智能油煙機的設(shè)計

目錄設(shè)計總說明 TOCHouseholdrangehoodtotalcontrolsystemdesign1.緒論 1.1設(shè)計的研究背景及意義 1.2油煙機的簡介1.3本章小結(jié)2.方案論證2.1硬件的選擇2.2本章小結(jié)3.系統(tǒng)電路的設(shè)計3.1檢測電路設(shè)計3.1.1煤氣檢測3.1.2煙霧溫度檢測及顯示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3.2.1AT89S523.2.2A/D轉(zhuǎn)換器3.2.3對油煙機的開關(guān)控制3.2.4自動照明控制3.2.5報警電路3.2.6對電動機的控制3.3本章小結(jié)3.4.軟件程序設(shè)計 3.4.1主程序的設(shè)計 3.4.2PWM波調(diào)速流程圖3.4.3本章小結(jié) 4.結(jié)論 5.參考文獻 6.附錄7.致謝家用吸油煙機控制系統(tǒng)設(shè)計總說明隨著科技的不斷開展，在我們?nèi)粘Ｉ钪谐橛蜔煓C扮演著很重要的角色，抽油煙機顧名思義就是要抽走油煙，一個好的抽油煙機可以創(chuàng)造一個好的烹飪環(huán)境，提高生活質(zhì)量，在日常生活中我們見到的油煙機一般的只是實現(xiàn)油煙機的開關(guān)和對風速的調(diào)節(jié)，而本次對于油煙機系統(tǒng)的設(shè)計根本包括檢測局部和控制局部，設(shè)計的任務(wù)是：單片機為核心控制抽油煙機，此次設(shè)計除了一般的功能外如：根本開關(guān)，風速強弱的調(diào)節(jié)，還要實現(xiàn)煙霧的自動檢測，通過檢測到的結(jié)果，來調(diào)節(jié)風力大小減少煙霧，最后要實現(xiàn)煤氣的檢測和報警功能并利用按鍵實現(xiàn)風速的手動控制。設(shè)計中選用AT89S52單片機作為控制中心來控制抽油煙機系統(tǒng)，選用AT89S52單片機的原因是因S5x系列的單片機比起C5x系列的單片機來說擁有較低功耗，高性能特點，而且C5x系列單片機上增加了看門狗定時器和在線更新程序的功能。不需要在外部再外加看門狗，降低了單片機外圍電路的復(fù)雜性。根據(jù)任務(wù)書，實現(xiàn)抽油煙機的根本開關(guān)功能就是實現(xiàn)手動的啟動和關(guān)閉功能，啟動時抽油煙及通電風扇轉(zhuǎn)動，抽油煙機正常工作，關(guān)閉時抽油煙機斷電工作停止。抽油煙機煙霧溫度自動檢測功能，本次設(shè)計中是對煙霧溫度進行檢測，將檢測到的溫度通過單片機AT89S52顯示在液晶屏上，通過人對液晶屏上數(shù)據(jù)的顯示來手動調(diào)節(jié)風速的強弱〔大小〕。抽油煙機中檢測煙霧溫度的傳感器使用的是DS18B20，能夠感應(yīng)并測量到的溫度范圍適用于日常烹飪時的溫度壞境，并且內(nèi)部有熱溫上、下限警告的設(shè)置，很適合應(yīng)用在抽油煙機控制系統(tǒng)中。將DS18B20連接到單片機AT89S52的引腳上，通過單片機分析和檢測來控制LCD液晶顯示，本設(shè)計中液晶顯示模塊采用的是LCD1602。調(diào)節(jié)風力大小就是既可以實現(xiàn)人對按鈕的手動操作，又可以通過檢測油煙溫度自動切換風速，通過單片機AT89S52控制來控制電機的轉(zhuǎn)速。設(shè)計中要實現(xiàn)抽油煙機使用的過程中檢測煤氣并實現(xiàn)報警功能首先要選定檢測煤氣的傳感器，我采用的是SnO2(MQ-2氣體傳感器)來檢測廚房中產(chǎn)生的可燃氣體，在廚房中的可燃氣體就是煤氣，當氣敏器件對煤氣中可燃氣體濃度進行檢測并通過單片機分析和控制，然后做出反響使得蜂鳴器響應(yīng)并報警，聽到報警后按下復(fù)位按鈕復(fù)位。設(shè)計中的報警提示采用的是蜂鳴器，蜂鳴器在工作時會發(fā)出很大的響聲，有警示的作用。本設(shè)計針對廚房產(chǎn)生的煙霧設(shè)計相應(yīng)的抽油煙機。首先介紹抽油煙機的概念、結(jié)構(gòu)、工作原理等內(nèi)容，說明了抽油煙機產(chǎn)品在日常生活所起到重要作用。其次對系統(tǒng)總體設(shè)計進行了概況闡述，油煙機不僅具備的根本功能，而且還能利用溫度傳感器進行煙霧溫度的自動檢測，并根據(jù)顯示的溫度，自動切換油煙機的風力開關(guān)，調(diào)節(jié)風力大小，實現(xiàn)智能化吸油煙功能。依此設(shè)計了相應(yīng)的軟硬件，論文的硬件局部主要設(shè)計了油煙機的數(shù)據(jù)采集檢測模塊、顯示模塊、電路模塊等，對系統(tǒng)做了整體的設(shè)計，系統(tǒng)軟件局部主要是對各模塊的流程做了詳細得分析，并且編寫了相應(yīng)的匯編程序來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。有顯示子程序、鍵盤中斷掃描程序、軟件報警程序。從而實現(xiàn)了抽油煙機自動控制的功能。本次設(shè)計的抽油煙機主要靠單片機進行控制，通過軟件設(shè)計來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，所以相對于普通的抽油煙機來說，靈活性比擬好，功耗低，體積小，便于操作；同時可以做到自動檢測。綜上，通過單片機AT89S52控制抽油煙機智能工作，參加氣敏傳感器〔檢測煤氣〕，對煤氣進行檢測并報警，參加溫度傳感器進行對煙霧溫度的檢測實現(xiàn)手動和自動調(diào)節(jié)風速的強弱，最終實現(xiàn)平安，潔凈，高效的烹飪環(huán)境。關(guān)鍵詞：單片機；控制；傳感器；檢測HouseholdrangehoodtotalcontrolsystemdesignAlongwiththedevelopmentofscienceandtechnologyinourdailylifeplaysanimportantrole,takelampblackchancetakelampblackchancejustasitsnameimpliesistotakelampblack,agoodsmokelampblackmachinetocreateagoodenvironmentofcooking,improvetheefficiencyandqualityoflife,lifelampblackmachineweseeinourdailylifeistorealizetheswitchoflampblackmachineandpartoftheadjustmentonlycontrolthewind,andtheforthedesignoflampblackmachinesystemincludingbasictestingpartandcontrolpart,thetaskofdesignis:thesinglechipprocessorasthecorecontrolsmokelampblackmachine,thedesigninadditiontogeneralfunctionssuchas:thebasicswitch,theadjustmentofthewindspeedstrength,butalsorealizetheautomaticdetectionofsmoke,throughthedetectedresults,toadjustthewindsizetoreducesmog,finallytoachievethefunctionofgasdetectionandalarmandusethekeytorealizemanualcontrolofwindspeed.UseAT89S52singlechipmicrocomputerasthecontrolcentertocontrolinthedesignofsmokelampblackmachinesystem,theselectionofAT89S52singlechipmicrocomputerforS5xseriessingle-chipmicrocomputeristhecauseofthanC5xseriessingle-chipmicrocomputerhaslowerpowerconsumption,highperformancecharacteristics,andincreasedthewatchdogtimerC5xseriessinglechipmicrocomputerandthefunctionofonlinetoupdatetheprogram.Don'tneedplusawatchdogtoincreaseagaininexternalmicrocontrollerperipheralcircuitcomplexity.Accordingtothetaskofsmokelampblackmachinebasicswitchfunctionistoachievethefunctionofmanualstartupandshutdownandstartuptakelampblackandelectricfanrotation,smokelampblackmachinetoworkproperly,poweroffsmokelampblackmachinetostopwork.Smokelampblackmachinesmoketemperatureautomaticdetectionfunction,thedesignwastotestthesmoketemperature,willbethetemperatureofthedetectedbysinglechipmicrocomputerAT89S52devicesisdisplayedintheLCDscreen,throughthedataontheLCDdisplaytomanuallyadjustthestrengthofthewindspeed(size).SmokelampblackmachineinthedetectionofsmokecamberofsensorisusedDS18B20,inductionandthemeasuredtemperaturerangeminus55degreesCelsiusonehundredandtwenty-fivedegreesCelsius,andontheinternalheattemperature,lowerlimitwarningSettings,verysuitableforapplicationinsmokelampblackmachinecontrolsystem.ConnecttheDS18B20topinonSCMAT89S52,throughtheanalysisofthesinglechipmicrocomputertocontroltheLCDliquidcrystaldisplayanddetection,thedesignofliquidcrystaldisplaymoduleadoptstheLCD1602.Adjustthewindsizeisthemanualoperationofthebutton,bysingle-chipmicrocomputerAT89S52controltocontrolthemotorspeed.Toimplementinthedesignofsmokelampblackmachinetouseintheprocessofdetectinggasandrealizethealarmfunctiontofirstselectthegassensor,IadoptSnO2gassensor(MQ-2)todetectthecombustiblegasinthekitchen,combustiblegasisgasinthekitchenwhenthegassensortotesttheconcentrationofcombustiblegasinthegasandbysingle-chipcomputeranalysisandcontrol,thenmakereflectresponseandmakethebuzzeralarm,presstheresetbuttonresetafterheardthealarm.InthedesignofalarmpromptUSESabuzzer,buzzerwouldbemadealotofnoiseatwork,havetheeffectofthewarning,buzzerbelongstoakindofpolarityoftheelectroniccomponents,therearetwokindsofmodels,modelsaredividedintotwocategories,onekindisactivetheotherkindispassive,activetypeofpassivetypebuzzerbuzzeranddifferentistheinternalsourceofoscillation,aslongasthebuzzerelectricity,willworktheirwarnings,anddifferenttypeandactive,passivetypebuzzerifusedcsignaldrive,notsinging,mustbedrivenbysquarewave.Inordertofacilitatesimple,typeselectioninthedesignoftheactivebuzzer,whengassensortodetectthegasconcentrationistoohigh,thedesignofinterruptserviceroutinetopickupbythesinglechipmicrocomputerinputportonelowlevel,makethebuzzeralarmsound,buttothebuzzeralarmisinsmokelampblackmachinetostart.Thispaperaimsatthekitchensmokedesigncorrespondingsmokelampblackmachine.Paperfirstintroducestheconcept,structure,workingprincipleofsmokelampblackmachine,etc.,tosmokelampblackmachineproductplayanimportantroleinourdailylife.Secondpaperprofilefortheoveralldesignofthesystem,notonlyhasthebasicfunctionoflampblackmachineinthekitchen,andstillcanusegassensorstosmoketheautomaticdetection,andaccordingtothetesttolampblacksize,automaticswitchinglampblackmachinewindswitch,adjustthewindsizetorealizeintelligentabsorblampblackfunction.Thecorrespondinghardwareandsoftwareinthisdesign,thethesismainlydesignthehardwarepartofthedisplayoflampblackmachinemodule,dataacquisitionmodule,implementthecircuitmodule,thesystemdotheoveralldesign,systemsoftwarepartmainlyistheprocessofeverymodulehasmadethedetailedanalysis,andwritetheringcorrespondingassemblertorealizethecorrespondingfunction.Displaysubroutine,datacomparisonsubroutines,datacollectionprocedures.Soastorealizethefunctionofthesmokelampblackmachineautomaticcontrol.Thedesignofthesmokelampblackmachineismainlycontrolledbysinglechipmicrocomputer,throughthesoftwaredesigntoadjustthespeedofthemotor,sorelativetoordinarysmokelampblackmachine,betterflexibility,lowpowerconsumption,smallsize,easyoperation;Atthesametimecanachieveautomaticdetection.Accordingtotheabove,throughthesingle-chipmicrocomputerAT89S52controlcanworktakelampblackwitandjointhegassensor,thegasdetectionandalarm,joiningtemperaturesensorfordetectionofsmoketemperaturemanualadjustingthestrengthofthewindspeed,finallyrealizesthesafe,clean,efficientcookingenvironment.Keywords:Single-chipmicrocomputer;control;sensors1.緒論1.1設(shè)計的研究背景及意義二十一世紀的廚房根本上是不能夠沒有煤氣灶和抽油煙機這些設(shè)備的，只要使用煤氣灶就會有煤氣泄漏的危險和油煙的產(chǎn)生，除此以外還伴有一些混合氣體，氣體內(nèi)含有很多的水汽和乙烷，這樣就會影響廚房的空氣環(huán)境，為了人的健康和平安著想，就要安裝抽油煙機來吸走這些有害氣體，營造一個平安舒適的烹飪環(huán)境。我們?nèi)粘Ｉ钪械囊磺卸荚诎l(fā)生著翻天覆的變化，就連廚房設(shè)施也在不斷的更新中，作為烹飪中必不可少的設(shè)備油煙機扮演著很重要的角色。抽油煙機顧名思義就是要抽走油煙，一個好的抽油煙機可以創(chuàng)造一個好的烹飪環(huán)境，提高生活效率和生活質(zhì)量。如今的廚房，人們對它除了根本要求以外，在美觀度和時尚度方面也有了一定的要求，廚房更講究平安、健康、舒適、智能。抽油煙機作為現(xiàn)代廚房必不可少的一種裝置直接影響到廚房的衛(wèi)生環(huán)境，平安問題及人們的健康需求。有關(guān)的組織對普通住戶家中經(jīng)常烹飪食物所產(chǎn)生的油煙進行取樣收集，再將這些樣品進行處理和分析，大約200多種化學(xué)物質(zhì)被檢測出，其中主要包括的有烴、酯、內(nèi)酯、醇、醛、酮、脂肪酸、雜環(huán)化合物等。烹調(diào)油煙中一些化學(xué)致癌物也被發(fā)現(xiàn)了。一種叫丙烯醛的物質(zhì)，會在油溫接近或到達150℃時產(chǎn)生，這種物質(zhì)有味道刺鼻，會刺激到人的眼睛、鼻子及黏膜；當油溫到達更高的溫度時，就很容易產(chǎn)生一些有毒的化學(xué)物質(zhì)，并且會產(chǎn)生凝聚體，使我們的身體受到傷害，甚至會有得癌癥的風險。家用的油煙機不但可以將灶臺上燃燒時產(chǎn)生的廢渣和燒焦的物質(zhì)，烹飪時產(chǎn)生的油煙特別是有害煙霧快速抽走，排向室外，減少室內(nèi)污染物，凈化室內(nèi)的環(huán)境，而且家用抽油煙機還可以防止爆炸的發(fā)生、防止人員中毒的平安保障的作用，一般在日常烹調(diào)中產(chǎn)生的油煙可以通過安裝的家用抽油煙機抽出，減少人們室內(nèi)的有毒物質(zhì)，提高生活環(huán)境的空氣質(zhì)量，減少油煙中產(chǎn)生的有毒物質(zhì)，減弱這些有毒物質(zhì)對人體的傷害。所以抽油煙機在人們的日常生活中有著重要的意義，人們的身體健康、空氣環(huán)境都離不開抽油煙機。在日常生活中我們見到的油煙機一般的只是實現(xiàn)油煙機的開關(guān)和對風速的調(diào)節(jié)只有控制局部。而本次對于油煙機的設(shè)計系統(tǒng)根本包括檢測局部和控制局部，設(shè)計的任務(wù)是：單片機為核心控制抽油煙機，此次設(shè)計除了一般的功能外如：根本開關(guān)，風速強弱的調(diào)節(jié)，還要實現(xiàn)煙霧的自動檢測，通過檢測到的結(jié)果，來調(diào)節(jié)風力大小減少煙霧，最后要實現(xiàn)煤氣的檢測和報警功能并利用按鍵實現(xiàn)風速的手動控制。通過單片機AT89S52控制抽油煙機智能工作，參加氣敏傳感器〔檢測煤氣〕，對煤氣進行檢測并報警，參加溫度傳感器進行對煙霧溫度的檢測實現(xiàn)手動調(diào)節(jié)風速的強弱，最終實現(xiàn)平安、潔凈、高效的烹飪環(huán)境。1.2油煙機的簡介抽油煙機的外形如圖1-1所示圖1-1普通抽油煙機外形如今的廚房是離不開抽油煙機了，它在我們生活中起到很重要的作用，是其它一些家電無法替代的。就在我們平時烹飪的時候會產(chǎn)生很多油煙，這些油煙里含有著許多對人體有害的物質(zhì)，如果長時間待在這樣的環(huán)境中而且不通風，油煙很多的情況下，會很容易患病。作為一個物產(chǎn)豐富，地大物博的國家，一般在中國人的飲食習慣中烹飪的方式很多樣，中國人喜歡以炒、烹、煎、炸的方式做飯和烹飪。所以在中國老百姓的廚房里油煙很是常見，而且廚房的環(huán)境往往都處于油膩情況下而且要借助除油漬的洗滌劑來清洗，很麻煩。這些烹飪時產(chǎn)生的油煙對人的健康也會有害處，改變廚房環(huán)境需要一個重要的裝置—抽油煙機。油煙機，可以抽走大局部的油煙，改善廚房空氣，改善烹飪環(huán)境，減少油煙對人身體的傷害，可以說是油煙的“天敵”。如圖1-1所示普通抽油煙機的外形。下面就介紹一下平常我們所見到的抽油煙機的結(jié)構(gòu)。抽油煙機結(jié)構(gòu)由除了能夠直接看到的照明裝置，電源的開關(guān)，電源線路、機殼以及看不到的風道、風機、止回閥、集排油裝置等構(gòu)成。照明裝置，顧名思義就是提供烹飪時所需光照，照明裝置全封閉防止油煙進入。電源開關(guān)，在日常生活中我們常見的為機械式開關(guān)，除此以外還有觸摸式開關(guān)。機殼，有殼體和面板兩局部構(gòu)成，殼體一般采用一定技術(shù)使外形光潔，美觀而不易生銹，方便清洗使用時間長。內(nèi)殼里一般為弧形對稱的空間，內(nèi)壁和風扇之間會有一定間隙，當風扇高速旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，油煙被抽出來，污油扔到螺旋線的最低點，經(jīng)過導(dǎo)油管進入集油盒內(nèi)。風道，顧名思義也就是排除油煙的通道，材料與油煙機的機殼相同，風道的結(jié)構(gòu)如果設(shè)計的合理那么抽油煙機的排風效果就比擬好，工作時也不會有很大的噪音影響烹飪環(huán)境。風機，在抽油煙機工作時風機是抽油煙機系統(tǒng)的核心，一般使用全封閉的單相電容運轉(zhuǎn)式異步電動機作為抽油煙機的工作風機。風輪，采用離心式風輪。材質(zhì)為硅合金鋁片，不變形，耐用，動平衡性能好。止回閥，防止煙氣倒灌。排煙裝置是由4局部組成，分別是收集烹飪時產(chǎn)生的油漬的集油盒，排煙管道，集油杯，以及導(dǎo)油環(huán)。抽油煙機的工作原理：抽油煙機放在爐子上方，當要使用抽油煙機時就接通電源，電機開始工作，安裝在電機上的風輪高速旋轉(zhuǎn)，在爐灶的上面會因為風輪高速的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生負氣壓，這樣的負氣壓就會使抽油煙機吸走烹飪時產(chǎn)生的油煙，烹飪時產(chǎn)生的油煙被抽油煙機吸走后會通過油煙機風道中設(shè)定的過濾網(wǎng)，然后對油煙進行第一次別離和凈化，別離和凈化后再進入油煙機的風道系統(tǒng)，這樣就經(jīng)歷了第二次油煙的別離，烹飪時產(chǎn)生的油煙經(jīng)過葉輪的旋轉(zhuǎn)進行別離，油煙因為葉輪的旋轉(zhuǎn)就會產(chǎn)生一定的離心力，離心力會促使油霧的凝聚，凝聚的油霧再經(jīng)過油路收集到集油杯，最后過濾所剩的油煙通過固定的排煙系統(tǒng)排除。1.3本章小結(jié)本章主要內(nèi)容是對抽油煙機控制系統(tǒng)的設(shè)計意義及背景做了詳細的闡述，說明了油煙機在烹飪環(huán)境中的主要作用，同時對一般家庭油煙機的結(jié)構(gòu)和工作原理做了大致的介紹，對油煙機有一個根本的認識和了解。本文主要完成的任務(wù)是:第一章緒論，本章主要介紹抽油煙機的設(shè)計研究背景及現(xiàn)實意義，其次介紹抽油煙機的主要組成和功能，并闡述其開展史。第二章方案論證，根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，選擇相應(yīng)的元器件設(shè)計硬，使設(shè)計的系統(tǒng)能夠完整順利的運行。第三章系統(tǒng)電路的設(shè)計，首先展示整個設(shè)計的總電路圖，然后分別介紹檢測電路中每個檢測模塊，如：煤氣檢測模塊、煙霧溫度檢測模塊等。緊接著介紹以S52單片機為核心的控制電路局部，分別有：模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、自動照明電路、報警電路等。最后構(gòu)建程序的運行流程圖。第四章總結(jié)與展望，主要工作是完成對本次設(shè)計的缺乏的總結(jié)，以及對這些問題所引發(fā)的思考。2.方案論證任務(wù)要求是要基于單片機AT89S52來設(shè)計一個家用抽油煙機控制系統(tǒng)，那么這次抽油煙機系統(tǒng)的設(shè)計就被分為了兩局部：檢測局部和控制局部，檢測局部包括兩個：可燃性氣體的檢測，煙霧溫度的檢測?？刂凭植烤褪且詥纹瑱C為主要核心控制整個系統(tǒng)，實現(xiàn)自動和手動切換風速，蜂鳴器報警，自動照明等功能〔自動照明電路只有在抽油煙機啟動時工作〕。如圖2-1為本此設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。自動照明油煙機開/關(guān)煙霧檢測自動照明油煙機開/關(guān)煙霧檢測煤氣檢測AT89S52煤氣檢測AT89S52聲音報警聲音報警鍵盤輸入鍵盤輸入溫度顯示器溫度顯示器圖2-1設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖2-1設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.1硬件的選擇要實現(xiàn)對煙霧的檢測，能夠自動或者手動切換風扇的強弱〔大小〕，根據(jù)任務(wù)書要求，對煙霧的檢測我選用DS18B20溫度檢測模塊，對煙霧的溫度檢測，間接的實現(xiàn)對煙霧的檢測。選用它的理由是因為可以簡化外圍電路，不需要就參加A/D轉(zhuǎn)換器。如圖圖2-2溫度檢測器DS18B20DS18B20安裝在油煙機機殼內(nèi)部，只有在油煙機啟開工作吸取油煙時，DS18B20才會開始工作，對烹飪時的油煙溫度進行檢測。如圖2-2為溫度檢測器BS18B20溫度檢測后會選用相應(yīng)的顯示器，顯示溫度檢測器DS18B20所檢測到的溫度，實現(xiàn)手動或自動切換油煙機風速的大小。顯示器選擇LCD1602，液晶顯示器LCD被創(chuàng)造出來到現(xiàn)在，因為它功耗很低、占用空間不大、重量小、厚度極小的優(yōu)點廣泛應(yīng)用于微型計算機控制系統(tǒng)和智能化儀表中，超越了很多顯示器到達了一個新的高度。除此之外，LCD在它的外觀上無論是大小還是形狀都有優(yōu)于其他的顯示器，而且接口簡單易于使用和掌握，顯示屏上不但可以顯示數(shù)字、字符，圖形和漢字也可以顯示，所以在很多日常生活用品中都可以看到它，比方筆記本電腦、、顯示器、分析儀器等等。LCD已經(jīng)成為了現(xiàn)在產(chǎn)品主要的使用對象。許多公司和工廠為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次都選用LCD為顯示裝置。如圖2-3所示。圖2-3LCD1602顯示模塊圖2-4煤氣濃度檢測傳感器如圖2-4所示為煤氣濃度檢測傳感器。設(shè)計中對煤氣的濃度檢測需用的是MQ-2型氣敏原件。MQ-2型氣敏元件屬于N型半導(dǎo)體，它的制作原材料以金屬氧化物SnO2為主要成分，當復(fù)原性氣體接觸元件的時候，氣敏原件的電導(dǎo)率會因為檢測氣體濃度的上升而迅速地變高。其特點為：可以用在可燃氣體的檢測〔甲烷、正丁烷、氫氣等〕，響應(yīng)的速度很快，靈敏度也很高，輸出信號大，使用的壽命長，有很可靠的工作性能。傳感器接入單片機要進行AD的轉(zhuǎn)換，這次的設(shè)計中采用的PCF8591A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。圖2-5A/D轉(zhuǎn)換模塊系統(tǒng)中對油煙機的控制由按鍵來完成，鍵盤選用的是2個獨立的按鍵，功能依次為開關(guān)及復(fù)位。如圖2-6所示。調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的按鈕選擇滑動變阻器代替。圖2-6按鍵模塊系統(tǒng)中選用的光敏電阻模塊如圖2-7所示。圖2-7光敏電阻模塊要實現(xiàn)煤氣檢測的報警，就要選擇相應(yīng)的報警器，我選用的報警器為蜂鳴報警器，它線路簡單，報警時鳴叫聲大，很容易引起人們的注意，警示人們有險情發(fā)生。如圖2-8所示為這次設(shè)計選用的報警模塊。圖2-8蜂鳴器報警模塊電動機和風扇可以說是抽油煙機的核心部件，抽油煙機的主要功能都是通過電機帶動風扇的運轉(zhuǎn)而實現(xiàn)的，本次設(shè)計中選用的電機也很常見如圖2-所示。為了方便單片機的控制，系統(tǒng)的合理運行，采用直流電動機來帶動風扇的旋轉(zhuǎn)。圖2-9直流電動機2.2本章小結(jié)為了使設(shè)計的油煙機系統(tǒng)能夠符合生活實際，結(jié)合設(shè)計任務(wù)書，本章選用了符合系統(tǒng)的相應(yīng)元器件，如MQ-2型氣敏傳感器，DS18B20溫度檢測器，LCD1602顯示屏，蜂鳴報警器，光敏電阻，直流電機等，通過任務(wù)要求選用不同型號的硬件來組成硬件電路圖，是為了讓系統(tǒng)更好的運行，更符合實際操作需求。3.系統(tǒng)電路的設(shè)計3.1引言此次設(shè)計的任務(wù)是要抽油煙機能夠檢測到空氣中的可燃氣體并發(fā)出報警聲，抽油煙機的工作過程為,煤氣泄漏的時候由于濃度的不斷升高，到達氣敏傳感器所檢測的濃度范圍。氣敏傳感器的中的電阻阻值就會相應(yīng)的減小，然后就會向單片機發(fā)出一個信號，然后單片機就會控制油煙機的電機和報警電路以及抽油煙機排氣并報警；另外一項任務(wù)是對煙霧的檢測，我選用的是DS18B20測量煙霧的溫度，并通過單片機分析和檢測將溫度顯示在LCD屏上，當顯示溫度高時，采取手動操作控制油煙機風速的強弱。如果烹飪時抽油煙機系統(tǒng)正常運行，室內(nèi)的有較強的可見光，自動照明系統(tǒng)就不會工作，LED燈就不會發(fā)亮，只有在夜晚時可見光的亮度逐漸變暗，自動照明電路中的光敏電阻阻值減小，LED燈發(fā)光；為了能讓這次設(shè)計的系統(tǒng)能夠更穩(wěn)定和更加平安地工作，不受到其他環(huán)境和因素的影響及干擾，蜂鳴器參加系統(tǒng)中的作用就是隨時提醒使用人員要按時對煤氣泄漏故障進行修理保證烹飪中人員的健康和平安。3.2設(shè)計總電路圖圖3-1設(shè)計總電路圖3.3檢測電路設(shè)計AT89S52單片機作為這次設(shè)計中油煙機控制系統(tǒng)中心來控制抽油煙機系統(tǒng)，選用這一種單片機的原因是作為S5x系列的單片機比起C5x系列的單片機來說擁有較低的功耗，性能高特點，而且C5x系列單片機上增加了看門狗定時器和在線更新程序的功能。不需要在外部再外加看門狗，降低單片機外圍電路的復(fù)雜性。根據(jù)任務(wù)可知抽油煙機的根本開關(guān)功能就是實現(xiàn)手動的啟動和關(guān)閉功能，啟動時抽油煙及通電風扇轉(zhuǎn)動，抽油煙機正常工作，關(guān)閉時抽油煙機斷電工作停止。抽油煙機煙霧溫度自動檢測功能，本次設(shè)計中是對煙霧溫度進行檢測，將檢測到的溫度通過單片機AT89S52顯示在液晶屏上，通過人對液晶屏上數(shù)據(jù)的顯示來手動調(diào)節(jié)風速的強弱〔大小〕。抽油煙機中檢測煙霧彎度的傳感器使用的是DS18B20，能夠感應(yīng)并測量到的溫度范圍適合用于烹飪的環(huán)境，并且內(nèi)部有熱溫上、下限告警的設(shè)置，很適合應(yīng)用在抽油煙機控制系統(tǒng)中。把溫度傳感器DS18B20連接到單片機AT89S52所設(shè)計的引腳上，通過單片機分析和檢測來控制LCD液晶顯示所測得的溫度，本設(shè)計中液晶顯示模塊采用的是LCD1602。調(diào)節(jié)風力大小就是人對按鈕的手動操作，經(jīng)過程序編程再通過單片機AT89S52控制來控制電機的轉(zhuǎn)速。3.1.1煤氣檢測本次設(shè)計中的任務(wù)之一就要讓抽油煙機要能夠檢測烹飪時產(chǎn)生的煤氣濃度，當煤氣濃度到達一定檢測值時，通過單片機觸發(fā)報警器報警。本小節(jié)介紹煤氣傳感器和煤氣傳感器檢測原理。如圖3-2為煤氣檢測模塊MQ-2硬件圖。圖3-2煤氣檢測模塊煤氣的檢測一般使用的是半導(dǎo)體氣敏原件，它的工作原理是半導(dǎo)體氣敏傳感器外表的金屬氧化物與檢測的氣體接觸以后會發(fā)生反響，通過對反響后的物理性質(zhì)變化檢測氣體。半導(dǎo)體氣敏原件通過加熱到達穩(wěn)定狀態(tài),被檢測的氣體接觸到氣敏原件并被吸附,被測氣體自由擴散在吸附的外表上,運動能量喪失,中間的一局部分子會蒸發(fā),沒有蒸發(fā)的分子會熱分解吸附在原件的外表，這時，我們假設(shè)吸附分子的電子親和力大于元器件的功率函數(shù),吸附分子就會將元器件的電子奪取之后變?yōu)樨撾x子。氧氣和氮氣是具有負離子吸附能力的氣體。如果吸附分子的離解能小于氣敏元器件的功函數(shù),吸附分子釋放電子給元器件,元器件外表就會形成正離子吸附。當氧化性氣體吸附N型半導(dǎo)體時,復(fù)原性氣體吸附P型半導(dǎo)體時,就會使載流子的數(shù)量減小,元器件的阻值就會增大；反過來說,N型半導(dǎo)體被復(fù)原性氣體吸附時,P型半導(dǎo)體被氧化性氣體吸附時,載流子的數(shù)量就會逐漸增多,使電阻阻值減小。氧成分在空氣中根本上是固定不變的,所以元器件對氧氣的吸附量也是固定不變的,氣敏原件的阻值也就根本沒有什么變化。在這樣的環(huán)境中，元器件的阻值會隨著檢測氣體的濃度的變化而發(fā)生變化，分析濃度與阻值的變化關(guān)系就可以知道檢測的氣體濃度了。表3-1氣敏傳感器根本信息表MQ-2氣敏傳感器靈敏度強，性價比高，很適用于家庭中，既平安又簡約。將煤氣檢測模塊DMQ2端接入單片機AT89S52的片P3.2引腳上，計設(shè)中的抽油煙機系統(tǒng)煤氣檢測模塊可以在抽油煙機關(guān)閉和開啟的情況下正常工作，當抽油煙機關(guān)閉時，在廚房發(fā)聲煤氣泄漏到達一定濃度時候也就是有一一定危險性的濃度時，煤氣傳感器MQ2測的的煤氣濃度模擬信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器PCF8591轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)過單片機分析后做出相應(yīng)的響應(yīng)，報警器選用的是蜂鳴報警器，設(shè)計中的報警提示采用的是蜂鳴器，蜂鳴器在工作時會發(fā)出很大的響聲，有警示的作用，蜂鳴器屬于一種有極性的電子元件，有兩種型號，型號都分為兩類一類是有源型另外一類為無源型，有源型的蜂鳴器與無源型蜂鳴器不同的是內(nèi)帶振蕩源，只要蜂鳴器一通電，就會工作發(fā)出鳴叫警示，而不同與有源型的是，無源型的蜂鳴器如果用直流信號驅(qū)動，不會鳴叫，必須用方波驅(qū)動。為了簡單和便利，設(shè)計中采用的是有源型蜂鳴器，當氣敏傳感器檢測到一定濃度值的煤氣時，設(shè)計的中斷效勞程序會就會給單片機相應(yīng)的接口一個低電平，使蜂鳴器發(fā)出鳴叫進行報警，將蜂鳴報警器接入單片機的1.6口，當煤氣檢測到一定濃度的可燃氣體是經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器進入單片機，經(jīng)過監(jiān)測和分析P1.6口響應(yīng)，變?yōu)楦唠娖椒澍Q器得電，報警。當有人聽到報警的聲音后可以按下復(fù)位按鈕接觸警報。3.1.2煙霧溫度檢測及顯示設(shè)計中所使用的溫度檢測模塊DS18B20，圖2-2所示的DS18B20有電源接入時需要外接一個上拉電阻使其能夠穩(wěn)定地工作，上拉電阻的阻值和DS18B20的工作電流及電壓有關(guān)，DS18B20的工作電流大約為1mA，工作電壓為5V，根據(jù)公式就可以知道電阻的阻值為5千歐，本次設(shè)計中就選用5千歐的電阻作為DS18B20的上拉電阻。如圖3-3所示為DS18B20硬件圖。圖3-3DS18B20硬件圖設(shè)計中檢測廚房煙霧溫度的傳感器選用的是的溫度傳感器DS18B20，它能夠測量的溫度范圍適用于日常烹飪的環(huán)境，并且內(nèi)部有溫度上、下限警告的設(shè)置，很適合應(yīng)用在抽油煙機控制系統(tǒng)中。將DS18B20連接到單片機AT89S52引腳接口上，然后經(jīng)過單片機檢測和分析之后控制LCD液晶顯示驅(qū)動，本設(shè)計中液晶顯示模塊選用的是LCD1602。DS18B20數(shù)字溫度計優(yōu)點很多，線路比擬簡單，體積也很小，可以將很多數(shù)字溫度計使用在一根通信線，非常方便，快捷，可以廣泛的使用。DS18B20的優(yōu)點有：實現(xiàn)通信功能時只需要一個端口就可以；在DS18B20中的每個器件上都有特殊的序列號，之所以特殊是因為這些序列號是獨一無二的；在實際的環(huán)境進行測量溫度時，在外部不需要加其他的原件就可以測溫；測量的溫度范圍-55℃攝氏度到+125攝氏度；九到十二位之間是數(shù)字溫度計的分辨率可以選擇的區(qū)間；內(nèi)部裝設(shè)有溫度上、下限告警。DS18B20的引腳功能如表3-2所示。表3-2DS18B20的引腳功能DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有四個比擬主要的局部，其中就有六十四位激光ROM、溫度傳感器、非易失性溫度告警觸發(fā)器和配置存放器。DS18B20的內(nèi)部電路框圖如圖3-4所示。圖3-4DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3-5DS18B20RAM任何一個DS18B20，存放在六十四位激光ROM的編碼都是唯一的一個六十四位ROM編碼DS18B20的存儲結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。由一個中間結(jié)果暫時存儲RAM和一個非易失性電可擦除EERAM組成，保存單線通信所用到的數(shù)據(jù)需要存儲在暫存存儲器，在讀取數(shù)據(jù)后再讀出校正，最后將數(shù)據(jù)送到非易失性電可擦除EERAM中。測量的溫度信息的高位和暫存器的低位的前兩位字節(jié)為暫存器，溫度告警出發(fā)器高位、低位的值在第三、四字節(jié)，配置存放器在第五個字節(jié)，在每一次上電位時，這五個字節(jié)就會不斷地刷新；接著的三個保存字為內(nèi)部計算機使用；第九個字節(jié)為CRC校驗值。分辨率配置為九、十、十一或者十二位的數(shù)字溫度傳感器是DS18B20的核心功能部件。DS18B20有兩種供電方式：寄生和外部。單線數(shù)據(jù)線所能提供電源叫做寄生電源，在一定的時間范圍內(nèi)信號線處于高電平的狀態(tài)，存儲器內(nèi)部有電容器，在一定的時間內(nèi)，電容器上會產(chǎn)生能量。在一定周期內(nèi)單信號線為低電平斷開電源，該信號的信號電平被由低到高，使寄生功率將重新連接。寄生電源有的特點有兩個，第一是不需要本地電源就能夠?qū)崿F(xiàn)溫度檢測并且是遠程控制的，第二就是ROM的讀取在沒有正常電源的情況下也是可以的。設(shè)計中液晶顯示模塊采用的是LCD1602，它是一種帶字庫的點陣圖形LCD模塊，有8位微處理器接口，平板顯示器的128x64大小的64位數(shù)據(jù)RAM驅(qū)動器來實現(xiàn)。如圖3-6所示為LCD1602硬件圖。圖3-6LCD1602顯示模塊硬件圖表3-3LCD根本特性LCD1602根本特性如表表3-3LCD根本特性通過P2.7溫度傳感器與單片機連接，當溫度傳感器將傳感信號傳入單片機，通過LCD顯示，在溫度系統(tǒng)設(shè)計的LCD顯示字符顯示，LCD在設(shè)計系統(tǒng)中顯示的溫度也就是字符的顯示，一般一個字符都是由48點陣或者是64點陣這樣的點陣組成的，要想溫度正確的顯示就要經(jīng)過準確的測量，就要找到幾個固定位置在屏幕上對應(yīng)顯示的RAM的8個字節(jié)，而且要讓每個字節(jié)的不同為為1，其他的位為0，1就是為點亮。當然0就是熄滅，經(jīng)過顯示管明和暗的變化來顯示溫度字符。對于對煙霧溫度的顯示只有在抽油煙機啟動時才會工作。3.1.3按鍵輸入本次設(shè)計中的鍵盤模塊，為了使鍵盤能夠正常的使用，在高電平與鍵盤之間會參加電阻，電阻的阻值一般為1千歐。圖3-7按鍵模塊硬件圖很多個按鍵的集合形成鍵盤，它的主要功能就是響應(yīng)相關(guān)人員的操作或其他命令。鍵盤有兩種型，一種為可編碼另一種為非編碼。編碼型鍵盤就是當按鍵按下時可以自動識別按鍵然后產(chǎn)生該按鍵所對應(yīng)的代碼，然后再通過并行或串行的方式發(fā)送到中央處理器。操作簡單，使用方便，相應(yīng)速度快，但是需要參加專門的硬件電路才可以。非編碼型鍵盤是通過軟件來確定鍵盤然后通過軟件計算鍵盤值。雖然沒有編碼型鍵盤效果理想，但它不需要參加硬件電路，能夠廣泛使用。在單片機控制系統(tǒng)中一般只需要幾個功能鍵就可以控制比擬單一的對象，對于有少量的功能鍵系統(tǒng)，一般都是會使用相互獨立的接口方式〔每一個按鍵接一根輸入線，各鍵的工作狀態(tài)互相不會影響。〕如圖3-7所示為本設(shè)計中2個功能鍵。設(shè)計的抽油煙機有2個控制按鍵分別接入P3.3口P3.4口，按鍵功能分為4塊，分別為開關(guān)，電路復(fù)位。開關(guān)按鍵控制抽油煙機的啟動和關(guān)閉〔采用長觸式)，當按下時油煙機P3.3口得電時單片機開始工作控制電機運轉(zhuǎn)，抽油煙機開始正常工作，當煤氣傳感器檢測到一定濃度的可燃氣體時抽油煙機的警報功能就會被觸發(fā)，蜂鳴器得得電鳴叫，發(fā)出警示，當有人聽到警報后按下復(fù)位按鍵，使單片機復(fù)位回到初始工作狀態(tài)，并翻開油煙機抽走過高濃度的可燃氣體，報警解除。對于手動切換風速的大小，在設(shè)計中會選用一個滑動變阻器調(diào)速來作為調(diào)節(jié)風速的按鍵，通過改變阻值來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。3.1.4系統(tǒng)自動復(fù)位電路單片機得電之后第一從復(fù)位運行開始，經(jīng)過復(fù)位操作可以使單片機處于初始形態(tài)。通過復(fù)位電路實現(xiàn)單片機的復(fù)位。本設(shè)計中設(shè)計的復(fù)位電路是當系統(tǒng)報警時按下復(fù)位電路使抽油煙機停止工作回到初始未啟動狀態(tài)。復(fù)位操作分為三種方式，第一種為上電自動復(fù)位，第二種為按鍵手動復(fù)位，第三種為看門狗自動復(fù)位。圖3-8〔A〕上電自動復(fù)位是在施加電源瞬間通過RC電路來實現(xiàn)，如圖3-8〔A〕所示。在通電瞬間，電源通過電容C和電阻R回路對電容充電，使Resst端出現(xiàn)如圖3-8〔B〕所示的波形，經(jīng)過施密特整形電路，可向內(nèi)部復(fù)位電路提供一個正脈沖引起單片機復(fù)位。取電阻R為1千歐，電容大小為22μF，就可以可靠地復(fù)位。如果系統(tǒng)程序中還存在別的外圍硬件電路也要加一個復(fù)位信號進行復(fù)位，可以按圖3-8(C)所示加接一個門電路。圖3-8〔B〕按鍵手動復(fù)位是說當單片機在運行的時候通過手動按鈕讓中央處理器強行復(fù)位，再從頭開始運行。圖3-8〔D〕所示的是上電自動復(fù)位與按鍵手動復(fù)位結(jié)合的情況。圖3-8〔C〕圖3-8〔D〕單片機控制的系統(tǒng)都是智能的系統(tǒng)，看門狗電路具有自動脫離死循環(huán)或死機的功能，也叫做WatchingDog?？撮T狗設(shè)計的構(gòu)思是這樣來的：制作并連接一個硬件電路，程序如果在運行時沒有什么異常情況出現(xiàn)，只要定時發(fā)出去除信號〔稱為喂狗〕，該電路就會一直保持原有的狀態(tài)不會發(fā)生任何異常事情，但是當程序出現(xiàn)問題而且不能夠正常的運行時，在一定的時間之后，看門狗電路就會自己自動的開始工作，產(chǎn)生復(fù)位信復(fù)位單片機使單片機回到初始狀態(tài)。有很多方法可以在單片機的控制系統(tǒng)中使用看門狗，可使用外圍芯片，利用單片機內(nèi)部看門狗，利用單片機里面的定時器中斷等方式實現(xiàn)。單片機的復(fù)位也就是說讓單片機進出初始化的狀態(tài)。單片機在啟動以后，片內(nèi)的隨機存儲器為一個任意的數(shù)，片內(nèi)RAM的內(nèi)容不會因為復(fù)位操作而受到任何的影響。特殊功能存放器的狀態(tài)在復(fù)位后是確定不變的。3.2主控制電路設(shè)計3.2.1AT89S52單片機通俗來講就是一個小型的計算機，試想一下一個計算機的功能全部濃縮在一個小小的芯片上，充分解釋了什么叫濃縮的是精華。因此在很多控制領(lǐng)域中我們用到的最廣泛的芯片就是單片機，單片機雖然體積小、但是其功能卻十分驚人，其高可靠性、高性能的特點一直是人們熱衷于單片機開發(fā)的主要原因。功能全但是造價并不高，而且在能耗方面也有出色的表現(xiàn)。在系統(tǒng)中應(yīng)用單片機，可以是系統(tǒng)快速的檢測到大量的數(shù)據(jù)，在經(jīng)過飛速的運算處理和邏輯分析之后，可以做出快速的、實時的動態(tài)響應(yīng)。開展到現(xiàn)代社會，工業(yè)中我們應(yīng)用的主流單片機還是以8位機為主，但其16位、32位的同胞兄弟正在以極快的速度崛起中。而本次磁懸浮小球控制系統(tǒng)，其需要處理的數(shù)據(jù)量并不是太大，所以考慮到系統(tǒng)的運算性能和本錢問題，本次設(shè)計選用的AT89S52型號的單片機。如圖3-9所示為本次設(shè)計中所應(yīng)用的單片機的最小系統(tǒng)。圖3-9單片機最小系統(tǒng)由圖可以看出，此單片機一共有40個管腳，其中可以用做輸入輸出的管腳是P0口、P1口、P2口、P3口，除此只外P0口還可以用作地址、數(shù)據(jù)總線，而P3口也有自己的第二功能，P3.0-P3.1用作第二功能的時候，每個管腳都需要單獨定義。需要注意的是要是用P0口的輸入輸出功能的時候一定要在外面接上拉電阻?！馲1、X2管腳用于接外接晶振，為單片機提供脈沖信號。●ALE管腳用于選擇地址的鎖存信號，當脈沖信號為下降沿的時候，此管腳輸出工作信號?！馬ESET管腳外接復(fù)位電路，用于單片機的復(fù)位操作?！馪SEN管腳用于單片機是否在外部的儲存器提取指令，在低電平到達的時候，單片機才會從外部的儲存器提取所用的指令信號?！馝A管腳負責管理單片機的內(nèi)外程序存儲器，當EA為高電平的時候，單片機可以反問片內(nèi)的ROM存儲器；反之那么訪問片外的。本次設(shè)計并沒有將單片機的全部引腳充分利用，但現(xiàn)在也可以滿足此次的設(shè)計要求。在設(shè)計總控制器的時候我也有考慮過使用其他的控制芯片，甚至也考慮過比51單片機功能更強大的種類。但是介于所學(xué)到的知識和對整個系統(tǒng)的功能分析，并最終決定整個控制系統(tǒng)的核心采用51單片機。單片機正因為其多功能的管腳、較小的身軀、強大的功能、出色的運算速度等，確定了其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，生活中我們的各種家電、各種智能設(shè)備，工業(yè)中所應(yīng)用的生產(chǎn)流水線，高端智能儀器等等。單片機開展到現(xiàn)在，已經(jīng)成為了我們社會進步的不可缺少的重要工具。AT89S52的標準功能如表3-4所示。表3-4AT89S52標準功能表3-5ATS8952的性能表3-4AT89S52主要性能表3-4AT89S52主要性能表3-6P1端口第二引腳功能表3-7P3端口第二引腳功能AT89S52有八個中斷源，六個中斷矢量，有兩個中斷優(yōu)先級，可以實現(xiàn)二級中斷效勞程序嵌套。通過軟件編程為高優(yōu)先級或的優(yōu)先級中斷每個中斷源都可以完成中斷源，允許或禁止向中央處理器請求中斷。AT89S52的特殊功能存放器有：中斷有限存放器IP、中斷允許存放器IE、中斷源存放器。向CPU申請中斷請求源，AT89S52的8個中斷源，外部中斷/INT0、/INT1；T0、T1計數(shù)中斷串行口發(fā)送中斷或接收中斷；T2計數(shù)中斷和捕獲中斷。外中斷對應(yīng)兩個中斷矢量；T0、T1中斷對應(yīng)兩個中斷矢量；串行口對應(yīng)一個中斷矢量；T2對應(yīng)一個中斷矢量。外部中斷/INT0、/INT1：在P3口不同的引腳上會產(chǎn)生低電平或者是變?yōu)樨撝?置位中斷請求標志位IE0或IE1,外部中斷請求標志和觸發(fā)方式控制位存在于特殊功能存放器TCON的低四位。硬件自動復(fù)位IE0和IE1標志位。中斷的發(fā)生將遵循下面的2條根本原那么：1、低級的中斷響應(yīng)可以被高級中斷打斷，但是低級中斷在高級中斷響應(yīng)時不能夠打斷。2、在某一個中斷正在響應(yīng)或者是已經(jīng)響應(yīng)時，同一等級的中斷響應(yīng)是不能夠打斷它的。輔優(yōu)先級規(guī)那么當中央處理器同時收到幾個同一級別的中斷請求時，哪個中斷響應(yīng)源基于硬件上的查詢順序。不在同一個機器周期內(nèi)當2個或超過兩個中斷先后發(fā)生時，或者當2個以上不同優(yōu)先級中斷一起發(fā)生時，哪個先被響應(yīng)由IP存放器決定。在同一臺機器周期在2個以上的發(fā)生具有相同優(yōu)先級的中斷發(fā)生，這是內(nèi)部查詢序列的第一反響，該IP存放器不能確定的第一反響。中斷系統(tǒng)中的任意一個機器周期都會實現(xiàn)順序檢查其中的任意一個中斷源，如果查詢到中斷請求被標志為1,而且不會被下屬的阻值條件所阻止，那么將在下一個機器周期的轉(zhuǎn)到所響應(yīng)的中斷效勞程序。如圖3-10為單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖3-10AT89S52單片機內(nèi)部功能模塊示意圖3.2.2A/D轉(zhuǎn)換器檢測煤氣濃度的氣敏傳感器作為模擬量輸入就要通過A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳入單片機，這樣才能正常工作，本次的設(shè)計選用PCF8591作為A/D轉(zhuǎn)換模塊來進行對模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。如圖3-11所示為A/D轉(zhuǎn)換。圖3-11A/D轉(zhuǎn)換器PCF8591屬于8位CMOS數(shù)據(jù)獲取器件，它的功能為多路模擬輸入，其特點是待機狀態(tài)為低電平。PCF8591是一個獨立的集成芯片、要進行單獨的供電、功耗也不高，是一個8位CMOS數(shù)據(jù)讀取的元器件。PCF8591的中的三個引腳分別為A0、A1、A2，可以使用在硬件地址的編程上，同一個總線不需要外加其他的外部器件而且一共可以有8個PCF8591器件接入。PCF8591的主要特點有：1、可以單獨的提供電源。2、PCF8591允許工作電壓范圍是2.5伏至6伏。3、4個模擬量程是差分輸入或者是單端型輸入為輸入編程。4、通過一路模擬量的輸出來實現(xiàn)引腳增益信息。5、PCF8591的模擬電壓范圍從VSS到VDD。6、I2C總線速率決定了PCF8591的采樣率。7、在待機的狀態(tài)下電流值很小。8、可以自動進行頻道選擇。9、PCF8591引腳通過3個硬件地址實現(xiàn)尋址功能。10、PCF8591內(nèi)部設(shè)有跟蹤保持電路。11、8-bit逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器。12、通過I2C總線串行輸入或者輸出。如圖3-12為A/D模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖3-12A/D模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖在進行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換時，首先對輸入的模擬量進行輸入方式確實定，以決定其具體的位選值，一般來說模擬量的輸出允許值為0，4路單端輸入時取00，三路差分輸入時取01，單端與差分輸入時取10，二路差分輸入時取11。最低兩位是通道編號位，當0通道的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換時取00，當對1通道的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換時取01，當對2通道的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換時取10，當對3通道的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換時取11。自動照明控制圖3-13光敏電阻如圖3-13為光敏電阻。光敏電阻是整個系統(tǒng)中自動照明系統(tǒng)的核心硬件。它的工作原理就是通過半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，使它的阻值會因為照著光的強弱而發(fā)生改變?；瘜W(xué)物質(zhì)中鎘、鋁、鉛硫化物等材料可以作為光敏電阻的原材料。這些原材料都有一個共同的特征就是在固定不變的光亮照下，光敏電阻的阻值會立刻地下降變小，由于在導(dǎo)電的電路中通過光照產(chǎn)生的載流子會參加電路中與其一起導(dǎo)電，在外加電場的作用下產(chǎn)生運動，電子就會向正極靠近，電源的負極那么都是空穴，在這樣的作用下光敏電阻的阻值就會發(fā)聲改變，立刻減小。所以當入射光照不是很強時，電阻值就會增大。入射光照很亮時，電阻值就會減小，在實現(xiàn)光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換時可以使用光敏電阻來完成。之所以叫做光敏電阻，就說明它對光很敏感，靈敏度高，可以提供在廚房光線較弱或者沒有可見光的時候的光亮。抽油煙機開啟工作的情況下，自動照明電路會有外接的電壓，這樣光敏電阻就可以起到控制LED燈亮或滅作用，當廚房烹飪環(huán)境中可見光慢慢變?nèi)鯐r，暗阻的阻值就會慢慢變大，自動照明電路中的電流變大，到達一定的峰值時，就會觸發(fā)導(dǎo)通光敏電阻,電路閉合，LED燈的點以后發(fā)亮。當烹飪時的可見光的強度慢慢變大，暗阻阻值就會慢慢減小，是自動照明電路中的電流值變小，當交流電壓的電壓值為零，電鍍中的電流不能就不能使光敏電阻導(dǎo)通,LED燈的回路就斷開，燈就熄滅。在設(shè)計系統(tǒng)中，把自動照明電路與A/D轉(zhuǎn)換器接在了一起，通過光敏電阻對照明電路進行控制，自動照明電路也是在油煙機啟動時才會工作的。光照對烹飪的環(huán)境很重要，在烹飪時需要一定的光照才能更好的烹飪，在設(shè)計的自動照明電路中光敏電阻使其重要的組成局部，當光敏電阻在有光照的情況下，電阻增大，這樣LED燈就不會發(fā)亮，當沒有光照或者光照很弱的的時候，光明電阻的阻值隨之減小，LED燈亮。光敏電阻的選型如表2-4所示。表2-4光敏電阻的選型報警電路圖3-14蜂鳴器報警電路設(shè)計選用蜂鳴器作為警報如圖3-4所示。蜂鳴器是一種信號提示裝置，常常用在電子設(shè)備的聲音提示中。蜂鳴器一般是基于壓電原理制作而成的，它的鳴響的頻率為二百赫茲到三千赫茲，工作的電壓有3V、5V、9V、15V等幾種，工作電流一般為幾毫安到幾百毫安。蜂鳴器分為直流和交流兩種工作方式，作為報警提示，蜂鳴器是一種有極性的電子元件，有兩種類型，一種類型是為有源型，另一種類型為無源型，有源的蜂鳴器內(nèi)帶振蕩源，只要通電就會鳴叫，而無源型的蜂鳴器如果用直流信號驅(qū)動，不會鳴叫，必須用方波驅(qū)動。為了方便簡單，在設(shè)計中選擇有源蜂鳴器。當傳感器檢測到氣體濃度太高，執(zhí)行中斷效勞程序，單片機的輸入端口連接到一個低電平，觸發(fā)蜂鳴器后就會立刻工作并發(fā)出響聲報警。3.2.5對電動機的控制普通的家用抽油煙機不會通過單片機控制，一般都不會實現(xiàn)智能化，這次根據(jù)任務(wù)要求，設(shè)計的抽油煙機系統(tǒng)要能夠自動或者手動切換風速的強弱〔大小〕，調(diào)節(jié)風速的大小也就輸要調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，本次的設(shè)計任務(wù)是要以單片機為核心控制整個抽油煙機系統(tǒng)，所以選用直流電機作為抽油煙機的重要組成局部。通過單片機使得直流電動機正常工作并能夠調(diào)節(jié)它的轉(zhuǎn)速需要PWM波對它進行調(diào)速。PWM是通過微型計算機輸出的數(shù)字信號控制具有模擬信號的電路具有成熟理論體系的技術(shù)。在工程測繪，數(shù)字通信，控制功率與變換等很多方面都被人們所使用。脈沖寬度調(diào)制〔PWM〕是一種通過對數(shù)字的編碼改變模擬信號電平的應(yīng)用技術(shù)。PWM波的方波占空比，對相應(yīng)的模擬信號電平進行數(shù)字編碼，在編碼時要使用高分辨率的計時器。在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電有兩種具體的供電方式，一種是完全有，另一種是完全無，所以PWM波一直是數(shù)字信號不會改變。加在模擬負載上的電壓或電流源是通過一種接通或者關(guān)斷的周期性的變化規(guī)律來完成對脈寬的調(diào)制任務(wù)。接通狀態(tài)就是負載上由直流電壓供電，當供電的直流電源斷開時即為關(guān)斷狀態(tài)。對于一個控制系統(tǒng)來說，任何模擬值只要在足夠?qū)挼拿}沖下都可以通過PWM驅(qū)動控制技術(shù)進行數(shù)字編碼。在使用PWM驅(qū)動電路系統(tǒng)運行之前，這種控制電路在系統(tǒng)中完成的主要任務(wù)包括以下幾點：●對需要調(diào)制脈沖信號進行設(shè)置，設(shè)定一個具體的工作周期?！裨赑WM控制存放器中設(shè)置接通時間?！裨O(shè)置PWM輸出的方向，這個輸出是一個通用I/O管腳●啟動定時器●使能PWM控制器PWM的一個很大的特點那就是處理器輸出的信號和被控系統(tǒng)所應(yīng)用的信號都是數(shù)字量，因此我們在設(shè)計的時候并不需要再另外參加模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，減少電路的復(fù)雜性。并且控制系統(tǒng)中一直使用數(shù)字量作為控制信號可以有效地降低噪聲對整個系統(tǒng)的控制性的影響。一般來說，噪聲只有在有強烈的幅值變化的時候，才會對系統(tǒng)中的數(shù)字信號產(chǎn)生干擾或者一定量的偏差。對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點，而且這也是在某些時候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號復(fù)原為模擬形式。PWM也就是脈沖寬度調(diào)制的工作原理為，將電源開關(guān)的頻率通過控制固定電壓來完成，當改變敷在兩端電壓的大小時，就可以完成對整個系統(tǒng)電壓的控制要求。如果在一個控制系統(tǒng)中采用PWM驅(qū)動控制整個系統(tǒng)的控制性能，電源的斷開和閉合通過一個特定的頻率來實現(xiàn)，并且根據(jù)系統(tǒng)的具體要求讓電源在一個周期內(nèi)“斷開”和“閉合”有規(guī)律的實現(xiàn)。控制直流電動機轉(zhuǎn)速的方法就是改變平均電壓值的大小，具體可以通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來實現(xiàn)。PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。如圖3-15所示為PWM方波。圖3-15PWM方波假設(shè)給直流電動機持續(xù)接通電源保持不會斷開的時候，分析如下：，設(shè)占空比為，電機的平均速度，〔指的是電機的平均速度；是指電機在全通電時的最大速度；是指占空比?！钞斦伎毡葧r，就可以得到不同的電機平均速度，就可以對直流電動機進行速度的控制。除了需要PWM波調(diào)速，還要將直流電動機接入H橋。H橋驅(qū)動電路如圖3-16所示。圖3-16H橋驅(qū)動電路圖3-17電機控制電路〔局部〕如圖3-17所示是本次設(shè)計系統(tǒng)所應(yīng)用的直流電機控制電路。由圖可以看出電路的分布呈英文字母H型，所以這樣的電路也叫做H橋電路。如圖3-17所示，H橋式電機驅(qū)動電路的主要是由4個三極管和一個直流電機電機構(gòu)成。電動機的正常運行需要同時讓在一條對角線上的三極管同時開通或者關(guān)斷，所以我們需要為電路提供一個合理的控制信號，以保證系統(tǒng)的正常運行。四個三極管的開通關(guān)斷情況可以分成兩組情形來分析，分別可以實現(xiàn)電動機的正向運行和反向運行。這是H橋電路控制電機的主要優(yōu)點之一。首先分析上述所提兩組情形的一種，假設(shè)本次情形完成的是電動機的正向運行，那么根據(jù)下列圖3-18所示可以看出，我們需要將Q1和Q4兩個三極管同時通以開通信號，此時電路的閉環(huán)通路，由此電流就可以經(jīng)過Q1到達電動機，在經(jīng)過Q4流回電源的負極，完成對電動機穩(wěn)定運行，使電動機按照圖所示的方向，即為開始假設(shè)的正向運行轉(zhuǎn)動。圖3-18H橋電路驅(qū)動電機順時針轉(zhuǎn)動圖3-19所示的那么是另外一組控制情形，此次那么可以實現(xiàn)直流電動機的反向運行。此時的控制電路通以同時信號的是Q2和Q3兩個三極管，電流此時經(jīng)過Q3三極管流入電動機，然后在電動機流出，經(jīng)過Q2三極管，再流回電源的負極。從而完成了電動機的反向運行，具體電流的行進路線如下圖。圖3-19H橋電路驅(qū)動電機逆時針轉(zhuǎn)動當直流電機是用PWM控制電路驅(qū)動的時候，使能控制和方向邏輯為控制電機正反向運行的具體決定因素，而且H橋同側(cè)的兩個三極管是不能夠同時導(dǎo)通的，這一點很重要需要特別注意。具體原因如下：假設(shè)三極管Q1和Q2同時導(dǎo)通，此時電流直接從電源正極經(jīng)過Q1和Q2的通路流回電源的負極，而且并沒有流過電動機，因此系統(tǒng)中也就不存在負載的功率損耗。其結(jié)果就是導(dǎo)致電路回路中的電流到達一個很大的值，從而有可能會將三極管燒壞，影響H橋正常的工作，而且并沒有完成對電動機的驅(qū)動作用。由于以上原因，在實際驅(qū)動電路中要對三極管的開關(guān)進行控制，一般使用的方法是在驅(qū)動電路中參加硬件電路。圖3-20所示就是通過硬件電路對三極管的控制而改良電路，將4個與門和2個非門參加到根底的H橋驅(qū)動電路上。將同一個使能的導(dǎo)通信號與4個與門接通，整個控制電路的開關(guān)就可以只通過一個信號進行控制。將兩個非門與電路相連，并且通以相同的輸入信號，從而可以很好的保證H橋電路在運行的時候發(fā)生同一側(cè)三極管同時導(dǎo)通的情況，保證了元器件的平安性和系統(tǒng)的完整的運行。圖3-20具有使能控制和方向邏輯的H橋電路圖3-20所示的H橋電路是有使能控制和方向邏輯的電路，通過使能控制和方向邏輯的方法，僅僅用三個信號就能夠完成電機運轉(zhuǎn)的控制要求。兩個方向信號、一個使能信號為控制整個控制電機的三個信號。當DIR－L的信號為0，DIR－R的信號為1的時候，而且使能信號是1，那么三極管Q1和Q4導(dǎo)通，電流從左至右流過直流電動機〔如圖3-21所示〕；假設(shè)DIR－L的信號變?yōu)?，但是DIR－R的信號變?yōu)?，那么Q2和Q3就會導(dǎo)通，電流那么反向流過電機。圖3-21使能信號與方向信號的使用因為H橋很復(fù)雜，所以在實際的系統(tǒng)應(yīng)用中，H橋都是直接在市面上購置的，以縮減設(shè)計的復(fù)雜程度和設(shè)計時間。3.3本章小結(jié)本章主要是圍繞抽油煙機控制系統(tǒng)中控制局部，每個模塊接入單片機后，經(jīng)過單片機的控制實現(xiàn)每個模塊的工作，設(shè)計的油煙機的主要控制系統(tǒng)中心為單片機AT89S52,T通過單片機的程序設(shè)計來實現(xiàn)任何一個模塊功能的實現(xiàn)，最后完成整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，每個模塊之間都協(xié)調(diào)工作，不發(fā)生沖突，這些模塊功能只有煤氣報警沒有啟動油煙機的時候會工作，其他模塊都在油煙機啟動后才會工作。當一個工作穩(wěn)定系統(tǒng)在運作時他就需要各個局部的密切協(xié)調(diào)運作，本次設(shè)計不能只是說以完成為目的，更多的是為了了解單片機如何控制一個智能系統(tǒng)，系統(tǒng)的設(shè)計要考考慮很多，不如說系統(tǒng)初期設(shè)和系統(tǒng)運作硬件的選擇，電路圖的連接及優(yōu)化，之后系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、反響的靈敏度，還有工作的準確性，在本次設(shè)計中我所使用的單片機型號為AT89S52芯片，然后根據(jù)老師布置的設(shè)計任務(wù)、系統(tǒng)的功能要求選定了元器件，進行元器件的連接及硬件圖的連線，最主要的外圍電路設(shè)計要設(shè)計的合理，一目了然。TOC3.4軟件程序設(shè)計3.4.1主程序的設(shè)計如圖3-22所示為本次設(shè)計的主程序流程框圖。圖3-22主程序流程框圖3.4.2PWM波調(diào)