1、毕3厨房是家庭中空气污染最严重的空间，其污染来源主要有两方面；一是以煤、煤气、液化气常用炊火中释放出的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害气体；二是烹饪菜肴时产生的油烟。现在时尚的厨房装修多采用开放式设计，但制作中餐的进程会产生较大的油烟，开放式的厨房，空气流动范围较大，油烟机不能很好地聚敛排放油烟，这就造成了餐厅和客厅的油烟废气污染。油烟是健康、环保的“大敌” ，中餐一直以美味著称于世，然而厨房油烟成分复杂-含有 200-300 种有害物质，是家人健康的“大敌“。我国妇女很少吸烟、酗酒，可是她们却很容易衰老，这是什么原因呢？医学家发现，这与她们天天在厨房里炒菜时吸入的油烟有关。通过动
2、物试验发现，厨房的油烟油雾中含有致癌物质，可导致细胞染色体畸变。这些物质通过口腔进入消化道，或通过呼吸进入肺部，都可引起相应部位的病变。油烟、醉油加上烯料的污染，可以说，厨房是家庭污染的“重灾区” ，也是家庭的“化工厂” 。作为“重灾区”的指挥员、“化工厂厂长”的家庭主妇，不可避免地要遭受到这睦来自厨房的污染物的袭击。这是家庭主妇容易衰老和多病的原因之一。油烟对妇女、儿童、老人、家庭都有很大的伤害。最好方法是去除油烟。第一，安装开放式厨房，但是许多家庭空间不允许；第二，安装抽油烟机，为了节省电能，所以设计变频的油烟机。本课题的内容要求如下：1了解检测油烟传感器原理及应用。2抽油烟机的总体设计及
3、其可行性分析。3熟悉自动控制技术原理和应用。4检测信号电路部分设计（标明符号及参数的大小） 。5控制软件的设计。6对系统进行性能分析。7系统总体调试。8查阅有关文献后，完成一份文字不少于 5000 字的文献综述。9写出开题报告。10论文的内容需要写出摘要（中文） 、致谢、参考文献。11参考文献不少于 15 篇。 毕3目 录摘 要 .5第一章 绪论61.1 油烟的危害.61.2 油烟机、评定及发展.7第二章 系统结构与原理.13第三章 硬件设计与计算.143.1 检测电路设计143.1.1 煤气检测.143.1.2 油烟检测.163.1.3 按键输入.193.1.4 系统自动复位电路.213.2
4、 主控制电路设计223.2.1 AT89C51223.2.2 对油烟机的开关控制.253.2.3 自动照明控制.273.2.4 定时显示电路293.2.5 报警电路31第四章 软件程序设计324.1 软件设计.324.1.1 主程序的设计324.1.2 中断键盘扫描334.1.3 LED 显示子程序.344.1.4 INTI 中断报警服务程序35第五章 结论36参考文献.37附录.38毕3摘 要本设计不仅具备油烟机基本开关功能，而且还能根据厨房在烧菜做饭过程中产生的烟气温度高，而泄露的燃气温度低的特点，采取不同的传感器件，即对温度高、污染大的烟气采用热敏电阻检测，而温度低但危险大的燃气采用气敏
5、传感器检测，当厨房的右眼或可燃有害气体达到一定浓度的值时，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，吸油烟机迅速将有害气体抽走。本设计设有定时功能，可对抽油烟机进行工作时长的设定。论文的硬件部分主要设计了油烟机的烟气、燃气检测模块，按键输入模块，定时显示模块，执行电路模块等，系统软件部分主要是对各模块的流程做了详细的分析，控制主程序、中断按键扫描子程序、显示子程序，中断报警服务程序，以此从而实现抽油烟机自动控制功能。本次设计的抽油烟机主要靠单片机进行控制，通过软件设计来自动控制抽油烟机的开关，所以相对于普通的抽油烟机来说，根据其自动检测功能，具有灵活性比较好，功耗低，便于操作等
6、特点。关键词：单片机，抽油烟机，检测，自动控制毕3第一章 绪论摘要 现代厨房一般都离不开煤气灶和抽油烟机(通风设备)，一旦使用煤气灶，则一定会产生油烟、水汽与乙烷等影响厨房空气环境的混合气体，为了健康生存的需要，往往用通风设备如抽油烟机来改善充满油烟气的厨房环境本论文即针对厨房产生的烟雾设计相应的抽油烟机. 论文首先介绍抽油烟机的概念、结构、工作原理等方面，对抽油烟机产品在日常生活所起到重要作用。其次论文对系统总体设计进行了概况阐述，在厨房不仅具备油烟机的基本功能，而且还能利用气敏传感器进行烟雾的自动检测，并根据检测到油烟大小，自动切换油烟机的风力开关，调节风力大小，实现智能化吸油烟功能依此设
7、计制作了相应的软硬件，论文的硬件部分主要设计了油烟机的显示部模块，数据采集模块，执行电路模块等，对系统做了整体的设计，系统软件部分主要是对各模块的流程做了详细的的分析，并且编写了响相应的汇编程序来实现相应的功能。有显示子程序，数据比较子程序，数据采集程序。从而实现了抽油烟机自动控制的功能。 本次设计的抽油烟机主要靠单片机进行控制，通过软件设计来调节电机的转速，所以相对于普通的抽油烟机来说，灵活性比较好，功耗低，体积小，便于操作；同时可以做到自动检测。 11 油烟的危害厨房是家庭中空气污染最严重的空间，其污染来源主要有两方面；一是以煤、煤气、液化气常用炊火中释放出的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、
8、氮氧化物等有害气体；二是烹饪菜肴时产生的油烟。现在时尚的厨房装修多采用开放式设计，但制作中餐的进程会产生较大的油烟，开放式的厨房，空气流动范围较大，油烟机不能很好地聚敛排放油烟，这就造成了餐厅和客厅的油烟废气污染。油烟是健康、环保的“大敌“ ，中餐一直以美味著称于世，然而厨房油烟成分复杂-含有 200-300 种有害物质，是家人健康的“大敌“。我国妇女很少吸烟、毕3酗酒，可是她们却很容易衰老，这是什么原因呢？医学家发现，这与她们天天在厨房里炒菜时吸入的油烟有关。通过动物试验发现，厨房的油烟油雾中含有致癌物质，可导致细胞染色体畸变。这些物质通过口腔进入消化道，或通过呼吸进入肺部，都可引起相应部位
9、的病变。油烟、醉油加上烯料的污染，可以说，厨房是家庭污染的“重灾区”，也是家庭的“化工厂”。作为“重灾区”的指挥员、“化工厂厂长”的家庭主妇，不可避免地要遭受到这睦来自厨房的污染物的袭击。这是家庭主妇容易衰老和多病的原因之一。油烟对人体的伤害：对妇女：油烟中含有致癌物苯并芘 ，长时间吸入油烟一是人体组织发生病变，长期接触油烟的 40-60 岁女性患病的比例将增加几倍。皮肤粗糙有皱纹、掉头发、色斑、发胖 油烟颗粒堵塞皮肤毛孔，导致女性皮肤粗糙干燥、出皱纹、色斑，使人更易发胖，油烟可损伤体内免疫系统，有 5 年下厨经历，便会有不同程度脱发。对儿童：对儿童的危害巨大 小孩吸入油烟则会引起眼、鼻、呼吸
10、道病变、影响正常的生长发育，少年儿童正处在长身体的阶段，油烟的污染是少年儿童容易患上结膜炎、鼻炎、咽喉炎、气管炎、肺炎等疾病，严重危害孩子的健康成长。对老人：更易引发老年病，油烟中的脂肪氧化物会引发心血管、脑血管疾病，尤其是老年人长年累月的油烟熏呛，更易患病。 对家庭：油烟入侵呼吸道，可引起食欲减退、心烦、精神不振、疲乏无力等症状；医学上称为“油烟综合症“。油烟主要成分丙烯醛对眼、鼻、咽喉黏膜有强烈的刺激，可引起慢性角膜炎、鼻炎、咽喉炎、气管炎、肺炎等疾病，另外油烟中有 74 种化学物质，能使细胞发生变化，导致不育成为“家庭杀手“。厨房被油烟熏的脏兮兮、擦洗厨房成了极大的负担，一身的油烟味难闻
11、死了。最好方法是去除油烟。1.2 油烟机、发展及评定抽油烟机简介毕3抽油烟机又称吸油烟机，是一种净化厨房环境的厨房电器。它安装在厨房炉灶上方，能将炉灶燃烧的废物和烹饪过程中产生的对人体有害的油烟迅速抽走，排出室外，减少污染，净化空气，并有防毒、防爆的安全保障作用。抽油烟机已成为现代家庭必不可少的厨房设备。抽油烟机进入中国普通家庭厨房的时间还不是很长。早期的家庭厨房排烟工作都是由排风扇来完成的。排风扇虽然能排除掉厨房中的大部分油烟，但是它却无力解决烹饪中产生的油烟对整个厨房污染。烹饪中产生的油烟含有很多对人体有害的物质，如果人长期在充满油烟的房间内工作，可导致很多疾病的发生。 对于中国人来说，膳
12、食结构与西方人不同，所以厨房中从厨具的品种、样式到布置，都与西方国家都有很大的不同。中国是一个讲究美食的国度，在食品加工中，煎、炒、烹、炸占有很大的比例，因此中式厨房中的油烟很大，容易使厨房环境变得油腻而不好清洗，所以抽油烟机就成了改变厨房环境的一个“有力武器”。它改变了厨房的大环境，减少油烟对厨房环境和人体健康造成伤害。抽油烟机可谓是厨房的“肺”。 抽油烟机历史中国第一台抽油烟机是我国商务部在德国慕尼黑商品博览会上引进由帅康生产，当时引进的是技术和产品的外观。但没有结合中国人的自己的烹饪方式生产。外国家庭烹饪主要强调保持蔬菜的营养和原汁原味，基本采用蒸煮煎炸烹饪技巧不会产生多大的油烟。而中国
13、人强调的猛火爆炒会产生大量的油烟。抽烟烟机是利用热气上升的原理设计。 通过油网过滤但不达到 100%过滤油烟。一、我国吸油烟机发展的历史沿革在二十世纪七十年代末期，我国五金行业内的科技情报工作者根据掌握的国外信息就提出了在我国开发吸油烟机的建议。限于当时各方面条件的制约，国内无一厂家开发这种产品。直到 1984 年 7 月，上海桅灯厂根据掌握的实物情报（台湾产吸油烟机样机）试制成功了我国第一台外排式吸油烟机，同年 12 月投入生产，当年产量为 629 台。上海成为我国最早开发和生产吸油烟机的地区。毕3杭州铰链厂也曾在 1984 年开始试制吸油烟机，但当年未投入生产，也是最早开发和生产吸油烟机的
14、厂家之一。1985 年，深圳沙头角粤海家电五金总厂、上海航海仪器厂、哈尔滨不锈钢制品厂、哈尔滨市炬光制灯厂、广州五金工具厂、武汉日用五金研究所等单位也开始试制吸油烟，但只有哈尔滨不锈钢制品厂当年投产。这样，1985 年正式投产的有上海桅灯厂、杭州铰链厂、哈尔滨不锈钢制品厂，共计生产 15900 台，应该说是我国吸油烟机开始投入批量生产的第一年。1986 年，杭州余杭红星五金厂（即现在的老板牌吸油机的诞生地），北京厨房设备厂、大连电风扇厂、上海新峰家用五金厂、东海微电机厂、广州洗衣机厂、广东开平三埠家用电器一厂等厂家也争相加入到开发吸油烟机的行列，但当年未投入批量生产。实际上，1986 年只有
15、6 家企业批量生产，总计年产量为 10.26 万台，但发展势头之猛可见一斑。1987 年，我国吸油烟机生产企业一跃发展到 52 家，年产量也增加到 37.4 万台。其中，广东省产量比 1986 年增长 7 倍，上海产量比 1986 年增长 10.3 倍，哈尔滨产量增长 1.9 倍。1988 年，我国吸油烟生产企业发展到 76 家，年产量达 134.81 万台。1989 年，仅上半年我国吸油烟机产量就达到 86.1 万台。但六月份之后，受国家经济形势的影响，吸油烟机的生产销售出现了突然下滑的局面。但是，吸油烟机的发展并未因此因而止步，重点生产企业转而调整产品结构，改进产品质量，从而促进了吸油烟机
16、产品质量和功能的完善和提高。1990 年，据对 31 个主要生产吸油烟机厂家的统计，年产量为 152.2 万台，据称，全国吸油烟机在 1990 年的产量约为 400 万台。1991 年，仅据重点吸油烟机生产企业计划产量统计，为 302 万台，实际产量应该突破 400 万台大关。 选择抽油烟机首先要选择排烟率高的。厨房油烟对人体的呼吸系统会产生伤害，有资料显示，我国因呼吸系统疾病而死亡者占各类死亡原因的首位，煤烟型氟中毒，砷中毕3毒已成为某些地区居民的地方病。安装抽油烟机的目的就是为了在烹饪中抽走油烟，减少室内污染，因此在选择机型时首先就要选择排烟效率高的。 其次，要选择负压大的。因为抽油烟机的
17、负压越大，吸烟能力越强。如您所述，目前市场上的抽油烟机分为平板式、半深型、深型和柜式等类型，它们因结构的不同产生的“负压区”也不同，大多数深型抽油烟机的负压区域约为 0.14立方米，其排烟效率为 60左右，柜式抽油烟机的负压区域约为 0.32 立方米，排烟效率大于 95。但由于柜式油烟机采用了三面封闭的形式，所以在外观上没有吊挂式显得豪华。 要选择各项技术指标符合国家标准的。目前全国生产抽油烟机的厂家 400 余家，其中有些是十几个人组成的小作坊式的生产厂，一些产品没有经过国家权威部门认证。因此消费者在选择时一定要注意选择产品质量有保证的产品。 抽油烟机分类分为三种：一是中式烟机，二是欧式烟机
18、，三是侧吸式。中式烟机主要分为老式浅深吸式抽油烟机，尤其是浅吸式为主要淘汰的对象。就是普通排气扇，是直接把油烟排到室外。深吸式烟机最大的问题是占用空间，噪音大，容易碰头，滴油 油烟抽不干净，使用寿命短，清洗不方便，对环境污染大。品牌众多二种是欧式烟机，利用多层油网过滤5-7 层，增加电机功率以达到最佳效果，一般功率都在 300 瓦以上。特点是：外观漂亮，价格昂贵，费电。油网清洗不方便，容易碰头，滴油。以老板方太为代表三是侧吸式油烟净化器。利用空气动力学和流体力学设计，先利用表面的油烟分离板把油烟分离再排出干净空气的原理。它的特点是抽油烟效果好抽油烟效果都在 99%以上。不滴油不碰头，隐藏在橱柜
19、里与橱柜融为一体，不占空间。电机不粘油使用寿命长，清洗方便。省电一般在 160 瓦。油烟不通过呼吸区保证主妇的身体健康。排出干净空气不污染环境。 抽油烟机评定评定油烟机的好坏应有以下四个标准： 毕31、能否把厨房油烟完全抽干净 2、能否把油和烟分离，让风机得到有效的保护 3、清洗是否轻松方便 4、是否省电并长期保持超强功效 用上面四个标准来审视传统抽油烟机自然就知道了这么多年来抽油烟机行业无法让人满意的原因了。 第一，传统抽油烟机都是吊顶设计，安装高度一般在 700mm 左右，而其主流机型的风机功率大都在 200250W 之间，故其有效抽吸半径大致在 400mm 左右，因而锅面完全在它的风机抽
20、吸范围之外，这样油烟从锅面一产生自然就会四处漫延。要想抽干净，从空气功力学的原理上讲，它只有把高度降下来，让其抽吸的有效半径将锅面覆盖住，自然也可实现 99%的抽吸效果，但这显然又无法炒菜了，仔细剖析后不难发现，这种吊顶式设计就是传统烟机抽不干净的根本原因。 第二，传统油烟机在油烟过滤方面，都是采用滤油网方式。有一层、二层或多层，滤孔有方形、菱形、圆形等，目的是寄希望通过滤网把油烟挡住，但从这么多年的使用情况来看，这种解决方案的效果非常差，有一著名品牌宣传资料就坦诚告之：滤网即便小到 0.01 平方厘米时，仍有 37%的油烟挡不住，而现在市面多数烟机的滤网孔均在 0.04 平方厘米左右，因而几
21、乎就是直接排放了，其结果就是污染烟机内壁，造成风机叶轮大量不均匀积油，风机转动失去动平衡，故而抽吸效果自然就越来越差，其机械噪音也就越来越大。总之没有有效的净化功能是传统烟机功效快速下降直第三：由于其吊顶设计的缺陷及欠缺有效的净化手段，为保证短期内的抽吸效果，其功率一般都较高（主流机型均在 200W250W 之间），显然非常耗电。 第三，由于没有有效的净化手段，致使风机及机器内腔大量积油，清洗非常困难，一般需要专业人员才能完成，有时清洗后效果反而更差，费时又费力。 反观火能环保抽油烟机（油烟净化机），由于采用了专利的弧形简约外观设计及旋流技术，侧面进风，低位安装，巧妙地在不占用用户炒菜操作空间
22、的前提下，将进风口大大降低，只抽油烟，不抽火苗，经广州日用电器检测所抽样签定，毕3实现了 99%的抽吸效果，同时专利的线型双面旋流分离器经二次油烟分离实现了90.5%的净化效果，从而风机得到有效保护，整机寿命自然大大延长（一般是传统烟机的两倍），高效节能，整机功耗大大降低，最大功率为 180W（弱档只有120W）比传统烟机省电 20-30%，为此已获得“中国节能产品认证证书”。并且机器内壁及风机无需拆洗，左右分离器可方便的取下，清洗工作普通家庭人员都可胜任，方方便便，轻松自如 中国抽油烟机行业中国抽油烟机行业经过 20 多年的发展，已成为一个较成熟的产业。与其他家电产品相比较，这一产业处于一个
23、相对激烈的竞争环境里，以珠江三角洲和长江三角洲为代表的各大抽油烟机生产企业占据了国内抽油烟机市场上的主要份额。2006 年 1-12 月全国抽油烟机累计产量为 10,898,703 台，与 2005 年同期相比增长了 45.74%。2007 年 1-12 月中国抽油烟机企业继续保持稳定的增长势头，2007 年 1-12 月全国抽油烟机累计产量为 10,898,703 台，与 2006 年同期相比增长了 45.74%。2008 年上半年，尽管受到雪灾、地震、洪涝等自然灾害影响，但我国抽油烟机市场仍然出现了价格、销量双双上涨的形势。 中国抽油烟机工业在发展的同时，一些问题也日益显露出来。特别是抽油
24、烟机行业标准不规范，科研开发能力弱，技术提升缓慢，环保能效低，安全问题和污染问题严重等制约了行业的进一步发展和品质的提高。因此，中国抽油烟机企业必须抓住新的发展形势，加大科技创新，提高技术含量，加强售后服务水平，打造有效推广策略，对抽油烟机行业的国家标准进行统一规划，注重环保要求，这也是行业未来发展的必然选择。而在全球金融危机和经济增速放缓的背景下，小家电却在整体增速下滑的国内家电业中独树一帜。08 年国内从事小家电的企业前三季度销售额均出现大幅增长。 毕3第二章系统结构与原理系统分为检测部分和控制部分（如图 2.1） ，检测部分为键盘输入、烟雾检测、煤气检测三部分，单片机控制电路由 AT89
25、C51 单片机、抽油烟机开关电路、声音报警、定时显示四部分组成，其中当抽油烟机启动时，自动照明电路才有效，为保证单片机正常工作，设有看门狗芯片监测电源稳定及程序是否正常执行。图 2.1 系统原理图单片机通过对监测信号的实时采集，对温度高、污染大的烟气采用热敏电阻监测，而温度低但危险大的燃气采用气敏传感器监测，当厨房的右眼或可燃有害气体达到一定浓度的值时，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，吸油烟机迅速将有害气体抽走，本设计并设有定时功能，可对抽油烟机进行工作时长的设定，从而实现智能化吸油烟功能。本设计同时设有手动开关，在手动运行下，其功能和普通油烟机一样，可认为的要求开启
26、或关闭，担当煤气泄漏时，不论在自动还是手动运行情况下，抽油烟机会立即启动，并伴随声音报警。按键输入煤气检测烟雾检测看门狗AT89C51抽油烟机开/关声音报警定时显示自动照明毕3第三章 硬件设计与计算3.1 检测电路设计3.1.1 煤气检测1 对气敏元件的选择对煤气检测选用气敏电阻，气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。目前国产的气敏元件有 2 种。一种是直热式，加热丝和测量电极一同烧结在金属氧化物半导体管芯内；另一种是旁热式，这种气敏元件以陶瓷管为基底，管内穿加热丝，管外侧有两个测量极，测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成
27、。另外半导体气敏元件有 N 型和 P 型之分。N 型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小；P 型阻值随气体浓度的增大而增大。本设计用 SnO2(MQ-2 气体传感器)气敏元件，它是由 0.1-10um 的晶体集合而成，这种晶体是作为 N 型半导体而工作的。在正常情况下，是出于氧离子缺位的状态。当遇到离解能较小且易于失去电子的可燃性气体分子时，电子从气体分子向半导体迁移，半导体的载流子浓度增加，因此电导率增加。而对于 P 型半导体来说，它的品格是阳离子缺位状态，当遇到可燃性气体时其电导率则减小。SnO2在温室下虽能吸附气体，但其电导率变化不大。但当温度增加后，电导率就发生较大的变化，因此气敏元件在
28、使用时需要加温。封装好的气敏元件有 6 只针状管脚，其中 4 个用于信号取出，2 个用于提供加热电流。毕3MQ-2 气敏元件的结构外形及测量电路如图 3.1 所示：MQ-2 气体传感器标准工作条件：Vc 回路电压15V AC or DCVH 加热电压 5.0V0.2V AC or DCRL 负载电阻可调RH 加热电阻 313 温室PH 加热功耗900mWRs 敏感体表面电阻 3K-30K（1000ppm 异丁烷）探测浓度范围：100ppm-1000ppm 液化气和丙烷300ppm-5000ppm 丁烷5000ppm-20000ppm 甲烷300ppm-5000ppm 氢气标准工作条件温度：20
29、2 Vc：5.0V0.1V相对湿度：65%5% Vh：5.0V0.1V响应时间约为 10 秒，恢复时间约为 30 秒60 秒。MQ-2 放置一段时间后，再通电使用时，阻值是先下降，然后又上升，通电大毕3约 10 分钟后（叫初期稳定时间） ，才能稳定到与气氛状态相应的阻值。为了避免通电开始时的误报动作，本设计在单片机内部特别设置十几分钟的延迟电路。2 煤气检测电路MQ-2 型气敏元件对不同种类、不同浓度的气体有不同的电阻值，因此，在使用此类型气敏元件时，灵敏度的调整是很重要的。本设计中 RP2 为灵敏度调整电阻。本设计煤气检测原理图（图 3.2）：当空气中不含有煤气或煤气含量低于设定值时，MQ-
30、2 电阻值很大，使得 RP2 上的分压很小，进入 74LS04 的电压为低电平，因此单片机中断入口的输入信号一直保持为高电平，不能触发单片机中断服务程序。当空气中煤气含量超过预警值时，MQ-2 电阻减小，负载 RP2 上分压变大，74LS04 输入由低电平变为高电平，经反向后，单片机 INT0 口得到一下将沿，进入中断服务程序，抽油烟机启动并报警。3.1.2 油烟检测对油烟蒸气的检测选用热敏电阻，热敏电阻的主要特点是：（1）灵敏度较毕3高，其电阻温度系数要比金属打 10100 倍以上，能检测出 10-6的温度变化；（2）工作温度范围宽，常温器件适用于-55315；（3）体积小，能够测量其他温度
31、计无法测量的空隙、腔内及生物体内血管的温度；（4）使用方便，电阻值可在 0.1100K 间任意选择；（5）易加工成复杂的形状，可大批量生产；（6）稳定性好、过载能力强。1 热敏电阻的选择热敏电阻分三类：在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻PTC（Positive Temperature Coeff1Cient） ，随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻 NTC（Negative Temperature Coeff1Cient） ，具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小的临界温度热敏电阻 CTR（Critical Temperature Res
32、istor）,具有很大的负温度系数。本设计选用 NTC 负温度系数热敏电阻，它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和空穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低，NTC 热敏电阻器在室温下的变化范围在 1001000000欧姆，温度系数-2%-6.5%。NTC 热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。电阻值和温度变化的关系式为：在温度 T（）时的 NTC 热敏电阻阻值。根据国际规定，额定零功率
33、电阻值时 NTC 热敏电阻在基准温度 25时测得的电阻值 R25。RN：在额定温度 TN（K）时的 NTC 热敏电阻阻值。T：为（）+273.15，规定温度（K） 。B：NTC 热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。毕3Exp：以自然数 e 为底的指数（e=2.71828） 。2 油烟检测电路设计负温热敏电阻选型：NTC-MF5A其参数为：R25：10K1%，热敏指数：B25/50:39501%设 45为抽油烟机的最低启动温度，由 进行计算：R45=4.35K调节 RP1 的电阻值为 4.35K，当空气中油烟蒸汽含量较低时，空气温度偏低，热敏电阻 RTRP1，R6、R7 上获得的分压 Vr6Vr7
34、，因此 IN+IN-，电压比较器 LM324 输出低电平，热敏电阻阻值较大。当空气中含有大量油烟蒸汽式，温宿随之升高，NTC-MF5A 电阻率增大，当热敏电阻的温度超过 45时，RTRP1，IN+IN-，LM324 由低电平变为高电平，经 74LS04 反向后，单片机 P0.2 口得到低电平，然后被单片机检测到，进入相应的子函数。电极启动后每隔约 120 秒进行一次温度检测，以免继电器频繁通断。毕33.1.3 按键输入1 按键说明键盘输入采用中断扫描方式，可以节省 CPU 大量时间，这种办法的实质是，当没有键入操作时，CPU 不对键盘进行扫描，以节省大量的时间对系统进行监控和数据处理，一旦键盘
35、输入，即可向 CPU 申请中断，CPU 响应中断后，立刻转到中断服务程序，对键盘进行扫描，判别键盘上闭合键的键号，并作相应的处理。该系统键盘采用开关式键盘，也称线性键盘，各键时相互独立的，当某个键按下时，该键所对应的口线的电位就有高电平变为低电平，CPU 访问并查询所有接键口线，即可识别是哪一个键按下。各功能键设置如表 3.1：表 3.1 功能键说明S1 S2 S3 S4 S5 S6手动开/关 +10 定时 -10 自动运行 取消报警毕3各功能键介绍：定时：键入此键，单片机开启定时功能默认定时时间为 40 分钟。+10/-10：定时辅助键，通过加减 10 分钟确定自己要定的时长。手动开/关：认
36、为的对抽油烟机开动或关闭。自动运行：系统自动检测煤气和烟气，并作相应的控制。取消报警：取消煤气泄漏报警。另外设 S7 为系统复位键。按键都是利用机械触点的合、断作用来实现信息输入的。当按键开关的触点自合或断开到其稳定状态，会产生一个短暂的抖动和弹跳，这是机械式开关的一个共同性问题，抖动时间的长短，与开关的机械特性有关，一般为 5-20ms，为了避免单片机多次处理按键的一次闭合，仅作一个按键输入出路，必须消除抖动干扰。有键按下通常去抖动干扰可以采用硬件方法，也可采用软件延时的方法。通常在按键较少的情况下采用硬件方法，当按键数目较多时则常采用软件延时的方法来消除干扰。硬件方法是通过如滤波电器、双稳
37、态电路等实现。软件方法是在检测到有键按下时，执行一个 10ms 的延时程序后再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态，从而消除了抖动干扰。2 按键接口电路如图 3.4 所示，没有键按下时，P10P15 口输入均为 1，同时经八输入与非门（74LS30 本设计只用六个口）及反相器，输出一高电平到 51 单片机的/INT1引脚，此时不申请中断。一旦有键按下，则低电平通过按键输入到 P10P15 的某一口，同时经八输入与非门输入到/INT1 引脚，从而使/INT1 有效，向 51 申请中断，51 响应后，立即转至中断服务程序，查出键号，进一步做相应处理。这样可以
38、节省大量的空间扫描时间，进而提高计算机的工作效率。毕33.1.4 系统自动复位电路DS1232 是一个具有看门狗功能的电源检测芯片，在电源上电、断电、电压瞬间下降和死机时都会输出一个复位脉冲，十分适合做为单片机的复位信号。主要有以下特点：具有看门狗功能，可以防止单片机系统死机：贴片式 8 脚封装（如图 3.5）：输入给看门狗的脉冲时间间隔可以设置；具有 5%或 10%的两种电源检测精度。芯片内含温度补偿电路，DS1232 的引脚逻辑如图所示。对所有引脚定义如下：毕3/PBRST-引脚 1，复位键连接引脚，直接连接复位键；TD-引脚 2，看门狗定时器延时设置。如果连接到地，输入给看门狗的脉冲间隔
39、不得大于 150ms；如果不连接，脉冲间隔不得大于 600ms；如果连接到电源，脉冲间隔不得大于 1.2s；OL-引脚 3 ，选择 5%或 10%的电源检测精度。如果这个引脚连接到地，当电源下降到 4.75V 时芯片才输出一个复位脉冲；GND-引脚 4，底线；RST-引脚 5，复位高脉冲输出引脚；/RST-引脚 6，复位低脉冲输出引脚；/ST-引脚 7，看门狗脉冲输入，低脉冲有效；VCC-引脚 8，5V 电源。芯片 DS1232 在系统工作时，必须不间断的给引脚 7 输入一个脉冲系列，这个脉冲的时间间隔由引脚 2 设定，如果脉冲间隔大于引脚 2 的设定，芯片将输出一个复位脉冲使单片机复位。一般
40、将这个功能称为看门狗，将输入给看门狗的一系列脉冲称为“喂狗” 。这个功能可以防止单片机系列死机，是非常有用的。图 3.6 时 DS1232 与单片机连接的原理图，其中 TD 连接到 5V 电源，因此输入给看门狗的脉冲间隔不可以超过 1.2 秒；TOL 连接到地，因此电源电压下降到4.75V 时就会引起 DS1232 输出复位脉冲；把 51 单片机的 P0.3 引脚连接到DS1232 的/ST，程序中必须从 P0.3 引脚输出一个脉冲系列到/ST，否则将引起系统复位。毕33.2 主控制电路设计3.2.1 AT89C51AT89C51 是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM-
41、Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，外形及引脚排列如图 3.7 所示。毕3图 3.7 AT89C51 引脚图（1）特征：与 MCS-51 兼容 1 4K 字节可编程闪烁存储器 2寿命：1000 写/擦循环 3 数据保留时间：10 年 4三级程序存储器锁定 5 1288 位内部 RAM 632 可编程 I/O 线 7 两个 16 位定时器/计数器 85 个中断源 9 可编
42、程串行通道10低功耗的闲置和掉电模式11 片内振荡器和时钟电路12全静态工作：0Hz-24MHz13（2）管脚（图 3.7）说明：VCC：供电电压；GND：接地；P0 口：P0 为一个 8 位漏极开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P1 能够用于外部程序数存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FLASH 编程中，P0 口作为原码输入口，毕3当 FLASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流
43、。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口：P2 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器能接收输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入，并因此作为输入时，P2 口的管脚被尾部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出四肢的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器
44、进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容，P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚时 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，他们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。/PSEN：外部程序存储器的宣统信号。在由外部程序存储器取指期间，每隔机器周期
45、两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两侧有效地/PSEN 信号将不出现。/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。毕3(3)振荡器特点：XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入、输出。3.2.2 对油烟机的开关控制1 SSR 固态继电器的介绍单片机控制电机的开关通过 SSR 系列固态继电器，SSR 成功地实现了弱信号对强点的控制。第一种方法在固态继电器的控制输入端增加一级积分电路或者增加一个定时器，对控制
46、信号进行延时。选择的固态继电器是应该选择 DCDC 型的，220 伏交流电先经过整流，滤波电路得到所需的直流电（实际应该没有那么大，可能还需要升压电路）供给固态继电器，这样在通电后，需要经过设定的延时时间后，才能在负载上得到所需要的电压。在延时过程中，负载上的电压为零。第二种方法用同样的固态继电器，不过在积分电路与固态继电器之间增加放大电路，经积分过程中的电压转化为门极控制信号的导通角，从而控制输出的电压。此种情况下，从延时开始到延时结束，输出电压从 0 增加到 320 伏。 固态继电器因为没有机械触点以及其他机械部件，因此它的可靠性非常高，寿命长，在通与断的瞬间不会产生电火花、更没有噪声，其
47、开关速度相当快、工作频率也相当高。又因该种继电器的输入与输出间采用光耦合器，因此又具有良好的抗干扰性能。固态继电器另一个特点是驱动电压、电流很小，也就是给输入端一个很小的信号，就能完成对系统的控制。因此可由 TTL、CMOS 等数字电路直接驱动。所以被广泛应用于数字程控装置、数据处理系统的终端装置，以及其他各种自动控制系统。固态继电器另一个特点是驱动电压、电流很小，也就是给输入端一个很小的信号，就能完成对系统的控制。因此可由 TTL、CMOS 等数字电路直接驱动。所以被广泛应用于数字程控装置、数据处理系统的终端装置，以及其他各种自动控制毕3系统。(2)固态继电器的类型 按其所控制的负载电源进行
48、区分有交流固态继电器 (AC-SSR)和百流田态继电器 (DC-SSR)。交流固态继电器能够控制交流负载电源的接通与断开，其输出开关器件多为双向晶闸管。直流固态继电器能够控制直流负载电源的接通与断开，其输出开关器件多为大功率晶闸管。2 SSR 系列固态继电器选型品牌：FUCHS/福斯货号:SSR-10DA(1)产品特点：双向可控硅输出，零电压开启，零电流关断； 1输入回路与输出回路之间光隔离； 2输入端-输出端之间隔离耐压 2500V； 3100%负载电流老化试验，通过欧共体 CE 认证，国际 ISO9000 认证，国内 3C 4认证。SSR-10DA 技术参数（如表 3.2）:表 3.2 S
49、SR-10DA 技术参数及内部结构图控制方式 直流控交流（DC-AC）负载电流 10A负载电压 24-380VAC控制电压 3-32VDC控制电流 DC:3-25mA通态漏电流 2mA通态降压 1.5VAC断态时间 10ms介质耐压 2500VAC绝缘电阻 500M/500VDC环境温度 -30- +75安装方式 螺栓固定工作指示 LED毕33 单片机对抽油烟机的控制单片机对点击控制如图 3.8 所示，单片机通过 PO.O 外接一反相器控制固态继电器发光二极管的闭合，控制点击的启动与关闭。当 PO.O 输出低电平时，固态继电器 SSR-10DA 内部的发光二极管通电变亮，触发导通右侧的光控晶闸管，形成电机启动的闭合回路，抽油烟机启动，当 PO.O 输出为高电平时，发光二极管不发光，固态继电器 SSR-10DA 不能触发导通，无法形成电机启动的闭合回路，抽油烟机关闭。图 3.8 电机控制电路3.2.3 自动照明控制1 光敏电阻介绍光敏电阻又称光导管，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入
