全自動抽油煙機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計

1、 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計論文 課 題： 智能抽油煙機(jī)畢業(yè)設(shè)計  姓 名： 學(xué) 號: 專 業(yè)： 班 級： 指 導(dǎo) 教 師： - 1 - 畢業(yè)設(shè)計論文任務(wù)書一、題目智能抽油煙機(jī)畢業(yè)設(shè)計二、指導(dǎo)思想和目的要求利用單片機(jī)實現(xiàn)對抽油煙機(jī)的控制，利用軟件設(shè)計實現(xiàn)對其開關(guān)控制。三、主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計檢測電路，主控制電路，以及軟件設(shè)計。四、進(jìn)度和要求第一、二周：圖書館查相關(guān)資料第三、四周：編寫檢測電路第五、六周：編寫主控制電路及軟件設(shè)計第七周：排版。五、主要參考書及參考資料 微機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社 。學(xué)生 指導(dǎo)教師 系主任 - 1 -摘要本設(shè)計不僅具備油煙機(jī)基本開

2、關(guān)功能，而且還能根據(jù)廚房在燒菜做飯過程中產(chǎn)生的煙氣溫度高，而泄漏的燃?xì)鉁囟鹊偷奶攸c，采取不同的傳感器件，即對溫度高、污染大的煙氣采用熱敏電阻檢測，而溫度低但危險大的燃?xì)獠捎脷饷魝鞲衅鳈z測，當(dāng)廚房的油煙或可燃有害氣體達(dá)到一定濃度的值時，經(jīng)傳感器進(jìn)入單片機(jī)分析，使電機(jī)電路自動啟動并發(fā)出聲音報警，吸油煙機(jī)迅速將有害氣體抽走。本設(shè)計設(shè)有定時功能，可對抽煙煙機(jī)進(jìn)行工作時長的設(shè)定。論文的硬件部分主要設(shè)計了油煙機(jī)的煙氣、燃?xì)鈾z測模塊，按鍵輸入模塊，定時顯示模塊，執(zhí)行電路模塊等，系統(tǒng)軟件部分主要是對各模塊的流程做了詳細(xì)的的分析，控制主程序、中斷按鍵掃描子程序、顯示子程序，中斷報警服務(wù)程序，以此從而實現(xiàn)抽油煙機(jī)

3、自動控制的功能。本次設(shè)計的抽油煙機(jī)主要靠單片機(jī)進(jìn)行控制，通過軟件設(shè)計來自動控制抽油煙機(jī)的開關(guān)，所以相對于普通的抽油煙機(jī)來說，根據(jù)其自動檢測功能，具有靈活性比較好，功耗低，便于操作等特點。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，抽油煙機(jī)，檢測，自動控制目錄摘要2第1章 緒論61.1抽油煙機(jī)61.2 研究意義61.3 國內(nèi)現(xiàn)狀8第2章 系統(tǒng)原理及組成9第3章 檢測電路設(shè)計103.1 煤氣檢測103.1.1對氣敏元件的選擇103.1.2 煤氣檢測電路113.2 油煙蒸汽檢測123.2.1熱敏電阻的選擇123.2.2油煙監(jiān)測電路分析133.3 按鍵輸入143.3.1 按鍵說明143.3.2 按鍵接口電路153.4 系統(tǒng)自動復(fù)

4、位電路15第4章 主控制電路設(shè)計184.1 AT89C51簡介184.2 對抽油煙機(jī)的開關(guān)控制204.2.1 SSR固態(tài)繼電器的介紹204.2.2 SSR系列固態(tài)繼電器選型214.2.3 單片機(jī)對抽油煙機(jī)的控制214.3 自動照明控制224.3.1 光敏電阻介紹224.3.2光敏電阻的選型及電路連接圖224.4 定時顯示電路244.4.1 LED數(shù)碼顯示器概述244.4.2 LED數(shù)碼顯示器的接法244.4.3 數(shù)碼管顯示電路254.5 報警電路26第5章 程序設(shè)計275.1 主程序的設(shè)計275.2 中斷鍵盤掃描285.3 LED顯示子程序295.4 INT1中斷報警服務(wù)程序30第6章 結(jié)論3

5、1致謝32參考文獻(xiàn)33附錄34- 1 -第1章 緒論 1.1抽油煙機(jī)抽油煙機(jī)1又稱吸油煙機(jī)，是一種凈化廚房環(huán)境的廚房電器，安裝在廚房爐灶上方，能將爐灶燃燒的廢物和烹飪過程中產(chǎn)生的對人體有害的油煙迅速抽走，排出室外，減少污染，凈化空氣，同時有防毒、防爆的安全保障作用，抽油煙機(jī)已成為現(xiàn)代家庭必不可少的廚房設(shè)備。抽油煙機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括機(jī)殼，內(nèi)殼，電機(jī)，風(fēng)扇，琴鍵開關(guān)，照明燈，擋光罩，集油罩，集油盒，電源線。(1)機(jī)殼： 包括側(cè)板、頂板和面罩，采用A3冷軋鋼板(有的是不銹鋼板)沖壓焊接而成，表面一般經(jīng)磷化噴塑處理，因而防護(hù)層光亮堅硬，能防霉，防潮防酸和易于擦洗。(2)內(nèi)殼： 在機(jī)殼內(nèi)，ABS塑料注塑而

6、成，內(nèi)有弧形隔板，形成左右對稱的螺旋形內(nèi)室，其內(nèi)經(jīng)剛好與風(fēng)扇保持一定空隙，當(dāng)風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，煙油被抽走，將污油甩到螺旋線的最低點，經(jīng)導(dǎo)油管進(jìn)入儲存在集油盒內(nèi)。(3)電機(jī)： 分左右電機(jī)，是電容起動運轉(zhuǎn)式電動機(jī)。(4)風(fēng)扇： 是抽油煙機(jī)的關(guān)鍵部件，離心式風(fēng)扇安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，用合金鋁板壓鉚合成型。工作原理接通交流電源后，左右電機(jī)帶動左右風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動，風(fēng)扇中心處形成負(fù)壓區(qū)，油煙進(jìn)入負(fù)壓區(qū)后，由于離心力的作用，油煙被加速從風(fēng)扇空隙中排出，再經(jīng)公共排煙口排出機(jī)外。1.2 研究意義 1、理論意義：節(jié)能的重要性節(jié)約1千瓦時電相當(dāng)于節(jié)約0.35千克標(biāo)準(zhǔn)煤，還能保護(hù)我們的生態(tài)環(huán)境。發(fā)1千瓦時電

7、將排放：1.7克煙塵、935克二氧化碳、6.6克二氧化硫、3.7克氮氧化物家庭如何多用低谷電家庭如何多用低谷電？可在低谷時間使用有定時功能的洗衣機(jī)、蓄熱式電熱水器、消毒柜、烘干機(jī)等家電設(shè)備。手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電動剃須刀則可在晚上10點以后充電。浙江省夏季用電的特點隨著我省經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人民生活水平不斷提高及辦公室環(huán)境的改善，夏季空調(diào)用電容量增長迅速。7-8月是浙江省天氣最炎熱的月份，且學(xué)生放假在家，企事業(yè)單位和家庭空調(diào)用電發(fā)生重疊，空調(diào)用電快速增長，使7-8月成為我省全年用電較多的月份。其中每日用電尖峰一般發(fā)生在10：00-11：00。節(jié)約能源是每個人的責(zé)任和義務(wù)人類的生存離不開能源。工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品

8、是改善人類生活品質(zhì)、邁向舒適生活的必需品，它的生產(chǎn)離不開能源；家用電器是改善人們生活環(huán)境必不可少的組成部分，它的運轉(zhuǎn)也離不開能源。然而地球所儲存的能源是有限的，我們不能只考慮當(dāng)代的需求，更要為子孫后代考慮，增強(qiáng)全社會的資源憂患意識和節(jié)約意識，提倡合理用能、節(jié)約用能，這就是“可持續(xù)發(fā)展”的能源消費觀。如何養(yǎng)成節(jié)約用電的好習(xí)慣家庭成員要樹立自覺的節(jié)電意識，在日常工作和生活中養(yǎng)成節(jié)約用電的好習(xí)慣。做到：隨手關(guān)燈，人走關(guān)滅，避免“長明燈”、隨手關(guān)閉不用的電器開關(guān)、家用空調(diào)調(diào)至適當(dāng)?shù)臏囟?、家用電器避免長時間處于待機(jī)狀態(tài)。如何選擇高效節(jié)能的家用空調(diào)首先，要選用能效比高的空調(diào)，能效比是空調(diào)制冷量與制冷功率的

9、比值。其次，要選用變頻空調(diào)，變頻空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速可變，避免了壓縮機(jī)的頻繁啟動，比定速空調(diào)節(jié)電30%。要盡量采用直流變速空調(diào)，它比交流變頻空調(diào)節(jié)電約10%。挑選交流變頻或直流變速空調(diào)時，應(yīng)注意其制冷（制熱）量和使用范圍相匹配。2、現(xiàn)實意義 ：油煙對人體的傷害：對婦女：油煙中含有致癌物苯并芘 ，長時間吸入油煙一是人體組織發(fā)生病變，長期接觸油煙的40-60歲女性患病的比例將增加幾倍。皮膚粗糙有皺紋、掉頭發(fā)、色斑、發(fā)胖 油煙顆粒堵塞皮膚毛孔，導(dǎo)致女性皮膚粗糙干燥、出皺紋、色斑，使人更易發(fā)胖，油煙可損傷體內(nèi)免疫系統(tǒng)，有5年下廚經(jīng)歷，便會有不同程度脫發(fā)。對兒童：對兒童的危害巨大小孩吸入油煙則會引起眼、鼻

10、、呼吸道病變、影響正常的生長發(fā)育，少年兒童正處在長身體的階段，油煙的污染是少年兒童容易患上結(jié)膜炎、鼻炎、咽喉炎、氣管炎、肺炎等疾病，嚴(yán)重危害孩子的健康成長。對老人：更易引發(fā)老年病，油煙中的脂肪氧化物會引發(fā)心血管、腦血管疾病，尤其是老年人長年累月的油煙熏嗆，更易患病。 對家庭：油煙入侵呼吸道，可引起食欲減退、心煩、精神不振、疲乏無力等癥狀；醫(yī)學(xué)上稱為"油煙綜合癥"。油煙主要成分丙烯醛對眼、鼻、咽喉黏膜有強(qiáng)烈的刺激，可引起慢性角膜炎、鼻炎、咽喉炎、氣管炎、肺炎等疾病，另外油煙中有74種化學(xué)物質(zhì)，能使細(xì)胞發(fā)生變化，導(dǎo)致不育成為"家庭殺手"。廚房被油煙熏的臟兮兮

11、、擦洗廚房成了極大的負(fù)擔(dān)，一身的油煙味難聞死了。最好方法是去除油煙。只有盡力去除油煙，才能保衛(wèi)我們生活安全，建造更加美好的生活環(huán)境。人類將會和諧發(fā)展。1.3 國內(nèi)現(xiàn)狀中國抽油煙機(jī)行業(yè)經(jīng)過20多年的發(fā)展，已成為一個較成熟的產(chǎn)業(yè)。與其他家電產(chǎn)品相比較，這一產(chǎn)業(yè)處于一個相對激烈的競爭環(huán)境里，以珠江三角洲和長江三角洲為代表的各大抽油煙機(jī)生產(chǎn)企業(yè)占據(jù)了國內(nèi)抽油煙機(jī)市場上的主要份額。 中國抽油煙機(jī)工業(yè)在發(fā)展的同時，一些問題也日益顯露出來。特別是抽油煙機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范，科研開發(fā)能力弱，技術(shù)提升緩慢，環(huán)保能效低，安全問題和污染問題嚴(yán)重等制約了行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和品質(zhì)的提高。因此，中國抽油煙機(jī)企業(yè)必須抓住新的發(fā)展

12、形勢，加大科技創(chuàng)新，提高技術(shù)含量，加強(qiáng)售后服務(wù)水平，打造有效推廣策略，對抽油煙機(jī)行業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，注重環(huán)保要求，這也是行業(yè)未來發(fā)展的必然選擇。 第2章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理系統(tǒng)分為檢測部分和控制部分(如圖2.1)，檢測部分為鍵盤輸入、煙霧檢測、煤氣檢測三部分，單片機(jī)控制電路由AT89C51單片機(jī)、抽油煙機(jī)開關(guān)電路、聲音報警、定時顯示四部分組成，其中當(dāng)抽油煙機(jī)啟動時，自動照明電路才有效，為保證單片機(jī)正常工作，設(shè)有看門狗芯片監(jiān)測電源穩(wěn)定及程序是否正常執(zhí)行。圖2.1 系統(tǒng)原理圖框圖單片機(jī)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?xì)獠捎脷饷魝鞲衅鳈z測，當(dāng)

13、廚房的油煙或可燃有害氣體達(dá)到一定濃度的值時，經(jīng)傳感器進(jìn)入單片機(jī)分析，使電機(jī)電路自動啟動并發(fā)出聲音報警，吸油煙機(jī)迅速將有害氣體抽走，本設(shè)計并設(shè)有定時功能，可對抽煙煙機(jī)進(jìn)行工作時長的設(shè)定，從而實現(xiàn)智能化吸油煙功能。本設(shè)計同時設(shè)有手動開關(guān)，在手動運行下，其功能和普通油煙機(jī)一樣，可人為的要求開啟或關(guān)閉，但當(dāng)煤氣泄漏時，不論在自動還是手動運行情況下，抽油煙機(jī)會立即啟動，并伴隨聲音報警。第3章 檢測電路設(shè)計3.1 煤氣檢測3.1.1對氣敏元件的選擇對煤氣檢測選用氣敏電阻2，氣敏電阻是一種半導(dǎo)體敏感器件，它是利用氣體的吸附而使半導(dǎo)體本身的電導(dǎo)率發(fā)生變化這一機(jī)理來進(jìn)行檢測的。目前國產(chǎn)的氣敏元件有2種。一種是直

14、熱式，加熱絲和測量電極一同燒結(jié)在金屬氧化物半導(dǎo)體管芯內(nèi)；另一種是旁熱式，這種氣敏元件以陶瓷管為基底，管內(nèi)穿加熱絲，管外側(cè)有兩個測量極，測量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。另外半導(dǎo)體氣敏元件有N型和P型之分。N型在檢測時阻值隨氣體濃度的增大而減?。籔型阻值隨氣體濃度的增大而增大。本設(shè)計用SnO2(MQ-2 氣體傳感器)氣敏元件，它是由0.1-10um的晶體集合而成，這種晶體是作為N型半導(dǎo)體而工作的。在正常情況下，是處于氧離子缺位的狀態(tài)。當(dāng)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(dǎo)體遷移，半導(dǎo)體的載流子濃度增加，因此電導(dǎo)率增加。而對于P型半導(dǎo)體來說，它的晶格是

15、陽離子缺位狀態(tài)，當(dāng)遇到可燃性氣體時其電導(dǎo)率則減小。 SnO2在室溫下雖能吸附氣體，但其電導(dǎo)率變化不大。但當(dāng)溫度增加后，電導(dǎo)率就發(fā)生較大的變化，因此氣敏元件在使用時需要加溫。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個用于信號取出，2個用于提供加熱電流。MQ-2 氣敏元件的結(jié)構(gòu)外形及測量電路如圖3.1所示：圖3.1 MQ-2 氣敏元件MQ-2 氣體傳感器標(biāo)準(zhǔn)工作條件:Vc 回路電壓15V AC or DCVH 加熱電壓5.0V±0.2 V AC or DCRL 負(fù)載電阻可調(diào)RH 加熱電阻31±3 室溫PH 加熱功耗900mWRs 敏感體表面電阻3K-30K (1000ppm 異丁

16、烷)探測濃度范圍:100ppm-10000ppm 液化氣和丙烷300ppm-5000ppm 丁烷5000ppm-20000ppm 甲烷300ppm-5000ppm 氫氣標(biāo)準(zhǔn)工作條件溫度： 20±2 Vc:5.0V±0.1V相對濕度： 65%±5% Vh： 5.0V±0.1V響應(yīng)時間約為10秒，恢復(fù)時間約為30秒60秒。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(yīng)的阻值。為了避免通電開始時的誤報動作，本設(shè)計在單片機(jī)內(nèi)部特別設(shè)置十幾分鐘的延遲電路。3.1.2 煤氣檢測電路MQ-

17、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(diào)整是很重要的。本設(shè)計中RP2為靈敏度調(diào)整電阻。本設(shè)計煤氣檢測原理圖（圖3.2）：當(dāng)空氣中不含有煤氣或煤氣含量低于設(shè)定值時，MQ-2電阻值很大，使得RP2上的分壓很小，進(jìn)入74LS04的電壓為低電平，因此單片機(jī)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(jī)中斷服務(wù)程序。當(dāng)空氣中煤氣含量超過預(yù)警值時，MQ-2電阻減小，負(fù)載RP2上分壓變大，74LS04輸入由低電平變?yōu)楦唠娖?，?jīng)反向后，單片機(jī)INT0口得到一下降沿，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，抽油煙機(jī)啟動并報警。 圖3.2煤氣檢測電路3.2 油煙蒸汽檢測對油煙蒸

18、汽的檢測選用熱敏電阻3，熱敏電阻的主要特點是：（1）靈敏度較高，其電阻溫度系數(shù)要比金屬大10100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-55315，高溫器件適用溫度高于315（目前最高可達(dá)到2000），低溫器件適用于-27355；（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(nèi)血管的溫度；（4）使用方便，電阻值可在0.1100k間任意選擇；（5）易加工成復(fù)雜的形狀，可大批量生產(chǎn)；（6）穩(wěn)定性好、過載能力強(qiáng)。3.2.1熱敏電阻的選擇熱敏電阻分三類：在某一溫度下電阻急劇增加、具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC（Positive Temperature

19、Coeff1Cient），隨溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小、具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC（Negative Temperature Coeff1Cient），具有負(fù)電阻突變特性，在某一溫度下，電阻值隨溫度的增加激劇減小的臨界溫度熱敏電阻CTR（CritiCal Temperature Resistor），具有很大的負(fù)溫度系數(shù)。本設(shè)計選用NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝制造而成的。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，因為在導(dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載

20、流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在1001000000歐姆，溫度系數(shù)-2%-6.5%。NTC熱敏電阻器可廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫度補償、抑制浪涌電流等場合。電阻值和溫度變化的關(guān)系式為： RT ：在溫度 T （ K ）時的 NTC 熱敏電阻阻值。根據(jù)國標(biāo)規(guī)定，額定零功率電阻值是 NTC 熱敏電阻在基準(zhǔn)溫度 25 時測得的電阻值 R25.RN ：在額定溫度 TN （ K ）時的 NTC 熱敏電阻阻值。T ：為 t(ºC)+273.15，規(guī)定溫度（ K ）。B ： NTC 熱敏電阻的材料常數(shù)，又叫熱敏指數(shù)。exp ：以自然數(shù) e 為底的指數(shù)（ e = 2.71

21、828 ）。3.2.2油煙監(jiān)測電路設(shè)計負(fù)溫?zé)崦綦娮柽x型4： NTC-MF5A 其參數(shù)為：R25：10K±1%，熱敏指數(shù)： B25/50:3950± 1%設(shè)45為抽油煙機(jī)的最低啟動溫度，由 進(jìn)行計算：R45=4.35K調(diào)節(jié)RP1的電阻值為4.35K，當(dāng)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上獲得的分壓Vr6<Vr7，因此IN+<IN-，電壓比較器LM324輸出低電平，熱敏電阻阻值較大。當(dāng)空氣中含有大量油煙蒸汽時，溫度隨之升高，NTC-MF5A 電阻率增大，當(dāng)熱敏電阻的溫度超過45時，RT<RP1，IN+>IN-，

22、LM324由低電平變?yōu)楦唠娖?，?jīng)74LS04反向后，單片機(jī)P0.2口得到低電平，然后被單片機(jī)檢測到，進(jìn)入相應(yīng)的子函數(shù)。電機(jī)啟動后每隔約120秒進(jìn)行一次溫度檢測，以免繼電器頻繁通斷。圖3.3 油煙檢測電路 3.3 按鍵輸入3.31 按鍵說明鍵盤輸入采用中斷掃描方式5，可以節(jié)省節(jié)省CPU大量時間，這種辦法的實質(zhì)是，當(dāng)沒有鍵入操作時，CPU不對鍵盤進(jìn)行掃描，以節(jié)省大量的時間對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理。一旦鍵盤輸入，即可向CPU申請中斷，CPU響應(yīng)中斷后，立刻轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，對鍵盤進(jìn)行掃描，判別鍵盤上閉合鍵的鍵號，并作相應(yīng)的處理。該系統(tǒng)鍵盤采用開關(guān)式鍵盤，也稱線性鍵盤，各鍵是相互獨立的，當(dāng)某個鍵按下時

23、，該鍵所對應(yīng)的口線的電位就有高電平變?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。各功能鍵設(shè)置如表3.1：表3.1 功能鍵說明S1S2S3S4S5S6手動開/關(guān) +10定時-10自動運行取消報警各功能鍵介紹： 定時：鍵入此鍵，單片機(jī)開啟定時功能默認(rèn)定時時間為40分鐘。+10/-10:定時輔助鍵，通過加減10分鐘確定自己要定的時長。手動開/關(guān)：人為的對抽油煙機(jī)開動或關(guān)閉。自動運行：系統(tǒng)自動檢測煤氣和煙汽，并作相應(yīng)的控制。取消報警：取消煤氣泄露報警。另外設(shè)S7為系統(tǒng)復(fù)位鍵。按鍵都是利用機(jī)械觸點的合、斷作用來實現(xiàn)信息輸入的。當(dāng)按鍵開關(guān)的觸點自合或斷開到其穩(wěn)定狀態(tài)，會產(chǎn)生一個短暫的抖

24、動和彈跳，這是機(jī)械式開關(guān)的一個共同性問題，抖動時間的長短，與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5-20ms，為了避免單片機(jī)多次處理按鍵的一次閉合，僅作一個按鍵輸入處理，必須消除抖動千擾6。有鍵按下通常去抖動干擾可以采用硬件方法，也可采用軟件延時的方法。通常在按鍵較少的情況下采用硬件方法，當(dāng)按鍵數(shù)目較多時則常采用軟件延時的方法來消除抖動干擾。硬件方法是通過如濾波電路、雙穩(wěn)態(tài)電路等實現(xiàn)。軟件方法是在檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個10ms的延時程序后再確認(rèn)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(rèn)為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動干擾.3.3.2 按鍵接口電路如圖3.4所示，沒有鍵按下時，P10P1

25、5口輸入均為1，同時經(jīng)八輸入與非門（74LS30本設(shè)計只用六個口）及反相器，輸出一高電平到51單片機(jī)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P10P15的某一口，同時經(jīng)八輸入與非門輸入到/INT1引腳，從而使/INT1有效，向51申請中斷，51響應(yīng)后，立即轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序，查出鍵號，進(jìn)一步做相應(yīng)處理。這樣可以節(jié)省大量的空間掃描時間，進(jìn)而提高計算機(jī)的工作效率。圖3.4 按鍵接口電路3.4 系統(tǒng)自動復(fù)位電路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(jī)時都會輸出一個復(fù)位脈沖，十分適合作為單片機(jī)的復(fù)位電路。主要有以下特點：具有看門狗

26、功能，可以防止單片機(jī)系統(tǒng)死機(jī)；貼片式8腳封裝（如圖3.5）；輸入給看門狗的脈沖的時間間隔可以設(shè)置；具有5%或10%的兩種電源監(jiān)測精度。芯片內(nèi)含溫度補償電路，DS1232的引腳邏輯如圖所示。對所有引腳定義如下：/PBRST-引腳1，復(fù)位鍵連接引腳，直接連接復(fù)位鍵；TD 引腳2，看門狗定時器延時設(shè)置。如果連接到地，輸入給看門狗的脈沖間隔不得大于150毫秒；如果不連接，脈沖間隔不得大于600毫秒；如果連接到電源，脈沖間隔不得大于1.2秒；OL 引腳3，選擇5%或10%的電源監(jiān)測精度。如果這個引腳連接到地，當(dāng)電源下降到4.75V時芯片將輸出一個復(fù)位脈沖；如果這個引腳連接到5V，只圖

27、3.5 DS1232封裝有當(dāng)電源下降到4.5V時芯片才輸出一個復(fù)位脈沖；GND 引腳4，地線；RST 引腳5，復(fù)位高脈沖輸出引腳；/RST引腳6，復(fù)位低脈沖輸出引腳；/ST引腳7，看門狗脈沖輸入，低脈沖有效；VCC 引腳8，5V電源。 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(shè)定，如果脈沖間隔大于引腳2的設(shè)定值，芯片將輸出一個復(fù)位脈沖使單片機(jī)復(fù)位。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(jī)系統(tǒng)死機(jī)。是非常有用的。圖3.6是DS1232與單片機(jī)連接的原理圖，其中TD連接到5V電

28、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(fù)位脈沖；把51單片機(jī)的P0.3引腳連接到DS1232的/ST ，程序中必須從P0.3引腳輸出一個脈沖系列到/ST，否則將引起系統(tǒng)復(fù)位。圖3.6 DS1232與單片機(jī)連接圖第4章 主控制電路設(shè)計4.1 AT89C51簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造

29、技術(shù)制造，將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，外形及引腳排列如圖4.1所示。（1）主要特性7：·與MCS-51 兼容 ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器·壽命：1000寫/擦循環(huán) ·數(shù)據(jù)保留時間：10年 ·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz ·三級程序存儲器鎖定 ·128×8位內(nèi)部RAM ·32可編程I/O線 ·兩個16位定時器/計數(shù)器 ·5個中斷源 圖4.1 AT89C51引腳圖·可編程串行通道 ·低功耗的閑置和掉電模式 ·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 （2）管

30、腳（圖4.1）說明：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址

31、接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1

32、”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口8： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE

33、/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問

34、外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 （3）振蕩器特性: XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不

35、接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4.2 對抽油煙機(jī)的開關(guān)控制4.2.1 SSR固態(tài)繼電器的介紹單片機(jī)控制電機(jī)的開關(guān)通過SSR系列固態(tài)繼電器，SSR成功地實現(xiàn)了弱信號(Vsr)對強(qiáng)電(輸出端負(fù)載電壓)的控制。SSR是利用晶體管或可控硅代替常規(guī)繼電器的觸點開關(guān)，而在前級與光電隔離器融為一體，由于光耦合器的應(yīng)用，使控制信號所需的功率極低(約十余毫瓦就可正常工作)，而且Vsr所需的工作電平與TTL、HTL、CMOS等常用集成電路兼容，可以實現(xiàn)直接聯(lián)接。這使SSR在數(shù)控和自控設(shè)備等方面得到廣泛應(yīng)用。交流型SSR由于

36、采用過零觸發(fā)技術(shù)，因而可以使SSR安全地用在計算機(jī)輸出接口上，不必為在接口上采用MER而產(chǎn)生的一系列對計算機(jī)的干擾而煩惱。此外，SSR還有能承受在數(shù)值上可達(dá)額定電流十倍左右的浪涌電流的特點9。固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無觸點電子開關(guān)，在開關(guān)過程中無機(jī)械接觸部件，因此固態(tài)繼電器除具有與電磁繼電器一樣的功能外，還具有邏輯電路兼容，耐振耐機(jī)械沖擊，安裝位置無限制，具有良好的防潮防霉防腐蝕性能，在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳，輸入功率小，靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好，噪聲低和工作頻率高等特點。固態(tài)繼電器有三部分組成:輸入電路，隔離(耦合)和輸出電路。按輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流

37、輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負(fù)邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應(yīng)管。4.2.2 SSR系列固態(tài)繼電器選型品牌: FUCHS/福斯10 貨號: SSR-10DA（1） 、產(chǎn)品特點：、雙向可控硅輸出，零電壓開啟，零電流關(guān)斷；、輸入回路與輸出回路之間光隔離；、輸入端-輸出端之間隔離耐壓2500V；、100%負(fù)載電流老化

38、試驗，通過歐共體CE認(rèn)證，國際ISO9000認(rèn)證，國內(nèi)3C認(rèn)證。（2）、 SSR-10DA技術(shù)參數(shù)（如表4.1）：表4.1SSR-10DA技術(shù)參數(shù)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖控制方式直流控交流(DC-AC) 負(fù)載電流10A負(fù)載電壓24-380VAC、控制電壓3-32VDC控制電流DC:3-25mA通態(tài)漏電流2mA通態(tài)降壓1.5VAC斷態(tài)時間10mS介質(zhì)耐壓2500VAC絕緣電阻500M/500VDC環(huán)境溫度-30-+75安裝方式螺栓固定工作指示LED4.2.3 單片機(jī)對抽油煙機(jī)的控制單片機(jī)對電機(jī)控制如圖4.2所示，單片機(jī)通過PO.O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(jī)的啟動

39、與關(guān)閉。當(dāng)PO.O輸出低電平時，固態(tài)繼電器SSR-10DA內(nèi)部的發(fā)光二極管通電變亮，觸發(fā)導(dǎo)通右側(cè)的光控晶閘管，形成電機(jī)啟動的閉合回路，抽油煙機(jī)啟動。當(dāng)PO.O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(dǎo)通，無法形成電機(jī)啟動的閉合回路，抽油煙機(jī)關(guān)閉。圖4.2 電機(jī)控制電路4.3 自動照明控制4.3.1 光敏電阻介紹光敏電阻又稱光導(dǎo)管，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器。常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場

40、的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。因此入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá)110M歐，在強(qiáng)光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.40.76）m的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。4.3.2光敏電阻的選型及電路連接圖本設(shè)計

41、選用硫化鎘光敏電阻MG45型號：MG45-3功率(mW)：200亮阻(k)：210暗阻(M)：110環(huán)境溫度()：-40+70時間常數(shù)(ms)：20工作電壓(V)：150電路中單向可控硅選用MCR100-811，主要參數(shù)：通態(tài)電流IT(AV) = 0.6A浪涌電流ITSM = 15A正向耐壓VDRM 600V反向耐壓VRRM 600V觸發(fā)電流IGT 200uA(微觸發(fā))通態(tài)壓降VTM 1.7V(ITM=2A)結(jié)溫 = 125（） 封裝形式 = TO-92光敏電阻對照明的自動控制如圖4.3所示，只有當(dāng)抽油煙機(jī)啟動的時候，光控電路外接電壓，光敏電阻MG45-3才起到控制作用，當(dāng)光照強(qiáng)度變?nèi)鯐r，暗阻

42、變大，流入MCR100-8單向可控硅的電流變大，大到一預(yù)定值時，觸發(fā)導(dǎo)通MCR100-8，電燈形成閉合回路 ，電燈通電變亮。當(dāng)光照強(qiáng)度變強(qiáng)時，電阻變小，觸發(fā)電流變小，而當(dāng)交流電壓變?yōu)榱銜r，觸發(fā)電流不能再次觸發(fā)導(dǎo)通MCR100-8，電燈回路斷開，燈滅。圖4.3 光控電路4.4 定時顯示電路系統(tǒng)中需要顯示定時時長及定時剩余時間，本設(shè)計用數(shù)碼顯示管來顯示。4.4.1 LED數(shù)碼顯示器概述LED是一類可以直接將電能轉(zhuǎn)化成可見光和輻射能的發(fā)光器件。LED發(fā)光數(shù)碼管是單片機(jī)系統(tǒng)采用的廉價輸出設(shè)備，作為系統(tǒng)的顯示器件。本設(shè)計中采用7段碼LED顯示。通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，另一

43、種是動態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，可以有效節(jié)省CPU的很多時間，占用端口資源多；動態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復(fù)雜，相對靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在本設(shè)計中為節(jié)省機(jī)時，采用的是靜態(tài)顯示方法。4.4.2 LED數(shù)碼顯示器的接法LED 數(shù)碼管顯示器有兩種連接方法如圖4.4：共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時公共陰極接地。每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時公共陽極接+5V，每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。本設(shè)計采用的是共陰極接法。 圖4.4LED 數(shù)碼管連接方法4.4.3 數(shù)碼管顯示電路本設(shè)計中由單片機(jī)P2輸出顯示碼，P0口輸出位選碼12。由于發(fā)光二極管通常需要十幾到幾十毫安的驅(qū)動電流才能正常發(fā)光，發(fā)出的顯示控制信號經(jīng)過74HC573鎖存器來驅(qū)動數(shù)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4.5）圖4.5顯示電路4.5 報警電路當(dāng)氣敏電阻檢測到有煤氣泄漏時，中斷服務(wù)程序會給P0.1口一低電平，觸發(fā)蜂鳴器聲音報警。（此時伴隨抽油煙