機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)新

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 專 業(yè) 班 級 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 年系 目 錄摘要.第一章 緒論.1.1油煙的危害.1.2 油煙機(jī)、評定及發(fā)展.第二章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理.第三章 硬件設(shè)計(jì)與計(jì)算.3.1 檢測電路設(shè)計(jì). 3.1.1 煤氣檢測. 3.1.2 油煙檢測. 3.1.3 按鍵輸入.3.1.4 系統(tǒng)自動復(fù)位電路.3.2 主控制電路設(shè)計(jì). 3.2.1 AT89C51. 3.2.2 對油煙機(jī)的開關(guān)控制.3.2.3 自動照明控制.3.2.4 定時(shí)顯示電路.3.2.5 報(bào)警電路.第四章 軟件程序設(shè)計(jì).4.1 軟件設(shè)計(jì).4.1.1 主程序的設(shè)計(jì).4.1.2 中斷鍵盤掃描.4.1.3 LED顯示子程序.4.1.

2、4 INTI中斷報(bào)警服務(wù)程序.第五章 結(jié)論.參考文獻(xiàn).致謝.附錄.摘要本設(shè)計(jì)不僅具備油煙機(jī)基本開關(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，而泄露的燃?xì)鉁囟鹊偷奶攸c(diǎn)，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(xiǎn)大的燃?xì)獠捎脷饷魝鞲衅鳈z測，當(dāng)廚房的右眼或可燃有害氣體達(dá)到一定濃度的值時(shí)，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(bào)警，吸油煙機(jī)迅速將有害氣體抽走。本設(shè)計(jì)設(shè)有定時(shí)功能，可對抽油煙機(jī)進(jìn)行工作時(shí)長的設(shè)定。論文的硬件部分主要設(shè)計(jì)了油煙機(jī)的煙氣、燃?xì)鈾z測模塊，按鍵輸入模塊，定時(shí)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

3、詳細(xì)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(bào)警服務(wù)程序，以此從而實(shí)現(xiàn)抽油煙機(jī)自動控制功能。本次設(shè)計(jì)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(jì)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(diǎn)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，抽油煙機(jī)，檢測，自動控制第一章 緒論摘要 現(xiàn)代廚房一般都離不開煤氣灶和(通風(fēng)設(shè)備)，一旦使用煤氣灶，則一定會產(chǎn)生油煙、水汽與乙烷等影響廚房空氣環(huán)境的混合氣體，為了健康生存的需要，往往用通風(fēng)設(shè)備如來改善充滿油煙氣的廚房環(huán)境本論文即針對廚房產(chǎn)生的煙霧設(shè)計(jì)相應(yīng)的. 論文首先介紹的概念、結(jié)構(gòu)、工作原理等方面，對產(chǎn)

4、品在日常生活所起到重要作用。其次論文對系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了概況闡述，在廚房不僅具備油煙機(jī)的基本功能，而且還能利用氣敏傳感器進(jìn)行煙霧的自動檢測，并根據(jù)檢測到油煙大小，自動切換油煙機(jī)的風(fēng)力開關(guān)，調(diào)節(jié)風(fēng)力大小，實(shí)現(xiàn)智能化吸油煙功能依此設(shè)計(jì)制作了相應(yīng)的軟硬件，論文的硬件部分主要設(shè)計(jì)了油煙機(jī)的顯示部模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，執(zhí)行電路模塊等，對系統(tǒng)做了整體的設(shè)計(jì)，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，并且編寫了響相應(yīng)的匯編程序來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。有顯示子程序，數(shù)據(jù)比較子程序，數(shù)據(jù)采集程序。從而實(shí)現(xiàn)了自動控制的功能。 本次設(shè)計(jì)的主要靠單片機(jī)進(jìn)行控制，通過軟件設(shè)計(jì)來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以相對于普通的來說，靈活

5、性比較好，功耗低，體積小，便于操作；同時(shí)可以做到自動檢測。 11 油煙的危害廚房是家庭中空氣污染最嚴(yán)重的空間，其污染來源主要有兩方面；一是以煤、煤氣、液化氣常用炊火中釋放出的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害氣體；二是烹飪菜肴時(shí)產(chǎn)生的油煙?，F(xiàn)在時(shí)尚的廚房裝修多采用開放式設(shè)計(jì)，但制作中餐的進(jìn)程會產(chǎn)生較大的油煙，開放式的廚房，空氣流動范圍較大，油煙機(jī)不能很好地聚斂排放油煙，這就造成了餐廳和客廳的油煙廢氣污染。油煙是健康、環(huán)保的"大敵" ，中餐一直以美味著稱于世，然而廚房油煙成分復(fù)雜-含有200-300種有害物質(zhì)，是家人健康的"大敵"。我國婦女很少吸

6、煙、酗酒，可是她們卻很容易衰老，這是什么原因呢？醫(yī)學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這與她們天天在廚房里炒菜時(shí)吸入的油煙有關(guān)。通過動物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，廚房的油煙油霧中含有致癌物質(zhì)，可導(dǎo)致細(xì)胞染色體畸變。這些物質(zhì)通過口腔進(jìn)入消化道，或通過呼吸進(jìn)入肺部，都可引起相應(yīng)部位的病變。油煙、醉油加上烯料的污染，可以說，廚房是家庭污染的“重災(zāi)區(qū)”，也是家庭的“化工廠”。作為“重災(zāi)區(qū)”的指揮員、“化工廠廠長”的家庭主婦，不可避免地要遭受到這睦來自廚房的污染物的襲擊。這是家庭主婦容易衰老和多病的原因之一。油煙對人體的傷害：對婦女：油煙中含有致癌物苯并芘 ，長時(shí)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

7、。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、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&qu

8、ot;。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、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。1.2 油煙機(jī)、發(fā)展及評定油煙機(jī)又稱吸油煙機(jī)，是一種凈化廚房環(huán)境的廚房電器。它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)生的病的發(fā)生。 對于中國人來說，膳食結(jié)構(gòu)與西方人不同，所以廚房中從廚具的品種、樣式到布置，都與西方國家都有很大的不同。中國是一個(gè)講究美食的國度，在食品加工中，煎、炒、烹、炸占有很大

9、的比例，因此中式廚房中的油煙很大，容易使廚房環(huán)境變得油膩而不好清洗，所以抽油煙機(jī)就成了改變廚房環(huán)境的一個(gè)“有力武器”。它改變了廚房的大環(huán)境，減少油煙對廚房環(huán)境和人體健康造成傷害。抽油煙機(jī)可謂是廚房的“肺”。 德國廚房油煙。就是普通排氣扇，是直接把油煙排到室外。深吸式煙機(jī)最大的問題是占用空間，噪音大，容易碰頭，滴油 油煙抽不干凈，使用壽命短，清洗不方便，對環(huán)境污染大。品牌眾多二種是歐式煙機(jī)，利用多層油網(wǎng)過濾5-7層，增加電機(jī)功率以達(dá)到最佳效果，一般功率都在300瓦以上。特點(diǎn)是：外觀漂亮，價(jià)格昂貴，費(fèi)電。油網(wǎng)清洗不方便，容易碰頭，滴油。以老板方太為代表三是側(cè)吸式油煙凈化器。利用空氣動力學(xué)和流體力學(xué)

10、設(shè)計(jì)，先利用表面的油煙分離板把油煙分離再排出干凈空氣的原理。它的特點(diǎn)是抽油煙效果好抽油煙效果都在99%以上。不滴油不碰頭，隱藏在櫥柜里與櫥柜融為一體，不占空間。電機(jī)不粘油使用壽命長，清洗方便。省電一般在16通過濾網(wǎng)小家電第二章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理 抽油煙機(jī)的結(jié)構(gòu)包括，內(nèi)殼，電機(jī)，風(fēng)扇，琴鍵開關(guān)，照明燈，擋光燈，集油罩，集油杯，電源線。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(bào)警、定時(shí)顯示四部分組成，其中當(dāng)抽油煙機(jī)啟動時(shí)，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

11、序是否正常執(zhí)行。AT89C51按鍵輸入自動照明抽油煙機(jī)開/關(guān)聲音報(bào)警煤氣檢測煙霧檢測定時(shí)顯示看門狗圖2.1系統(tǒng)原理圖單片機(jī)通過對監(jiān)測信號的實(shí)時(shí)采集，對溫度高、污染大的煙氣采用熱敏電阻監(jiān)測，而溫度低但危險(xiǎn)大的燃?xì)獠捎脷饷魝鞲衅鞅O(jiān)測，當(dāng)廚房的右眼或可燃有害氣體達(dá)到一定濃度的值時(shí)，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(bào)警，吸油煙機(jī)迅速將有害氣體抽走，本設(shè)計(jì)并設(shè)有定時(shí)功能，可對抽油煙機(jī)進(jìn)行工作時(shí)長的設(shè)定，從而實(shí)現(xiàn)智能化吸油煙功能。本設(shè)計(jì)同時(shí)設(shè)有手動開關(guān)，在手動運(yùn)行下，其功能和普通油煙機(jī)一樣，可認(rèn)為的要求開啟或關(guān)閉，擔(dān)當(dāng)煤氣泄漏時(shí)，不論在自動還是手動運(yùn)行情況下，抽油煙機(jī)會立即啟動，并伴隨

12、聲音報(bào)警。1 對氣敏元件的選擇對煤氣檢測選用氣敏電阻，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(gè)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(shí)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(jì)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

13、正常情況下，是出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(shí)，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，它的品格是陽離子缺位狀態(tài)，當(dāng)遇到可燃性氣體時(shí)其電導(dǎo)率則減小。SnO2在溫室下雖能吸附氣體，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(shí)需要加溫。2 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 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 Te

14、mperature 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)。3 當(dāng)氣敏電阻檢測到有煤氣泄漏時(shí)：中斷服務(wù)程序會給P0.1口一低電平，出發(fā)蜂鳴器聲音報(bào)警。（此時(shí)伴隨抽油煙機(jī)啟動）。蜂鳴器選用YMD12065,5V有源峰鳴器。第三章 硬件設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 檢測電路設(shè)計(jì)3.1.1 煤氣檢測1 對氣敏元件的選擇對煤氣檢測選用氣敏電阻，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

15、有2種。一種是直熱式，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(gè)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(shí)阻值隨氣體濃度的增大而減小；P型阻值隨氣體濃度的增大而增大。本設(shè)計(jì)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，是出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(shí)，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

16、說，它的品格是陽離子缺位狀態(tài)，當(dāng)遇到可燃性氣體時(shí)其電導(dǎo)率則減小。SnO2在溫室下雖能吸附氣體，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(shí)需要加溫。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個(gè)用于信號取出，2個(gè)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±0.2V AC or DCRL負(fù)載電阻可調(diào)RH加熱電阻31±3溫室PH加熱功耗900mWRs敏感體表面電阻3K-30K（1000ppm異丁烷）探測濃度

17、范圍：100ppm-1000ppm 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(shí)間約為10秒，恢復(fù)時(shí)間約為30秒60秒。MQ-2放置一段時(shí)間后，再通電使用時(shí)，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(shí)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(shí)的誤報(bào)動作，本設(shè)計(jì)在單片機(jī)內(nèi)部特別設(shè)置十幾分鐘的延遲電路。2 煤氣檢測電路MQ-2型氣敏元件對不同種類、不同濃

18、度的氣體有不同的電阻值，因此，在使用此類型氣敏元件時(shí)，靈敏度的調(diào)整是很重要的。本設(shè)計(jì)中RP2為靈敏度調(diào)整電阻。本設(shè)計(jì)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(shí)，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(shí)，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口得到一下將沿，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，抽油煙機(jī)啟動并報(bào)警。 圖3.2 煤氣檢測原理圖3.1.2 油煙檢測對油煙蒸氣的檢測選用熱敏電阻，熱敏

19、電阻的主要特點(diǎn)是：（1）靈敏度較高，其電阻溫度系數(shù)要比金屬打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；（3）體積小，能夠測量其他溫度計(jì)無法測量的空隙、腔內(nèi)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)。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 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 Tempe

20、rature 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(jì)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?yàn)樵趯?dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時(shí)，這些氧化物材料的載流子（電子和空穴）數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(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%

21、。NTC熱敏電阻器可廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流等場合。電阻值和溫度變化的關(guān)系式為： （3-1）在溫度T（）時(shí)的NTC熱敏電阻阻值。根據(jù)國際規(guī)定，額定零功率電阻值時(shí)NTC熱敏電阻在基準(zhǔn)溫度25時(shí)測得的電阻值R25。RN：在額定溫度TN（K）時(shí)的NTC熱敏電阻阻值。T：為（）+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=2.71828）。2 油煙檢測電路設(shè)計(jì)負(fù)溫?zé)崦綦娮柽x型：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(jì)

22、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(shí)，空氣溫度偏低，熱敏電阻RTRP1，R6、R7上獲得的分壓Vr6Vr7，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式，溫宿隨之升高，NTC-MF5A電阻率增大，當(dāng)熱敏電阻的溫度超過45時(shí)，RTRP1，IN+IN-，LM324由低電平變?yōu)楦唠娖剑?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)。電極啟動后每隔約120秒進(jìn)行一次溫度檢測，以免繼電器頻繁通斷。圖3.3油煙檢測電路設(shè)計(jì)按鍵輸入1 按鍵說明鍵盤輸入采用中斷掃描方式，可以節(jié)

23、省CPU大量時(shí)間，這種辦法的實(shí)質(zhì)是，當(dāng)沒有鍵入操作時(shí)，CPU不對鍵盤進(jìn)行掃描，以節(jié)省大量的時(shí)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，各鍵時(shí)相互獨(dú)立的，當(dāng)某個(gè)鍵按下時(shí)，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(gè)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(shí)-10自動運(yùn)行取消報(bào)警各功能鍵介紹：定時(shí)：鍵入此鍵，單片機(jī)開啟定時(shí)功能默認(rèn)定時(shí)時(shí)間為40分

24、鐘。+10/-10：定時(shí)輔助鍵，通過加減10分鐘確定自己要定的時(shí)長。手動開/關(guān)：認(rèn)為的對抽油煙機(jī)開動或關(guān)閉。自動運(yùn)行：系統(tǒng)自動檢測煤氣和煙氣，并作相應(yīng)的控制。取消報(bào)警：取消煤氣泄漏報(bào)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(diǎn)的合、斷作用來實(shí)現(xiàn)信息輸入的。當(dāng)按鍵開關(guān)的觸點(diǎn)自合或斷開到其穩(wěn)定狀態(tài)，會產(chǎn)生一個(gè)短暫的抖動和彈跳，這是機(jī)械式開關(guān)的一個(gè)共同性問題，抖動時(shí)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(gè)按鍵輸入出路，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(shí)的方法。通常在按鍵較少的情況下采用硬件方法，當(dāng)按

25、鍵數(shù)目較多時(shí)則常采用軟件延時(shí)的方法來消除干擾。硬件方法是通過如濾波電器、雙穩(wěn)態(tài)電路等實(shí)現(xiàn)。軟件方法是在檢測到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)10ms的延時(shí)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。2 按鍵接口電路如圖3.4所示，沒有鍵按下時(shí)，P10P15口輸入均為1，同時(shí)經(jīng)八輸入與非門（74LS30本設(shè)計(jì)只用六個(gè)口）及反相器，輸出一高電平到51單片機(jī)的/INT1引腳，此時(shí)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(shí)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

26、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(shí)間，進(jìn)而提高計(jì)算機(jī)的工作效率。圖3.4按鍵接口電路系統(tǒng)自動復(fù)位電路DS1232是一個(gè)具有看門狗功能的電源檢測芯片，在電源上電、斷電、電壓瞬間下降和死機(jī)時(shí)都會輸出一個(gè)復(fù)位脈沖，十分適合做為單片機(jī)的復(fù)位信號。主要有以下特點(diǎn)：具有看門狗功能，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時(shí)間間隔可以設(shè)置；具有5%或10%的兩種電源檢測精度。芯片內(nèi)含溫度補(bǔ)償電路，DS1232的引腳邏輯如圖所示。對所有引腳定義如下：圖3.5 S1232的引腳/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

27、定時(shí)器延時(shí)設(shè)置。如果連接到地，輸入給看門狗的脈沖間隔不得大于150ms；如果不連接，脈沖間隔不得大于600ms；如果連接到電源，脈沖間隔不得大于1.2s；OL-引腳3 ，選擇5%或10%的電源檢測精度。如果這個(gè)引腳連接到地，當(dāng)電源下降到4.75V時(shí)芯片才輸出一個(gè)復(fù)位脈沖；GND-引腳4，底線；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(shí)，必須不間斷的給引腳7輸入一個(gè)脈沖系列，這個(gè)脈沖的時(shí)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，芯片將輸出一個(gè)復(fù)位脈沖使單片機(jī)復(fù)

28、位。一般將這個(gè)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(gè)功能可以防止單片機(jī)系列死機(jī)，是非常有用的。圖（3.6）中時(shí)DS1232與單片機(jī)連接的原理圖，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(shí)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(gè)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)連接的原理圖3.2主控制電路設(shè)計(jì)3.2.1 AT89C51AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM-

29、Flash 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技術(shù)制造，將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，外形及引腳排列如圖3.7所示。圖3.7 AT89C51引腳圖（1）特征：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(shí)間：10年三級程序存儲器鎖定128×8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源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(shí)鐘電路全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz（2）

30、管腳（圖3.7）說明：VCC：供電電壓；GND：接地；P0口：P0為一個(gè)8位漏極開路雙向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(shí)，被定義為高阻輸入。P1能夠用于外部程序數(shù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程中，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2

31、口：P2口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，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(shí)，P2口的管腳被尾部拉低，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(shí)，P2口輸出四肢的高八位。在給出地址“1”時(shí)，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(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳時(shí)8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，他們被

32、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。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/PSEN：外部程序存儲器的宣統(tǒng)信號。在由外部程序存儲器取指期間，每隔機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩側(cè)有效地/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，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。XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸

33、入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。(3)振蕩器特點(diǎn)： XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入、輸出。對油煙機(jī)的開關(guān)控制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(shí)現(xiàn)了弱信號對強(qiáng)點(diǎn)的控制。第一種方法在固態(tài)繼電器的控制輸入端增加一級積分電路或者增加一個(gè)定時(shí)器，對控制信號進(jìn)行延時(shí)。選擇的固態(tài)繼電器是應(yīng)該選擇DCDC型的，220伏交流電先經(jīng)過整流，濾波電路得到所需的直流電（實(shí)際應(yīng)該沒有那么大，可能還需要升壓電路）供給固態(tài)繼電器，這樣在通電后，需要經(jīng)過設(shè)定的延時(shí)時(shí)間后，才能在負(fù)載上得到所需要的電壓。在延時(shí)過程中，負(fù)載上的電壓為零。第二種方法用同樣的固

34、態(tài)繼電器，不過在積分電路與固態(tài)繼電器之間增加放大電路，經(jīng)積分過程中的電壓轉(zhuǎn)化為門極控制信號的導(dǎo)通角，從而控制輸出的電壓。此種情況下，從延時(shí)開始到延時(shí)結(jié)束，輸出電壓從0增加到320伏。 固態(tài)繼電器因?yàn)闆]有機(jī)械觸點(diǎn)以及其他機(jī)械部件，因此它的可靠性非常高，壽命長，在通與斷的瞬間不會產(chǎn)生電火花、更沒有噪聲，其開關(guān)速度相當(dāng)快、工作頻率也相當(dāng)高。又因該種繼電器的輸入與輸出間采用合器，因此又具有良好的抗干擾性能。固態(tài)繼電器另一個(gè)特點(diǎn)是驅(qū)動電壓、電流很小，也就是給輸入端一個(gè)很小的信號，就能完成對系統(tǒng)的控制。因此可由TTL、C等數(shù)字直接驅(qū)動。所以被廣泛應(yīng)用于數(shù)字程控裝置、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的終端裝置，以及其他各種自動

35、控制系統(tǒng)。固態(tài)繼電器另一個(gè)特點(diǎn)是驅(qū)動電壓、電流很小，也就是給輸入端一個(gè)很小的信號，就能完成對系統(tǒng)的控制。因此可由TTL、C等數(shù)字直接驅(qū)動。所以被廣泛應(yīng)用于數(shù)字程控裝置、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的終端裝置，以及其他各種自動控制系統(tǒng)。(2)固態(tài)繼電器的類型  按其所控制的負(fù)載進(jìn)行區(qū)分有 (AC-SSR)和百流田態(tài)繼電器 (DC-SSR)。交流固態(tài)繼電器能夠控制電源的接通與斷開，其輸出開關(guān)器件多為雙向。能夠控制電源的接通與斷開，其輸出開關(guān)器件多為大功率晶閘管。2 SSR系列固態(tài)繼電器選型品牌：FUCHS/福斯貨號:SSR-10DA(1)產(chǎn)品特點(diǎn)：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

36、路之間光隔離；輸入端-輸出端之間隔離耐壓2500V；100%負(fù)載電流老化試驗(yàn)，通過歐共體CE認(rèn)證，國際ISO9000認(rèn)證，國內(nèi)3C認(rèn)證。SSR-10DA技術(shù)參數(shù)（如表3.2）:表3.2 SSR-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(shí)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LED3 單片機(jī)對抽油煙機(jī)的控制單片機(jī)對點(diǎn)擊控制如圖3.8所示，單片機(jī)通過PO.O外接一反相器控制固態(tài)繼電

37、器發(fā)光二極管的閉合，控制點(diǎn)擊的啟動與關(guān)閉。當(dāng)PO.O輸出低電平時(shí)，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(shí)，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3.8 電機(jī)控制電路自動照明控制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，另外還有硫化鋁、硫化鉛等材料。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

38、加電場的作用下作飄逸運(yùn)動，電子奔向嗲遠(yuǎn)的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻的阻值迅速下降。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，他是由半導(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，他的阻值（暗阻）可達(dá)110M歐，在強(qiáng)光條件下，他的阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特征）與人眼可見光（0.40.76）um的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起他的阻值變化。2 光敏電阻的選型及電路連接圖本設(shè)計(jì)選用硫化鎘光敏

39、電阻MG45型號：MG45-3功率（MW）:200亮阻（千歐）：210暗阻（兆歐）：110環(huán)境溫度（攝氏）：-40+70時(shí)間常數(shù)（ms）：20工作電壓（v）：150電路中單向可控硅選用MCR100-8,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<200(us)通態(tài)壓降VTM<1.7V結(jié)溫=1205（）封裝形式=TO-92光敏電阻對照明的自動控制如圖3.9所示，只有當(dāng)抽油煙機(jī)啟動時(shí)，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(shí)，暗阻變大，流入MCR100-8單

40、向可控硅的電流變大，達(dá)到一定峰值時(shí)，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(shí)，電阻變小，觸發(fā)電流變小，而當(dāng)交流電壓變?yōu)榱銜r(shí)，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3.9 光控電路定時(shí)顯示電路系統(tǒng)中需要顯示定時(shí)時(shí)長及定時(shí)剩余時(shí)間，本設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)碼顯示管顯示。 1 LED數(shù)碼顯示概述   Led是一類可以直接將電能轉(zhuǎn)換成光能和輻射能的發(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(jià)輸出設(shè)備。作為系統(tǒng)的顯示器件。本設(shè)計(jì)采用7段碼led顯示。通常在顯示我們采用的方法包括：一種是靜態(tài)顯

41、示，一種是動態(tài)顯示。本設(shè)計(jì)中采用靜態(tài)顯示。2 led數(shù)碼顯示器接法Led數(shù)碼顯示器有兩種連接方法：如圖3.10：共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連接在一起為公共陰極，每個(gè)二極管使用時(shí)陽極通過電阻與輸入端相連。共陽極接法：把發(fā)光二極管陽極連在一起作為公共陽極，使用時(shí)陽極接5v，每個(gè)管子陰極通過電阻與輸入端相連。本設(shè)計(jì)采用共陰極：圖3.10 數(shù)碼管連接方法3 數(shù)碼顯示電路    本設(shè)計(jì)中由單片機(jī)P2口輸出顯示碼,P0口輸出位選碼。由于發(fā)光二極管通常需要10到40毫安驅(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，到底讓哪個(gè)

42、鎖存器選通, 主要取決于P05,P06,P0三個(gè)輸出口的狀態(tài)。如圖3.11圖3.11數(shù)碼顯示電路 報(bào)警電路當(dāng)氣敏電阻檢測到有煤氣泄漏時(shí)，中斷服務(wù)程序會給P0.1口一低電平，出發(fā)蜂鳴器聲音報(bào)警。（此時(shí)伴隨抽油煙機(jī)啟動）。蜂鳴器選用YMD12065,5V有源峰鳴器。 如下圖：圖3.12 聲音報(bào)警電路圖第四章 軟件程序設(shè)計(jì)41 軟件程序設(shè)計(jì)4.1.1 主程序的設(shè)計(jì) 運(yùn)行狀態(tài)f=1時(shí)，系統(tǒng)自動檢測運(yùn)行，f=0時(shí)，系統(tǒng)受手動開關(guān)的控制。運(yùn)行狀態(tài)位f=1？開始P0.2口為低電平？手動開/關(guān)位s=0?P0.0=0(電機(jī)啟動）P0.0=1(電機(jī)關(guān)閉)P0.0=0(電機(jī)啟動）P0.0=1(電

43、機(jī)關(guān)閉)延時(shí)120秒返回 Y N Y N Y N 圖4.1主程序設(shè)計(jì)流程4.1.2 中斷鍵盤掃描中斷掃描程序調(diào)用顯示程序延時(shí)10ms有鍵按下嗎？讀P1口鍵值鍵值（BUFF）調(diào)用查找功能鍵程序關(guān)中斷 N Y圖4.2 中斷鍵盤掃描流程4.1.3 LED顯示子程序靜態(tài)顯示子程序獲取要顯示的數(shù)據(jù)求待顯示數(shù)據(jù)的顯示碼從P2口送出段選碼從P05P07送出位選碼延時(shí)10ms三位數(shù)顯示完了嗎？返 回 N Y圖4.3 LED顯示子程序流程4.1.4 中斷報(bào)警服務(wù)程序中斷服務(wù)程序啟動抽油煙機(jī)聲音報(bào)警關(guān)中斷圖4.4 中斷報(bào)警服務(wù)程序第五章 結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的綜合性時(shí)間教學(xué)環(huán)節(jié)，是本科學(xué)生開始從事科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)的初步嘗試，是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能解決實(shí)際問題能力、獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新能力的重要途徑，是學(xué)生將所學(xué)知識神話和升華的重要過程，也是對學(xué)生四年的學(xué)習(xí)成果、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的全面檢驗(yàn)。一個(gè)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定的運(yùn)行需要各部分密切協(xié)調(diào)的運(yùn)行，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮到功能的要求，運(yùn)行的穩(wěn)定性、反應(yīng)的靈敏度，還有準(zhǔn)確性，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選89C51為核心芯片，然后根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)、系統(tǒng)的功能要求設(shè)計(jì)了外圍電路。當(dāng)空氣中泄露的可燃?xì)怏w濃度超過檢測電路的設(shè)定值時(shí)，氣