去率(%)压力降(Pa)投资费用运行费用过滤法7580100-500
17、大较大静电法7580100300较大耗电费大运水烟罩7585200300大较大活性碳吸附法7580100-500大较大蜂窝式净化法变更大200300小大由于目前国内厨房油烟净化的探讨还处于起步阶段，人们对油烟危害相识不足以与对其处理方法缺乏重视，我国餐饮企业和家庭厨房对油烟净化的效率都远远达不到要求。因此，分析油烟的污染状况，提出油烟治理新技术，已经刻不待时。厨房在家庭中是空气污染特殊严峻的地方，其污染源头主要有两大方面；一方面是家里燃烧煤炭、煤气、液化石油气等气体产生的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等有毒有害气体；另一方面是炒菜时产生的油烟。现在很多厨房装修采纳的是开放式设计，可是在做中餐的时
18、候会产生大量油烟，因为是开放式的厨房，所以油烟很简洁流通到家里其他地方，假如油烟不能很好的解除，就会使家里到处充溢油烟的污染。油烟不仅危害环境，而且危害人体健康。中餐始终以美味享誉于世界，但是厨房油烟成分很困难一一含有200-300种有毒有害物质，是每个家庭健康的“大敌中国妇女一般都很少酗酒、吸烟，但她们中很多人极易苍老，这是为什么呢？探讨人员发觉，这和她们每天在家里做饭时会吸入大量油烟有很大关系。探讨人员通过动物做试验，发觉油烟中含有可以导致癌症的物质，这种物质能使细胞发生畸变。这些物质若被吸入肺部，会引起众多疾病。但中国一般都是妇女在厨房做饭，难以避开会成为油烟污染最大的受害者。对家庭：油
19、烟被吸入呼吸管道，会引起食欲不振、心情烦躁、精神颓废等症状;医学上叫做“油烟综合症”。油烟主要成分是丙烯醛，它对眼、鼻、咽喉黏膜等有猛烈的刺激，很可能会引起慢性角膜炎、鼻子发炎、咽喉发炎、气管炎等疾病，除此之外油烟中有74种化学成分，能使细胞发生病变，甚者导致不育。油烟使厨房感觉很脏的同时也给清洁厨房带来了很大的负担，所以最好的解决方法就是将油烟去除。对妇女:烟雾含有致癌物质,长期吸入的烟雾从一个组织病变,长期接触气体的比例40到60岁的女性的患病率会增加。粗糙的皮肤皱纹、脱发、色素、脂肪煤烟颗粒堵塞皮肤毛孔,导致女性皮肤干燥、粗糙、皱纹、色素镇静,使更多的脂肪,吸烟会损害免疫系统,和五年的烹
20、饪阅历,会有不同程度的脱发。对孩子：若确定量的油烟进入孩子鼻子、眼睛和肺部等，简洁引起相关部位疾病的产生，如：鼻炎、咽炎、肺炎等，对孩子的健康造成特别严峻的危害。对年老者：由于老年人年老体衰，反抗力比较差，特殊简洁受外部环境的影响,所以油烟污染简洁使老年人得一些老年疾病。从而严峻威逼到老年人的健康和寿命。综上所述，我们只有将油烟解除才能解除它对人体健康的威逼，同时须要将排出的油烟进行净化，才能做到不污染环境，这样才能做到全面协调可持续发展。而对于中国人制作中餐来说，烹饪产生的油烟尤其多，那么厨房抽油烟和净化油烟显得特别重要。所以抽油烟机就成了变更厨房环境的一个“有力武器它变更了厨房的大环境，削
21、减油烟对厨房环境和人体健康造成损害。基于单片机的抽油烟机限制与净化系统设计不仅实现了抽油烟和净化油烟，还实现了智能化抽油烟，本设计同时设有手动开关，在手动运行下，其功能和一般油烟机一样，可人为的要求开启或关闭，但当煤气泄漏时，不论在自动还是手动运行状况下，抽油烟机会马上启动，并伴随声音报警。所以我们不仅不用担忧时间长了油烟排不出去然后沾附到了墙上的问题，也不用担忧家里煤气泄漏导致意外发生。1.2 本课题探讨任务本设计采纳单片机对油烟浓度的检测，并对测试油烟环境的温度进行检测，推断油烟环境温度是否达到危急温度，如达到危急温度即发出报警，并显示出来。单片机通过对检测信号的实时采集，对温度高、污染大
22、的烟气采纳数字温度传感器检测，而温度低但危急较大的自然气采纳气敏传感器检测。该系统可以依据油烟的浓度启动电机，单片机依据油烟气敏传感器检测到的信号限制电机的转速，当油烟的浓度小于设定值时，油烟机会自动关闭，转速的可调，经济环保，避开了能源的奢侈；当厨房的油烟或可燃有害气体达到确定浓度值时，经传感器进入单片机分析，使电机电路自动启动并发出声音报警，抽油机快速将有害气体抽走,当油烟的温度高于某一设定值时，快速启动电机电路，抽走油烟，达到净化环境的效果。2系统总体设计方案2.1 本课题设计思路依据目前抽油烟机所存在的一些问题和油烟对大自然环境所造成的损害程度,以与依据抽油烟机净化技术方面探讨的现状和
23、函待解决的问题。以国内外探讨资料作参考文献，通过大量收集以单片机为核心模块方面的资料和细致分析现代油烟净化设备的特性和原理，并基于该系统应用和限制方面的要求来完成系统总体方案的制定。通过探讨并比较相关元器件的所能实现的功能和特点来选择出最适用的元器件。在系统硬件设计方面主要由单片机最小的系统、油烟温度的检测电路、油烟和煤气浓度的检测电路、显示电路、声音报警电路、自动照明电路、油烟净化系统等；在系统软件设计方面，运用最普遍的C语言进行编程，通过Keil软件进行程序的编写和不断调试，再将调试好的程序通过烧录软件烧录入单片机,在仿真方面都是通过Proteus仿真软件绘制。以下是抽油烟机的三种方案设计
24、与比较。方案一：给出一个分立元件的抽油烟机的电路基于分立元件的抽油烟机的限制系统部分主要是由限制电路模块、键盘电路模块、指示灯电路模块和电机驱动电路模块组成。它的原理框图如下图2.1所示。电源指示灯电路驱动电路键盘电路风扇电机图2.1基于分立元件抽油烟机的原理方框图方案二：基于AT89S51微处理器的抽油烟机的限制电路该系统主要分为检测和限制两个部分，检测部分包括键盘输入电路模块、烟雾检测电路模块、煤气检测电路模块三个部分，该系统的限制部分主要包括单片机AT89S5K按键电路模块、声音报警电路模块、定时显示电路模块四个部分组成,自动照明电路只有在抽油烟机起先工作时才有用。如下图2.2所示。图2
25、.2基于AT89S51微处理器的系统原理图单片机通过对检测信号的采集，对于污染大且温度较高的油烟运用热敏性传感器来检测，对于危急系数大且温度低的燃气将运用气敏性传感器来检测。假如厨房里的油烟或者有害气体的浓度达到确定值时，这时传感器会将采集到的信号送入单片机，单片机经分析后会使限制电机启动的电路和声音报警电路同时启动，有害气体会被抽油烟机立刻抽走，从而确保厨房的环境平安。该设计设置有定时的功能，可以设置抽油烟机的工作时间长度，从而实现智能抽油烟的功能。该设计还设置有手动开关，当处于手动状态下时，它的功能跟一般抽油烟机没什么不一样，能够人为的开关，但是一旦发生煤气泄漏事故，不管是在手动还是自动运
26、行状态下，电机都会立刻启动，起先快速抽油烟，同时伴随着声音报警，但是其稳定性无法得到保证。方案三：基于AT89S52微处理器的抽油烟机的限制电路该系统划分为检测部分和限制部分（图2.3）,检测部分由键盘输入，烟雾探测，气体检测三部分组成，单片机限制电路分为AT89S52单片机，抽油烟机开关电路，声音报警，显示电路和油烟净化系统五个部份，其中当抽油烟机起先工作时自动照明电路是有效的，以确保微限制器的正常操作，在本论文中还把看门狗的设计加入其中，从而使单片机正常运行得到确定保证，并且它可以随时监测电源是否稳定和程序是否在正常的执行。图2.3基于AT89S52微处理器的系统原理图该系统中对油烟浓度的
27、检测运用方法是让模数转换芯片和单片机技术相结合，对于油烟温度检测模块我们采纳温度传感器检测，温度传感器感知油烟环境状况下的温度，并通过采集信号推断环境温度是否达到所设定的危急温度，假如达到就会发出声音报警，同时启动抽油机将油烟抽走，使厨房保持空气清爽，也避开了不必要的危急发生，并将环境的温度显示出来。对于油烟煤气浓度检测模块我们采纳气敏性传感器，这个系统可以依据检测到油烟煤气浓度来对抽油烟机电机进行启动和停止，当油烟和煤气浓度超过某一设定值时，抽油烟机会自己起先工作，当其浓度低于该设定值时，抽油烟机会自动停止工作。并且电机转动速度是可以调整的，单片机依据检测到的信号进行分析，在油烟和煤气超过使
28、电机启动时的浓度时，浓度越高电机转速越快，但当其浓度越来越高，超过设定最高值时,当然超过这个值后很可能会渐渐对人体造成损害，所以这个时候单片机依据检测到的信号分析推断，一边使电机以最快的速度工作将油烟和煤气快速抽走，一边启动报警电路，对在场人员发出警告，并启示我们快速实行措施。本设计还通过看门狗实现了定时的作用，可以通过人为设置抽油烟的时间，从而达到抽油烟智能化的目的。这个设计不仅可以智能化抽油烟，而且可以通过手动开关人为操作限制抽油烟，这个时候它和一般的抽油烟机没什么区分，一般抽油烟机的运用方法同样适用于它。但不管是在通过单片机实现智能化操作状况下，还是人为运作下，当出现煤气泄漏的状况时，抽
29、油烟机都会自己启动工作，并同时使报警电路启动，从而实现防止因煤气泄漏而造成的中毒事务发生。在保证室内环境和平安的状况下，本设计同时也保证了室外大自然的环境，因为在抽油烟机工作时，所抽出的有害油烟和气体都会进入到本设计油烟净化系统，从净化系统出来的气体都会达到基本正常标准，从而达到环保的目的，实现人与大自然和谐相处。在系统的设计过程中，最终方案的选择必定要与实际状况联系在一起，从多方面考虑该设计的可行性，我们不能仅仅考虑设计的先进性，再先进的设计假如无法与现实接轨，那也是一个失败的设计，所以我们要综合考虑，找寻相对最佳的答案。基于分立元件的抽油烟机通过纯粹的硬件实现系统的限制，所以电路结构特别困
30、难，将会运用到很多集成IC,不仅功能实现起来特别麻烦，而且其电路的稳定性也不太好。基于AT89S51微处理器的抽油烟机所采纳的限制方式是硬件和软件相结合的方式，电路比较简洁，所用到的集成IC也会相对较少，功能比较完善，稳定性也较高。基于AT89S52微处理器的抽油烟机具备上述方案二的全部优点，它所采纳的限制芯片AT89S52是AT89S51的增加型，该单片机计算功能很强，程序编程也特别自由，敏捷性好，所以能够通过编写程序代码实现各种功能限制和算法。该单片机在大多领域都应用特别宽广，因为它具有消耗功率小、节约空间、技术稳定和划算等优势。该设计通过温度传感器和气敏性传感器来检测温度和烟雾浓度，传感
31、器将检测的信号变为电流或电压信号，最终通过A/D转换变为数字信号传下去而且该设计添加了油烟净化系统，符合生态文明理念。经过上述的方案比较和综合各方面因素考虑后，本设计最终采纳方案三。2.2 系统各模块方案选择和论证2.2.1 温度检测模块方案论证方案一：运用DS18B20数字温度传感器，信息从单线接口输入DS18B20或者从DS18B20输出，所以从限制核心AT89S52单片机到温度传感器DS18B20只须要连接一条线。读写与完成温度转换的电源能够由数据线自身供应，所以可以不用外部电源。电路特别简洁，所需成本比较低，精度也很高，但编程相对困难一点，转换速度也不是很快。方案二：运用AD59。温度
32、传感器，它是电流输出型的两端温度传感器。该传感器是依据PN结构正向电流和温度的关系制作而成，能够把温度转化为电流信号，电流大小随着热力学温度上升而增大，经过A/D转换器后将信号传送入单片机，单片机经分析后读出。AD590温度传感器的优点是转换速度快，精度很高,编程也简洁，其缺点是必需与高精度的模数转换器协作运用，而且校准特别麻烦,成本较高，电路也比较困难。在监测点较多且监测点间距尚超过10米的状况下,运用AD590温度传感器更加简便。方案三：运用PtlOO钳热电阻测温。粕电阻温度传感器是利用电阻和温度成确定函数关系而制成的温度传感器，测温电路有桥式测温电路和恒流源式测温电路，桥式测温电路利用电
33、桥平衡原理输出一个mV级的电压差信号，经过运算放大器的放大后送入ADC转换电路；恒流源测温电路则须要供应一个ImA左右的稳定电流，其原理和桥式测温电路基本相同，都要采集柏热电阻两端的电压差信号。测温范围可在-200C650之间变更，测量精度在0.05C0.5C之间变更。受Pt100铝热电阻本身非线性度的限制，它对硬件和软件设计的要求就特别高，在确定程度上增加了设计的难度，在精度要求不高的场合很少用这种模拟温度传感器。综合上述方案比较和结合实际中各方面因素的考虑，我们选择方案一。2.2.2 气体检测模块方案论证方案一：采纳NIS-09离子传感器，其内部运用了极其少量的放射性物质锯24Io但由于该
34、传感器自身被金属制成的电极所包围,所以不会将放射能泄漏到外界。NIS-09离子传感器适用于各种对灵敏度要求较高的烟雾探测器和火灾报警器等,其工作最大电压为24V,主要会在报警系统中运用。方案二：采纳MQ-2烟雾传感器，它的电阻值会随着气体的种类和浓度变更而发生变更，适用于液化石油气、甲烷、丙烷、丁烷、氢气、酒精和烟雾等的探测。MQ-2具有价格低廉，寿命长，运用既简洁又便利，而且易于买到手等很多优点，把相关电路焊接好便可进行油烟和煤气浓度的检测，输出的模拟信号电压为0-5伏。气敏性传感器将检测的信号变换为电信号。再通过模数转换模块将信号变为数字信号输出，这样使单片机更加易于限制该系统。方案三：采
35、纳MQ-5可燃气体传感器，它对可燃气体浓度具有广袤的探测范围，具有高灵敏度、寿命长、低成本和快速响应复原的特性，能够用于家庭以与工厂的气体泄漏监测装置方面，适用于液化石油气、甲烷、丙烷、丁烷、人工煤气等的探测。当该传感器处于有可燃气体存在的环境中，它的电导率与可燃气体浓度成正比变更，只须要一个设计一个简洁的电路便可将电导率变更转化为和气体浓度变更对应的输出信号。综合上述方案比较和结合实际中各方面因素的考虑，我们可选择方案二或者方案三，本设计采纳方案二。2.2.3 油烟净化模块方案论证方案一：采纳惯性分别法，它是通过使流淌方向发生变更而使油烟中的油滴排烟管发生惯性碰撞，从而使油滴从气体中被分别出
36、去。这种方法具有操作维护简便，设备简洁，耗能低等优点，但是它的净化效率低，适用于对净化效率要求不高的场合，一般会与其他方法结合运用。方案二：采纳过滤法，它的原理是当油烟气流经过过滤层时，油烟颗粒会被过滤出来。一般的过滤法具有投资较少，机构和流程比较简洁，工作状态下稳定牢靠；它的缺点是当运用一段时间后，过滤效果会变差很多，因为油烟颗粒粘性很强，极易堵塞，过滤层会越来越脏，不易清洗，过滤层中滤网是不能够重复运用的，所以定期更换滤网大大增加了运行成本，运用过的滤网还有可能带来二次污染。方案三：采纳静电法，它是利用带电粒子同极性相排斥，异极性相吸引的原理,利用阴极在高压电场区中放射电子，通过电场使油烟
37、颗粒带上电荷，在电场力作用下，这些带电油烟颗粒会聚集到阳极电极。这种设备的关键技术是在电源方面,两极板间距离和电压都对净化效率有影响。该方法的优点是净化效率高，不会占太多面积，耗能低，但是造价很高，还不能够除去气态的污染物，集油板不易清洗，维护工作量很大。方案四：采纳湿式处理法，它的原理是使油烟通过汲取液，从而使污染物从气相转换为液相。假如仅仅用水喷淋，效果不太明显，所以须要向水中投入一些化学试剂，使污染物从气相变为液相。该方法的优点是净化效果较好，特殊是对气态污染物，且易于维护，占地面积相对不大，但是其投资高，阻力大，能耗高，对于洗手液的处理很可能造成二次污染。方案五：采纳旋流式净化法，与其
38、它的油烟净化设备相比较，旋流式油烟净化设备改进最大的地方就是运用了旋流器，它能够产生高速旋流，利用流体动力学原理，让油烟、废气、异味吸排更加彻底，净化效率也大大提高了，旋流器作为一种分别设备，由于它有结构比较简洁，安装特别便利，设备制造成本较低，运行稳定牢靠，又易于清洗，简洁实现自动限制，在安装方面也特别节约空间，不存在有碰头或者滴油的担忧等诸多优点，在化工、采矿、环保、能源等很多工业领域被广泛应用。综合上述方案比较和结合实际中各方面因素的考虑，本设计采纳方案五。油烟净化系统主要由四部分组成，分别是风机和风量调整阀、油烟净化设备、油烟初级发生器。电气限制装置可以通过采集从检测装置和油烟净化设备
39、中获得的信号，从而实现对风机的操作和限制。我们设置采样点完全是出于系统的须要,油烟净化系统的主要目的就是净化油烟，所以它的最重要的装置就是它的油烟净化设备，目前的油烟净化设备只能是削减油烟中的有害成分，并不能完全净化油烟，但是经过净化设备排出的油烟已经对环境危害很小了，从而达到净化的目的,由于目前的技术问题，我们还不能将油烟完全净化，所以对于油烟净化设备进一步的探讨并加以改进也是特别必要的。为了达到削减对空气所造成的污染，实现净化油烟的目的，我们通常可以通过限制风机来调整油烟的排出流量。如下图所示是油烟净化系统的原理图。油烟发生器一电气控制装置检测装置油烟净化设备图2.4油烟净化系统的原理图检
40、测装置主要是通过对油烟压力和流量的检测并经过推断分析，从而限制风机来调整油烟排出的流量大小来达到净化目的。假如油烟流速太慢的话，那么油烟排出很可能会不通畅；假如油烟流速太快的话，那么油烟管道阻力又会过大，从而会使系统的噪音和能量消耗过高。所以油烟流速最好让它在确定范围内，这样净化效果相对会更好一些。当然油烟压力也是我们必需考虑的一个关键因素，一般状况下，油烟进入的地方要呈现确定负压，依据大气压强原理睬使油烟交易进入净化设备；所以同样道理为了使油烟更好的排出，我们必需让油烟出口的地方呈现确定正压。我们对于油烟压力的检测通常是通过压力传感器来实现的，压力传感器在采样点处将所感知的压力信号转化为电信
41、号，但电信号特别微弱，所以须要接入一个放大电路后再转换成模拟电压输出，并且同时将信号传导电气限制装置。在工程上我们通常是通过流速计和流量计来检测和显示对应的流速和流量，同时将检测的信号传给电气限制装置。在餐饮方面的净化设备涉与到通风机和前端净化器的两个电机的限制，我们通常是操作继电器和变频器来调整电机转速，从而达到减小噪声和省电的效果，并且是净化系统效果处在一个相对比较好状态。通过多方面优缺点的比较，我们采纳旋流式油烟净化设备。它的原理是当油烟进入旋风筒，在筒内部猛烈旋转，含油烟的气体渐渐顺着筒内壁呈螺旋运动下降,由于离心力作用使油雾被分别出筒内表面，最终油雾凝合在一起形成大油滴，又由于重力作
42、用使其沉降于底部，从而当达到确定量就排放。油烟中的油具有很强的粘连性，所以当离心作用时气体中油滴很简洁吸附在内壁上，这样使净化的功效就更加明显了。这种方法净化率可达到百分之九十，经净化后的油烟气体干脆排到大气中。旋流净化设备的结构图如下图所示。I-风机；2-三通管；3-软管；4-旋流器；5-油杯图2.5旋流式油烟净化设备的结构2.2.4 显示模块方案论证方案一：显示模块用液晶屏显示，它的特点主要是质量轻体积小、省电、显示的状态特别稳定，可视面积较大，而且看起来的视觉效果比较好，更简洁辨识，具有极强的反抗干扰实力。方案二：采纳LED数码管显示，它相对液晶屏显示具有更多优点，它在能量、物质损耗和电
43、压要求方面都很低，而且运用时间能够很长，不易老化。无论在太阳照耀，潮水浸泡，火灾或凹凸温的状况下都有自我防护作用，同时它显示精确度高、质量轻、易于操作，对外界环境要求也不高。而且在编程方面数码管相对较简洁，不会占很多资源，成本相对较低，运用寿命比较长。方案三：显示模块用12864LCM点阵显示器，它具有显示界面效果好，可以显示大量的信息，接口电路相对简洁，能够和单片机干脆相连接，但价格相对略微贵一点。综合上述方案比较和结合实际中各方面因素的考虑，其次种方案更加符合实际状况，更加好用。所以本设计采纳方案二。3系统硬件电路设计3.1 单片机最小系统设计单片机最小系统一般由时钟电路和复位电路组成。单
44、片机时钟电路里面包含有晶振和电容，并且晶振和电容构成了自激振荡电路，它可以为单片机工作时供应所须要的内部时钟信号。单片机的处理速度和单片机最小系统晶振震荡频率大小干脆相关，处理速度和其震荡频率成正比。我们之所以选择采纳12MHZ的晶振,是为了更简洁计算其机器周期。若在RES（9脚）上供应2个连续的机器周期高电平，那么就能够使该单片机整体达到复位的目的。该单片机复位所需时间与复位电路中的极性电容有干脆的关系，且该单片机最小系统容值与其复位时间成反比,所以我们一般采纳10-30uF的极性电容，而该最小系统采纳的极性电容容值为22uF。如下图所示。 XlALlPOO/ADOX7AL2RSTPSENA
45、LEEAP1 0/T2P1 1/T2EX*P01/AD1 P0 2/AD2 P0.3/AD3 PO 4/AD4 P0.5/AD5 P0 6/AD6 P0 7/AD7P2.0/A8P2 1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2 4/A12 P2 5/A13 P26A14 P27/A15P3.0/RXD P31ATXDP1 2P3 2/INT0P1.3P1 4P1 5P3.3iNTP3.4/T0P3 5/T1P1 6P3 6/WRP1 7P3 7/RD39337363534333221222324252627281011121314151 617图3.1单片机最小系统设计3.2 电源电路
46、设计稳定直流源的设计通常是让输入电压先经过电压变压器降压，然后经过整流网络，再经过滤波网络，最终经过稳压网络得到稳定的电压输出。方案一：采纳桥式整流电路来实现整流的目的，用大电容作为滤波电路，再与负载相接。但是这种方法有一些缺点，如没有爱护电路，电压值不行以调整，负载的影响特殊大等很多缺点。方案二：在方案一中我们运用一些芯片，可以弥补上述缺点，整流网络运用全波整流电路，滤波网络用极性电容，双极性稳定直流源是由固定模式的三端集成稳压电路7805和7905制作成的，可以连续可调。220V（幅值311V）50Hz市电经变压器220:25输出两组独立的25V沟通，经桥堆整流、大电容滤波后分别经过集成稳
47、压块LM7805C与LM7905C作用得到5V的直流输出。稳压直流源通常包括变压器、整流器、稳压器三部分，如下图所示。图3.2直流电源系统方框图电源变压器：将电网供应的220V沟通电压转换为各种电路设备所需的沟通电压。整流电路：利用单向导电器件将沟通电转换成脉动直流电路。滤波电路：利用储能元件（电感或电容）把脉动直流电转换成比较平坦的直流电。稳压电路：利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压。具体电路如下图3.3所示:1 7805VoQzoVlRV11kR156ORR25RVo OZ0U2 7905J1k-4 wOUTPUT1t=5C3平 IOuFRV20UTPUT2图3.3电源电路设计
48、输入电容Cl、C2用于抑制纹波电压，输出电容C3、C4用于消振，缓冲冲击性负载，保证电路工作稳定。同时由于输出电容C3、C4的存在，简洁发生电容放电而损坏稳压器，RVl和RV2是滑动变阻器，可以调整输出的电压。Rl和R2是限流电阻，防止线路电流太大。3.3 油烟温度检测电路设计由上面其次章论述可知我们对油烟温度检测电路模块采纳的是DS18B20温度传感器芯片。假定我们将30摄氏度设置成抽油烟机的最低起先工作温度，电阻采纳阻值为4.7千欧电阻，当气温比较低且空气中油烟蒸汽不多时，此时若温度比所设定最低温度还低，那么单片机对采集到的信号进行分析，进入相应编写好的程序，从而单片机从P3.0端口显示出高电位，再经过反向器74LS04芯片后转化为低电位，此时电机不能够被启动。但假如由于某种缘由造
