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基于单片机的智能节能型抽油烟机的设计作者：梅宇轩来源：《科技传播》 2018年第23期摘要随着科学技术以及经济的发展，人们的生活水平有了很大的提高，更加关心吃住方面的安全健康问题。
在厨房内，抽油烟机已然成为了必不可少的厨具，发挥的作用也可想而知，但是在另一方面，抽油烟机功率是很大的，在方便人们做饭的同时，依然也耗费了大量的电能，虽然现在已经出现了可以调节升降高度的抽油烟机，但是依然不能从根本上解决其巨大的耗能问题。
因此需要一款新型的抽油烟机来解决这方面的问题，本设计就是在这样的背景之下产生的。
本设计通过烟雾传感器检测油烟的浓度，并且将该信息传递给单片机，单片机通过电机驱动来调节抽油烟机内电机的功率，以此在不影响抽油烟机正常工作的情况下，尽最大的可能降低电能的损耗。
经过一系列的论证，本设计是合理的。
关键词单片机；抽油烟机；节能中图分类号 TN4 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）224-0107-02随着科学技术以及经济的发展进步，尤其是这几十年来，中国得到了很快速的发展，无论是在工业、教育还是在日常生活方面。
仅仅是在20 年之前，在农村家家拾柴烧火还是非常普遍的事情，但也仅仅是在几年之后，这种现象就一去不复返了，都开始使用煤球了。
有的地方使用煤气灶也变得不很稀奇。
近几年来，各种智能家居电器变得普及起来，包括电磁炉、微波炉等，人们的生活也变得方便快捷。
目前在城市里边，大部分家庭里边都采用天然气作为能源烧水做饭，不仅省时省力而且还清洁卫生。
在这些能源以及锅具都已经普遍使用的情况下，各种辅助性的厨具也在进行着发展革新，甚至智能厨具都开始要进入市场了。
之前的老式的厨房，墙面都会有发黑或者发黄的现象，这些都是烟熏留下的痕迹，总是给人留下很不好的印象。
现在的厨房虽然很少出现烧柴的情况，但是在做饭时候难免会出现油烟的情况，日积月累，依然会影响到卫生状况。
所以，现在几乎家家户户都配备的有抽油烟机，这样在很大程度上解决了做饭时候出现油烟的问题。
本科结业设计（论文）令狐采学基于单片机的抽油烟机控制及净化系统设计学院电子信息工程学院专业电气工程及其自动化年级班别级2班学号40103学生姓名杨能指导教师刘鹏3月26日目录1 前言 (1)1.1 本课题研究布景和意义 (1)1.2 本课题研究任务 (3)2 系统总体设计计划 (4)2.1 本课题设计思路 (4)2.2 系统各模块计划选择和论证 (6)2.2.1 温度检测模块计划论证 (6)2.2.2 气体检测模块计划论证 (6)2.2.3 油烟净化模块计划论证 (7)2.2.4 显示模块计划论证 (9)3 系统硬件电路设计 (10)3.1 单片机最小系统设计 (10)3.2 电源电路设计 (10)3.3 油烟温度检测电路设计 (11)3.4 油烟和煤气浓度检测电路设计 (12)3.5 显示、按键和报警电路设计 (13)4 系统软件设计 (16)4.1 软件设计思想 (16)4.2 油烟温度检测法度设计 (17)4.3 油烟和煤气浓度检测法度设计 (19)4.4 显示、按键和报警法度设计 (20)5 系统调试 (23)5.1 硬件调试 (23)5.2 软件调试 (23)参考文献 (24)附录 (25)基于单片机的抽油烟机控制及净化系统设计摘要中国目前年夜大都家庭装置的抽油烟机只能手动操纵，抽油烟效果也其实不是特别好，这与它们的外形设计和内部构造都有一定关系，并且它们年夜大都是直接将油烟排到室外，不但污染环境，一段时间后还会使邻近的墙壁等笼盖上一层厚厚的油烟。
本设计对温度高、污染年夜的油烟使用DS18B20数字温度传感器检测，对温度低、危险系数年夜的天然气使用气敏传感器检测。
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，单片机经阐发后使相关法度运行，从而使机电启动开始抽油烟并同时爆发声音报警。
它还具有按时的功能，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含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仔细阐发，包含控制主法度、油烟温度检测子法度、油烟和煤气浓度检测子法度、显示子法度、中断按键扫描子法度、中断报警办事子法度，通过这些法度即可实现抽油烟机的智能化控制。
基于MSP430的抽油烟机控制系统设计
孙冬娇;张闯;夏江涛
【期刊名称】《机械与电子》
【年(卷),期】2013(000)010
【摘要】应用单片机技术,设计了抽油烟机控制系统,给出了控制系统的方案设计,实现了抽油烟机的各项控制功能.硬件系统分为主控制板、传感电路板和键盘显示板等部分,采用I/O口管脚复用技术、传感器技术和键盘扫描技术以及电源保护等技术,有效地提高了系统的性价比及功能性.系统设计合理,实现了抽油烟机风速和挡位的控制与转换,并实现了温度、有害气体的实时监测报警功能.
【总页数】4页(P47-50)
【作者】孙冬娇;张闯;夏江涛
【作者单位】南京信息工程大学,江苏南京210044;江苏省气象传感网技术工程中心,江苏南京210044;南京信息工程大学,江苏南京210044;江苏省气象传感网技术工程中心,江苏南京210044;南京信息工程大学,江苏南京210044
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
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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油烟气温度高,而泄露的天然气温度低的特点，采取不同的传感器件，即对温度高、污染大的烟气采用数字温度传感器检测,而温度低但危险较大的天然气采用气敏传感器检测，当厨房的油烟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，油烟机迅速将有害气体抽走.本设计有定时功能,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按键输入模块，对油烟燃气温度、浓度的检测模块，显示模块，执行电路模块，声音报警模块等，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.还分析了饮食业油烟污染的危害和油烟净化设备的现状，还附带了油烟净化系统。
油烟净化系统的设计是通过对油烟的流量以及压力的检测，通过压力传感器来检测油烟的进口和出口的浓度，通过检测装置把这个浓度的差反馈给电气控制装置，有电气控制装置来控制风机和油烟净化设备，达到净化的效果。
本设计的抽油烟机控制系统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,便于操作等特点。
而本设计的油烟净化系统核心主要靠旋流净化设备产生的高速旋流,使油烟、废气、异味吸排更彻底，油烟净化率更高。
关键词：单片机,油烟机，检测,自动控制，油烟净化ABSTRACTThis design not only have the basic switching function of the hood and kitchen fumes generated in the process of cooking temperature and high and the gas leak of low temperature characteristic， take different sensors， namely to high temperature，pollution large flue gas using a digital temperature sensor detection, while the temperature is low but greater risk of natural gas using gas sensor detection, when the kitchen fumes or flammable harmful gases reach a certain concentration of value by the sensor into the single chip microcomputer analysis, make motor circuit automatically start and sound alarm， range hood promptly siphoned of harmful gases. This design has a timer function, long setting in the work on the range hood. The hardware part of the paper design of the range hood of the key input module， the lampblack， the concentration of gas temperature detection module， display module, the implementation of the circuit module， sound alarm module, the system software part mainly in each module process has made the detailed analysis, the fumes from the gas temperature， the concentration of the detection module， a detailed analysis, the main program control, interrupt key scanning routines，display routines，interrupt the alarm service program， in order to achieve the range hood automatic control functions. Also analyzed the status of cooking fume pollution hazards and smoke purification equipment， and also comes with a fume purification system。
简易⾃动油烟机控制系统毕业设计完全版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，⽽泄漏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传感器检测，当厨房的油烟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，可对抽烟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，便于操作等特点。
关键词：单⽚机AT89C51，抽油烟机，检测，⾃动控制⽬录摘要............................................................ I ABSTRACT.................................... 错误！未定义书签。
第1章绪论.. (1)1.1抽油烟机 (1)1.2 研究意义 (1)1.3 国内现状 (2)第2章系统原理及组成 (3)第3章检测电路设计 (4)3.1 煤⽓检测 (4)3.1.1对⽓敏元件的选择 (4)3.1.2 煤⽓检测电路 (5)3.2 油烟蒸汽检测 (6)3.2.1热敏电阻的选择 (6)3.2.2油烟监测电路分析 (7)3.4 按键输⼊ (8)3.4.1 按键说明 (8)3.4.2 按键接⼝电路 (9)3.5 系统⾃动复位电路 (10)第4章主控制电路设计 (12)4.1 AT89C51简介 (12)4.2 对抽油烟机的开关控制 (14)4.2.1 SSR固态继电器的介绍 (14)4.2.2 SSR系列固态继电器选型 (15)4.2.3 单⽚机对抽油烟机的控制 (15)4.3 ⾃动照明控制 (16)4.3.1 光敏电阻介绍 (16)4.3.2光敏电阻的选型及电路连接图 (16)4.4 定时显⽰电路 (18)4.4.1 LED数码显⽰器概述 (18)4.4.2 LED数码显⽰器的接法 (18)4.4.3 数码管显⽰电路 (19)4.5 报警电路 (19)第5章程序设计 (21)5.1 主程序的设计 (21)5.2 中断键盘扫描 (22)5.3 LED显⽰⼦程序 (23)5.4 INT1中断报警服务程序 (24)第6章结论.................................... 错误！未定义书签。
目录摘要.............................................................第一章绪论.......................................................油烟的危害...............................................油烟机、评定............................................第二章系统结构与原理............................................. 第三章硬件设计与计算.............................................检测电路设计............................................3.1.1 煤气检测...........................................3.1.2 油烟检测...........................................3.1.3 按键输入...........................................3.1.4 系统自动复位电路...................................主控制电路设计..........................................3.2.1 AT89C51............................................3.2.2 对油烟机的开关控制.................................3.2.3自动照明控制.......................................3.2.4定时显示电路.......................................3.2.5报警电路........................................... 第四章软件程序设计...............................................软件设计................................................4.1.1 主程序的设计.......................................4.1.2 中断键盘扫描.......................................4.1.3 LED显示子程序.....................................4.1.4 INTI中断报警服务程序.............................. 第五章结论.......................................................参考文献..........................................................第三章硬件设计与计算检测电路设计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。
本设计用SnO2(MQ-2气体传感器)气敏元件，它是由的晶体集合而成，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。
MQ-2气敏元件的结构外形及测量电路如图所示：图 MQ-2气敏元件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± AC or DC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℃±2℃ Vc：±相对湿度：65%±5% Vh：±响应时间约为10秒，恢复时间约为30秒~60秒。
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）：当空气中不含有煤气或煤气含量低于设定值时，MQ-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，单片机定时器得到一下将沿，进入中断服务程序启动并报警。
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）灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属打10~100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-55℃~315℃；（3）使用方便，电阻值可在~100KΩ间任意选择；（4）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 Resistor）,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，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100~1000000欧姆，温度系数-2%~%。
NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、涌电流。
电阻值和温度变化的关系式为：（3-1）在温度T（Ｋ）时的NTC热敏电阻阻值。
根据国际规定，额定零功率电阻值时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ｔ（℃）+，规定温度（K）。
B：NTC热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。
Exp：以自然数e为底的指数（e=…）。
2 油烟检测电路设计负温热敏电阻选型：NTC-MF5A其参数为：R25℃：10K±1%，热敏指数：B25/50:3950±1%设45℃为抽油烟机的最低启动温度，由进行计算：R45℃=Ω调节RP1的电阻值为Ω，当空气中油烟蒸汽含量较低时，空气温度偏低，热敏电阻RT＞RP1，R6、R7上获得的分压Vr6＜Vr7，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，RT＜RP1，IN+＞IN-，LM324由低电平变为高电平，经74LS04反向后，单片机输出口得到低电平，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。
图油烟检测电路设计主控制电路设计3.2.1 MSP430本设计采用的是MSP430F2274单片机。
MSP430 是德州公司新开发的一类具有16 位总线的带FLASH 的单片机,由于其性价比和集成度高,受到广大技术开发人员的青睐.它采用16 位的总线,外设和内存统一编址,寻址范围可达64K,还可以外扩展存储器.具有统一的中断管理,具有丰富的片上外围模块,片内有精密硬件乘法器、两个16 位定时器、一个14 路的12 位的模数转换器、一个看门狗、4路P 口、16个外部中断、两路USART 通信端口、一个比较器、一个DCO 内部振荡器和两个外部时钟,支持8M 的时钟.由于为FLASH 型,则可以在线对单片机进行调试和下载,且JTAG 口直接和FET(FLASH EMULATION TOOL)的相连,不须另外的仿真工具,方便实用,而且,可以在超低功耗模式下工作,对环境和人体的辐射小,测量结果为100mw 左右的功耗(电流为14mA 左右),可靠性能好,加强电干扰运行不受影响。
在软件方面，MSP430单片机适合C语言开发，具有如下优点：1、可以大大提高软件开发的工作效率；2、可以提高所设计的程序代码的可靠性、可读性和可移植性；3、设计者可以将注意力更多地集中在充分发挥MSP430的功能上。
图 MSP430最小系统示意图（1）特征：①、处理能力强MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。
这些特点保证了可编制出高效率的源程序。
②、运算速度快MSP430 系列单片机能在25MHz晶体的驱动下，实现40ns的指令周期。
16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加运算）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如 FFT 等）。
③、超低功耗MSP430 单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。
首先，MSP430 系列单片机的电源电压采用的是电压。
因而可使其在1MHz 的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165μA左右，RAM 保持模式下的最低功耗只有μA。
其次，独特的时钟系统设计。
在 MSP430 系列中有两个不同的时钟系统：基本时钟系统、锁频环（FLL 和FLL+）时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。
可以只使用一个晶体振荡器（32768Hz），也可以使用两个晶体振荡器。
由系统时钟系统产生 CPU 和各功能所需的时钟。
并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。
由于系统运行时开启的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同。
