智能油煙機(jī)的設(shè)計(jì)

目錄設(shè)計(jì)總說(shuō)明 TOCHouseholdrangehoodtotalcontrolsystemdesign1.緒論 1.1設(shè)計(jì)的研究背景及意義 1.2油煙機(jī)的簡(jiǎn)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(jì)3.1檢測(cè)電路設(shè)計(jì)3.1.1煤氣檢測(cè)3.1.2煙霧溫度檢測(cè)及顯示3.1.3按鍵輸入3.1.4系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位電路3.2主控制電路設(shè)計(jì)3.2.1AT89S523.2.2A/D轉(zhuǎn)換器3.2.3對(duì)油煙機(jī)的開(kāi)關(guān)控制3.2.4自動(dòng)照明控制3.2.5報(bào)警電路3.2.6對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制3.3本章小結(jié)3.4.軟件程序設(shè)計(jì) 3.4.1主程序的設(shè)計(jì) 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(xiàn) 6.附錄7.致謝家用吸油煙機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總說(shuō)明隨著科技的不斷開(kāi)展，在我們?nèi)粘Ｉ钪谐橛蜔煓C(jī)扮演著很重要的角色，抽油煙機(jī)顧名思義就是要抽走油煙，一個(gè)好的抽油煙機(jī)可以創(chuàng)造一個(gè)好的烹飪環(huán)境，提高生活質(zhì)量，在日常生活中我們見(jiàn)到的油煙機(jī)一般的只是實(shí)現(xiàn)油煙機(jī)的開(kāi)關(guān)和對(duì)風(fēng)速的調(diào)節(jié)，而本次對(duì)于油煙機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根本包括檢測(cè)局部和控制局部，設(shè)計(jì)的任務(wù)是：?jiǎn)纹瑱C(jī)為核心控制抽油煙機(jī)，此次設(shè)計(jì)除了一般的功能外如：根本開(kāi)關(guān)，風(fēng)速?gòu)?qiáng)弱的調(diào)節(jié)，還要實(shí)現(xiàn)煙霧的自動(dòng)檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)到的結(jié)果，來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)力大小減少煙霧，最后要實(shí)現(xiàn)煤氣的檢測(cè)和報(bào)警功能并利用按鍵實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的手動(dòng)控制。設(shè)計(jì)中選用AT89S52單片機(jī)作為控制中心來(lái)控制抽油煙機(jī)系統(tǒng)，選用AT89S52單片機(jī)的原因是因S5x系列的單片機(jī)比起C5x系列的單片機(jī)來(lái)說(shuō)擁有較低功耗，高性能特點(diǎn)，而且C5x系列單片機(jī)上增加了看門狗定時(shí)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(jī)外圍電路的復(fù)雜性。根據(jù)任務(wù)書(shū)，實(shí)現(xiàn)抽油煙機(jī)的根本開(kāi)關(guān)功能就是實(shí)現(xiàn)手動(dòng)的啟動(dòng)和關(guān)閉功能，啟動(dòng)時(shí)抽油煙及通電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，抽油煙機(jī)正常工作，關(guān)閉時(shí)抽油煙機(jī)斷電工作停止。抽油煙機(jī)煙霧溫度自動(dòng)檢測(cè)功能，本次設(shè)計(jì)中是對(duì)煙霧溫度進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)到的溫度通過(guò)單片機(jī)AT89S52顯示在液晶屏上，通過(guò)人對(duì)液晶屏上數(shù)據(jù)的顯示來(lái)手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速的強(qiáng)弱〔大小〕。抽油煙機(jī)中檢測(cè)煙霧溫度的傳感器使用的是DS18B20，能夠感應(yīng)并測(cè)量到的溫度范圍適用于日常烹飪時(shí)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(jī)控制系統(tǒng)中。將DS18B20連接到單片機(jī)AT89S52的引腳上，通過(guò)單片機(jī)分析和檢測(cè)來(lái)控制LCD液晶顯示，本設(shè)計(jì)中液晶顯示模塊采用的是LCD1602。調(diào)節(jié)風(fēng)力大小就是既可以實(shí)現(xiàn)人對(duì)按鈕的手動(dòng)操作，又可以通過(guò)檢測(cè)油煙溫度自動(dòng)切換風(fēng)速，通過(guò)單片機(jī)AT89S52控制來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)抽油煙機(jī)使用的過(guò)程中檢測(cè)煤氣并實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能首先要選定檢測(cè)煤氣的傳感器，我采用的是SnO2(MQ-2氣體傳感器)來(lái)檢測(cè)廚房中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，在廚房中的可燃?xì)怏w就是煤氣，當(dāng)氣敏器件對(duì)煤氣中可燃?xì)怏w濃度進(jìn)行檢測(cè)并通過(guò)單片機(jī)分析和控制，然后做出反響使得蜂鳴器響應(yīng)并報(bào)警，聽(tīng)到報(bào)警后按下復(fù)位按鈕復(fù)位。設(shè)計(jì)中的報(bào)警提示采用的是蜂鳴器，蜂鳴器在工作時(shí)會(huì)發(fā)出很大的響聲，有警示的作用。本設(shè)計(jì)針對(duì)廚房產(chǎn)生的煙霧設(shè)計(jì)相應(yīng)的抽油煙機(jī)。首先介紹抽油煙機(jī)的概念、結(jié)構(gòu)、工作原理等內(nèi)容，說(shuō)明了抽油煙機(jī)產(chǎn)品在日常生活所起到重要作用。其次對(duì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了概況闡述，油煙機(jī)不僅具備的根本功能，而且還能利用溫度傳感器進(jìn)行煙霧溫度的自動(dòng)檢測(cè)，并根據(jù)顯示的溫度，自動(dòng)切換油煙機(jī)的風(fēng)力開(kāi)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)了相應(yīng)的軟硬件，論文的硬件局部主要設(shè)計(jì)了油煙機(jī)的數(shù)據(jù)采集檢測(cè)模塊、顯示模塊、電路模塊等，對(duì)系統(tǒng)做了整體的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件局部主要是對(duì)各模塊的流程做了詳細(xì)得分析，并且編寫(xiě)了相應(yīng)的匯編程序來(lái)實(shí)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(bào)警程序。從而實(shí)現(xiàn)了抽油煙機(jī)自動(dòng)控制的功能。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(guò)軟件設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以相對(duì)于普通的抽油煙機(jī)來(lái)說(shuō)，靈活性比擬好，功耗低，體積小，便于操作；同時(shí)可以做到自動(dòng)檢測(cè)。綜上，通過(guò)單片機(jī)AT89S52控制抽油煙機(jī)智能工作，參加氣敏傳感器〔檢測(cè)煤氣〕，對(duì)煤氣進(jìn)行檢測(cè)并報(bào)警，參加溫度傳感器進(jìn)行對(duì)煙霧溫度的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速的強(qiáng)弱，最終實(shí)現(xiàn)平安，潔凈，高效的烹飪環(huán)境。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；控制；傳感器；檢測(cè)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(jì)的研究背景及意義二十一世紀(jì)的廚房根本上是不能夠沒(méi)有煤氣灶和抽油煙機(jī)這些設(shè)備的，只要使用煤氣灶就會(huì)有煤氣泄漏的危險(xiǎn)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(huì)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(jī)來(lái)吸走這些有害氣體，營(yíng)造一個(gè)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(jī)扮演著很重要的角色。抽油煙機(jī)顧名思義就是要抽走油煙，一個(gè)好的抽油煙機(jī)可以創(chuàng)造一個(gè)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(duì)它除了根本要求以外，在美觀度和時(shí)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(jī)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(wèn)題及人們的健康需求。有關(guān)的組織對(duì)普通住戶家中經(jīng)常烹飪食物所產(chǎn)生的油煙進(jìn)行取樣收集，再將這些樣品進(jìn)行處理和分析，大約200多種化學(xué)物質(zhì)被檢測(cè)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(huì)在油溫接近或到達(dá)150℃時(shí)產(chǎn)生，這種物質(zhì)有味道刺鼻，會(huì)刺激到人的眼睛、鼻子及黏膜；當(dāng)油溫到達(dá)更高的溫度時(shí)，就很容易產(chǎn)生一些有毒的化學(xué)物質(zhì)，并且會(huì)產(chǎn)生凝聚體，使我們的身體受到傷害，甚至?xí)械冒┌Y的風(fēng)險(xiǎn)。家用的油煙機(jī)不但可以將灶臺(tái)上燃燒時(shí)產(chǎn)生的廢渣和燒焦的物質(zhì)，烹飪時(shí)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(jī)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(guò)安裝的家用抽油煙機(jī)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(duì)人體的傷害。所以抽油煙機(jī)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(kāi)抽油煙機(jī)。在日常生活中我們見(jiàn)到的油煙機(jī)一般的只是實(shí)現(xiàn)油煙機(jī)的開(kāi)關(guān)和對(duì)風(fēng)速的調(diào)節(jié)只有控制局部。而本次對(duì)于油煙機(jī)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)根本包括檢測(cè)局部和控制局部，設(shè)計(jì)的任務(wù)是：?jiǎn)纹瑱C(jī)為核心控制抽油煙機(jī)，此次設(shè)計(jì)除了一般的功能外如：根本開(kāi)關(guān)，風(fēng)速?gòu)?qiáng)弱的調(diào)節(jié)，還要實(shí)現(xiàn)煙霧的自動(dòng)檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)到的結(jié)果，來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)力大小減少煙霧，最后要實(shí)現(xiàn)煤氣的檢測(cè)和報(bào)警功能并利用按鍵實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的手動(dòng)控制。通過(guò)單片機(jī)AT89S52控制抽油煙機(jī)智能工作，參加氣敏傳感器〔檢測(cè)煤氣〕，對(duì)煤氣進(jìn)行檢測(cè)并報(bào)警，參加溫度傳感器進(jìn)行對(duì)煙霧溫度的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速的強(qiáng)弱，最終實(shí)現(xiàn)平安、潔凈、高效的烹飪環(huán)境。1.2油煙機(jī)的簡(jiǎn)介抽油煙機(jī)的外形如圖1-1所示圖1-1普通抽油煙機(jī)外形如今的廚房是離不開(kāi)抽油煙機(jī)了，它在我們生活中起到很重要的作用，是其它一些家電無(wú)法替代的。就在我們平時(shí)烹飪的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很多油煙，這些油煙里含有著許多對(duì)人體有害的物質(zhì)，如果長(zhǎng)時(shí)間待在這樣的環(huán)境中而且不通風(fēng)，油煙很多的情況下，會(huì)很容易患病。作為一個(gè)物產(chǎn)豐富，地大物博的國(guó)家，一般在中國(guó)人的飲食習(xí)慣中烹飪的方式很多樣，中國(guó)人喜歡以炒、烹、煎、炸的方式做飯和烹飪。所以在中國(guó)老百姓的廚房里油煙很是常見(jiàn)，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(lái)清洗，很麻煩。這些烹飪時(shí)產(chǎn)生的油煙對(duì)人的健康也會(huì)有害處，改變廚房環(huán)境需要一個(gè)重要的裝置—抽油煙機(jī)。油煙機(jī)，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(duì)人身體的傷害，可以說(shuō)是油煙的“天敵”。如圖1-1所示普通抽油煙機(jī)的外形。下面就介紹一下平常我們所見(jiàn)到的抽油煙機(jī)的結(jié)構(gòu)。抽油煙機(jī)結(jié)構(gòu)由除了能夠直接看到的照明裝置，電源的開(kāi)關(guān)，電源線路、機(jī)殼以及看不到的風(fēng)道、風(fēng)機(jī)、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(shí)所需光照，照明裝置全封閉防止油煙進(jìn)入。電源開(kāi)關(guān)，在日常生活中我們常見(jiàn)的為機(jī)械式開(kāi)關(guān)，除此以外還有觸摸式開(kāi)關(guān)。機(jī)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(shí)間長(zhǎng)。內(nèi)殼里一般為弧形對(duì)稱的空間，內(nèi)壁和風(fēng)扇之間會(huì)有一定間隙，當(dāng)風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，油煙被抽出來(lái)，污油扔到螺旋線的最低點(diǎn)，經(jīng)過(guò)導(dǎo)油管進(jìn)入集油盒內(nèi)。風(fēng)道，顧名思義也就是排除油煙的通道，材料與油煙機(jī)的機(jī)殼相同，風(fēng)道的結(jié)構(gòu)如果設(shè)計(jì)的合理那么抽油煙機(jī)的排風(fēng)效果就比擬好，工作時(shí)也不會(huì)有很大的噪音影響烹飪環(huán)境。風(fēng)機(jī)，在抽油煙機(jī)工作時(shí)風(fēng)機(jī)是抽油煙機(jī)系統(tǒng)的核心，一般使用全封閉的單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)作為抽油煙機(jī)的工作風(fēng)機(jī)。風(fēng)輪，采用離心式風(fēng)輪。材質(zhì)為硅合金鋁片，不變形，耐用，動(dòng)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(shí)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(jī)的工作原理：抽油煙機(jī)放在爐子上方，當(dāng)要使用抽油煙機(jī)時(shí)就接通電源，電機(jī)開(kāi)始工作，安裝在電機(jī)上的風(fēng)輪高速旋轉(zhuǎn)，在爐灶的上面會(huì)因?yàn)轱L(fēng)輪高速的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生負(fù)氣壓，這樣的負(fù)氣壓就會(huì)使抽油煙機(jī)吸走烹飪時(shí)產(chǎn)生的油煙，烹飪時(shí)產(chǎn)生的油煙被抽油煙機(jī)吸走后會(huì)通過(guò)油煙機(jī)風(fēng)道中設(shè)定的過(guò)濾網(wǎng)，然后對(duì)油煙進(jìn)行第一次別離和凈化，別離和凈化后再進(jìn)入油煙機(jī)的風(fēng)道系統(tǒng)，這樣就經(jīng)歷了第二次油煙的別離，烹飪時(shí)產(chǎn)生的油煙經(jīng)過(guò)葉輪的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行別離，油煙因?yàn)槿~輪的旋轉(zhuǎn)就會(huì)產(chǎn)生一定的離心力，離心力會(huì)促使油霧的凝聚，凝聚的油霧再經(jīng)過(guò)油路收集到集油杯，最后過(guò)濾所剩的油煙通過(guò)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(duì)抽油煙機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義及背景做了詳細(xì)的闡述，說(shuō)明了油煙機(jī)在烹飪環(huán)境中的主要作用，同時(shí)對(duì)一般家庭油煙機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理做了大致的介紹，對(duì)油煙機(jī)有一個(gè)根本的認(rèn)識(shí)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(jī)的設(shè)計(jì)研究背景及現(xiàn)實(shí)意義，其次介紹抽油煙機(jī)的主要組成和功能，并闡述其開(kāi)展史。第二章方案論證，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，選擇相應(yīng)的元器件設(shè)計(jì)硬，使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠完整順利的運(yùn)行。第三章系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)，首先展示整個(gè)設(shè)計(jì)的總電路圖，然后分別介紹檢測(cè)電路中每個(gè)檢測(cè)模塊，如：煤氣檢測(cè)模塊、煙霧溫度檢測(cè)模塊等。緊接著介紹以S52單片機(jī)為核心的控制電路局部，分別有：模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、自動(dòng)照明電路、報(bào)警電路等。最后構(gòu)建程序的運(yùn)行流程圖。第四章總結(jié)與展望，主要工作是完成對(duì)本次設(shè)計(jì)的缺乏的總結(jié)，以及對(duì)這些問(wèn)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(jī)AT89S52來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)家用抽油煙機(jī)控制系統(tǒng)，那么這次抽油煙機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就被分為了兩局部：檢測(cè)局部和控制局部，檢測(cè)局部包括兩個(gè)：可燃性氣體的檢測(cè)，煙霧溫度的檢測(cè)。控制局部就是以單片機(jī)為主要核心控制整個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)切換風(fēng)速，蜂鳴器報(bào)警，自動(dòng)照明等功能〔自動(dòng)照明電路只有在抽油煙機(jī)啟動(dòng)時(shí)工作〕。如圖2-1為本此設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。自動(dòng)照明油煙機(jī)開(kāi)/關(guān)煙霧檢測(cè)自動(dòng)照明油煙機(jī)開(kāi)/關(guān)煙霧檢測(cè)煤氣檢測(cè)AT89S52煤氣檢測(cè)AT89S52聲音報(bào)警聲音報(bào)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(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖2-1設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.1硬件的選擇要實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧的檢測(cè)，能夠自動(dòng)或者手動(dòng)切換風(fēng)扇的強(qiáng)弱〔大小〕，根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，對(duì)煙霧的檢測(cè)我選用DS18B20溫度檢測(cè)模塊，對(duì)煙霧的溫度檢測(cè)，間接的實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧的檢測(cè)。選用它的理由是因?yàn)榭梢院?jiǎn)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(cè)器DS18B20DS18B20安裝在油煙機(jī)機(jī)殼內(nèi)部，只有在油煙機(jī)啟開(kāi)工作吸取油煙時(shí)，DS18B20才會(huì)開(kāi)始工作，對(duì)烹飪時(shí)的油煙溫度進(jìn)行檢測(cè)。如圖2-2為溫度檢測(cè)器BS18B20溫度檢測(cè)后會(huì)選用相應(yīng)的顯示器，顯示溫度檢測(cè)器DS18B20所檢測(cè)到的溫度，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)切換油煙機(jī)風(fēng)速的大小。顯示器選擇LCD1602，液晶顯示器LCD被創(chuàng)造出來(lái)到現(xiàn)在，因?yàn)樗暮艿汀⒄加每臻g不大、重量小、厚度極小的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和智能化儀表中，超越了很多顯示器到達(dá)了一個(gè)新的高度。除此之外，LCD在它的外觀上無(wú)論是大小還是形狀都有優(yōu)于其他的顯示器，而且接口簡(jiǎn)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(duì)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(cè)傳感器如圖2-4所示為煤氣濃度檢測(cè)傳感器。設(shè)計(jì)中對(duì)煤氣的濃度檢測(cè)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(dāng)復(fù)原性氣體接觸元件的時(shí)候，氣敏原件的電導(dǎo)率會(huì)因?yàn)闄z測(cè)氣體濃度的上升而迅速地變高。其特點(diǎn)為：可以用在可燃?xì)怏w的檢測(cè)〔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(hào)大，使用的壽命長(zhǎng)，有很可靠的工作性能。傳感器接入單片機(jī)要進(jìn)行AD的轉(zhuǎn)換，這次的設(shè)計(jì)中采用的PCF8591A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖2-5A/D轉(zhuǎn)換模塊系統(tǒng)中對(duì)油煙機(jī)的控制由按鍵來(lái)完成，鍵盤選用的是2個(gè)獨(dú)立的按鍵，功能依次為開(kāi)關(guān)及復(fù)位。如圖2-6所示。調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的按鈕選擇滑動(dòng)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(shí)現(xiàn)煤氣檢測(cè)的報(bào)警，就要選擇相應(yīng)的報(bào)警器，我選用的報(bào)警器為蜂鳴報(bào)警器，它線路簡(jiǎn)單，報(bào)警時(shí)鳴叫聲大，很容易引起人們的注意，警示人們有險(xiǎn)情發(fā)生。如圖2-8所示為這次設(shè)計(jì)選用的報(bào)警模塊。圖2-8蜂鳴器報(bào)警模塊電動(dòng)機(jī)和風(fēng)扇可以說(shuō)是抽油煙機(jī)的核心部件，抽油煙機(jī)的主要功能都是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)的，本次設(shè)計(jì)中選用的電機(jī)也很常見(jiàn)如圖2-所示。為了方便單片機(jī)的控制，系統(tǒng)的合理運(yùn)行，采用直流電動(dòng)機(jī)來(lái)帶動(dòng)風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)。圖2-9直流電動(dòng)機(jī)2.2本章小結(jié)為了使設(shè)計(jì)的油煙機(jī)系統(tǒng)能夠符合生活實(shí)際，結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，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(cè)器，LCD1602顯示屏，蜂鳴報(bào)警器，光敏電阻，直流電機(jī)等，通過(guò)任務(wù)要求選用不同型號(hào)的硬件來(lái)組成硬件電路圖，是為了讓系統(tǒng)更好的運(yùn)行，更符合實(shí)際操作需求。3.系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)3.1引言此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是要抽油煙機(jī)能夠檢測(cè)到空氣中的可燃?xì)怏w并發(fā)出報(bào)警聲，抽油煙機(jī)的工作過(guò)程為,煤氣泄漏的時(shí)候由于濃度的不斷升高，到達(dá)氣敏傳感器所檢測(cè)的濃度范圍。氣敏傳感器的中的電阻阻值就會(huì)相應(yīng)的減小，然后就會(huì)向單片機(jī)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，然后單片機(jī)就會(huì)控制油煙機(jī)的電機(jī)和報(bào)警電路以及抽油煙機(jī)排氣并報(bào)警；另外一項(xiàng)任務(wù)是對(duì)煙霧的檢測(cè)，我選用的是DS18B20測(cè)量煙霧的溫度，并通過(guò)單片機(jī)分析和檢測(cè)將溫度顯示在LCD屏上，當(dāng)顯示溫度高時(shí)，采取手動(dòng)操作控制油煙機(jī)風(fēng)速的強(qiáng)弱。如果烹飪時(shí)抽油煙機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行，室內(nèi)的有較強(qiáng)的可見(jiàn)光，自動(dòng)照明系統(tǒng)就不會(huì)工作，LED燈就不會(huì)發(fā)亮，只有在夜晚時(shí)可見(jiàn)光的亮度逐漸變暗，自動(dòng)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(jì)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(shí)提醒使用人員要按時(shí)對(duì)煤氣泄漏故障進(jìn)行修理保證烹飪中人員的健康和平安。3.2設(shè)計(jì)總電路圖圖3-1設(shè)計(jì)總電路圖3.3檢測(cè)電路設(shè)計(jì)AT89S52單片機(jī)作為這次設(shè)計(jì)中油煙機(jī)控制系統(tǒng)中心來(lái)控制抽油煙機(jī)系統(tǒng)，選用這一種單片機(jī)的原因是作為S5x系列的單片機(jī)比起C5x系列的單片機(jī)來(lái)說(shuō)擁有較低的功耗，性能高特點(diǎn)，而且C5x系列單片機(jī)上增加了看門狗定時(shí)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(jī)外圍電路的復(fù)雜性。根據(jù)任務(wù)可知抽油煙機(jī)的根本開(kāi)關(guān)功能就是實(shí)現(xiàn)手動(dòng)的啟動(dòng)和關(guān)閉功能，啟動(dòng)時(shí)抽油煙及通電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，抽油煙機(jī)正常工作，關(guān)閉時(shí)抽油煙機(jī)斷電工作停止。抽油煙機(jī)煙霧溫度自動(dòng)檢測(cè)功能，本次設(shè)計(jì)中是對(duì)煙霧溫度進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)到的溫度通過(guò)單片機(jī)AT89S52顯示在液晶屏上，通過(guò)人對(duì)液晶屏上數(shù)據(jù)的顯示來(lái)手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速的強(qiáng)弱〔大小〕。抽油煙機(jī)中檢測(cè)煙霧彎度的傳感器使用的是DS18B20，能夠感應(yīng)并測(cè)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(jī)控制系統(tǒng)中。把溫度傳感器DS18B20連接到單片機(jī)AT89S52所設(shè)計(jì)的引腳上，通過(guò)單片機(jī)分析和檢測(cè)來(lái)控制LCD液晶顯示所測(cè)得的溫度，本設(shè)計(jì)中液晶顯示模塊采用的是LCD1602。調(diào)節(jié)風(fēng)力大小就是人對(duì)按鈕的手動(dòng)操作，經(jīng)過(guò)程序編程再通過(guò)單片機(jī)AT89S52控制來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。3.1.1煤氣檢測(cè)本次設(shè)計(jì)中的任務(wù)之一就要讓抽油煙機(jī)要能夠檢測(cè)烹飪時(shí)產(chǎn)生的煤氣濃度，當(dāng)煤氣濃度到達(dá)一定檢測(cè)值時(shí)，通過(guò)單片機(jī)觸發(fā)報(bào)警器報(bào)警。本小節(jié)介紹煤氣傳感器和煤氣傳感器檢測(cè)原理。如圖3-2為煤氣檢測(cè)模塊MQ-2硬件圖。圖3-2煤氣檢測(cè)模塊煤氣的檢測(cè)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(cè)的氣體接觸以后會(huì)發(fā)生反響，通過(guò)對(duì)反響后的物理性質(zhì)變化檢測(cè)氣體。半導(dǎo)體氣敏原件通過(guò)加熱到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài),被檢測(cè)的氣體接觸到氣敏原件并被吸附,被測(cè)氣體自由擴(kuò)散在吸附的外表上,運(yùn)動(dòng)能量喪失,中間的一局部分子會(huì)蒸發(fā),沒(méi)有蒸發(fā)的分子會(huì)熱分解吸附在原件的外表，這時(shí)，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(huì)將元器件的電子奪取之后變?yōu)樨?fù)離子。氧氣和氮?dú)馐蔷哂胸?fù)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(huì)形成正離子吸附。當(dāng)氧化性氣體吸附N型半導(dǎo)體時(shí),復(fù)原性氣體吸附P型半導(dǎo)體時(shí),就會(huì)使載流子的數(shù)量減小,元器件的阻值就會(huì)增大；反過(guò)來(lái)說(shuō),N型半導(dǎo)體被復(fù)原性氣體吸附時(shí),P型半導(dǎo)體被氧化性氣體吸附時(shí),載流子的數(shù)量就會(huì)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(duì)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(méi)有什么變化。在這樣的環(huán)境中，元器件的阻值會(huì)隨著檢測(cè)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(cè)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(qiáng)，性價(jià)比高，很適用于家庭中，既平安又簡(jiǎn)約。將煤氣檢測(cè)模塊DMQ2端接入單片機(jī)AT89S52的片P3.2引腳上，計(jì)設(shè)中的抽油煙機(jī)系統(tǒng)煤氣檢測(cè)模塊可以在抽油煙機(jī)關(guān)閉和開(kāi)啟的情況下正常工作，當(dāng)抽油煙機(jī)關(guān)閉時(shí)，在廚房發(fā)聲煤氣泄漏到達(dá)一定濃度時(shí)候也就是有一一定危險(xiǎn)性的濃度時(shí)，煤氣傳感器MQ2測(cè)的的煤氣濃度模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器PCF8591轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)分析后做出相應(yīng)的響應(yīng)，報(bào)警器選用的是蜂鳴報(bào)警器，設(shè)計(jì)中的報(bào)警提示采用的是蜂鳴器，蜂鳴器在工作時(shí)會(huì)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(hào)，型號(hào)都分為兩類一類是有源型另外一類為無(wú)源型，有源型的蜂鳴器與無(wú)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(huì)工作發(fā)出鳴叫警示，而不同與有源型的是，無(wú)源型的蜂鳴器如果用直流信號(hào)驅(qū)動(dòng)，不會(huì)鳴叫，必須用方波驅(qū)動(dòng)。為了簡(jiǎn)單和便利，設(shè)計(jì)中采用的是有源型蜂鳴器，當(dāng)氣敏傳感器檢測(cè)到一定濃度值的煤氣時(shí)，設(shè)計(jì)的中斷效勞程序會(huì)就會(huì)給單片機(jī)相應(yīng)的接口一個(gè)低電平，使蜂鳴器發(fā)出鳴叫進(jìn)行報(bào)警，將蜂鳴報(bào)警器接入單片機(jī)的1.6口，當(dāng)煤氣檢測(cè)到一定濃度的可燃?xì)怏w是經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)入單片機(jī)，經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)和分析P1.6口響應(yīng)，變?yōu)楦唠娖椒澍Q器得電，報(bào)警。當(dāng)有人聽(tīng)到報(bào)警的聲音后可以按下復(fù)位按鈕接觸警報(bào)。3.1.2煙霧溫度檢測(cè)及顯示設(shè)計(jì)中所使用的溫度檢測(cè)模塊DS18B20，圖2-2所示的DS18B20有電源接入時(shí)需要外接一個(gè)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(jì)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(jì)中檢測(cè)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(cè)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(jī)控制系統(tǒng)中。將DS18B20連接到單片機(jī)AT89S52引腳接口上，然后經(jīng)過(guò)單片機(jī)檢測(cè)和分析之后控制LCD液晶顯示驅(qū)動(dòng)，本設(shè)計(jì)中液晶顯示模塊選用的是LCD1602。DS18B20數(shù)字溫度計(jì)優(yōu)點(diǎn)很多，線路比擬簡(jiǎn)單，體積也很小，可以將很多數(shù)字溫度計(jì)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(diǎn)有：實(shí)現(xiàn)通信功能時(shí)只需要一個(gè)端口就可以；在DS18B20中的每個(gè)器件上都有特殊的序列號(hào)，之所以特殊是因?yàn)檫@些序列號(hào)是獨(dú)一無(wú)二的；在實(shí)際的環(huán)境進(jìn)行測(cè)量溫度時(shí)，在外部不需要加其他的原件就可以測(cè)溫；測(cè)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(jì)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(gè)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(gè)DS18B20，存放在六十四位激光ROM的編碼都是唯一的一個(gè)六十四位ROM編碼DS18B20的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。由一個(gè)中間結(jié)果暫時(shí)存儲(chǔ)RAM和一個(gè)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(chǔ)在暫存存儲(chǔ)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(cè)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(gè)字節(jié)，在每一次上電位時(shí)，這五個(gè)字節(jié)就會(huì)不斷地刷新；接著的三個(gè)保存字為內(nèi)部計(jì)算機(jī)使用；第九個(gè)字節(jié)為CRC校驗(yàn)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(shí)間范圍內(nèi)信號(hào)線處于高電平的狀態(tài)，存儲(chǔ)器內(nèi)部有電容器，在一定的時(shí)間內(nèi)，電容器上會(huì)產(chǎn)生能量。在一定周期內(nèi)單信號(hào)線為低電平斷開(kāi)電源，該信號(hào)的信號(hào)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(diǎn)有兩個(gè)，第一是不需要本地電源就能夠?qū)崿F(xiàn)溫度檢測(cè)并且是遠(yuǎn)程控制的，第二就是ROM的讀取在沒(méi)有正常電源的情況下也是可以的。設(shè)計(jì)中液晶顯示模塊采用的是LCD1602，它是一種帶字庫(kù)的點(diǎn)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(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖3-6所示為L(zhǎng)CD1602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(guò)P2.7溫度傳感器與單片機(jī)連接，當(dāng)溫度傳感器將傳感信號(hào)傳入單片機(jī)，通過(guò)LCD顯示，在溫度系統(tǒng)設(shè)計(jì)的LCD顯示字符顯示，LCD在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中顯示的溫度也就是字符的顯示，一般一個(gè)字符都是由48點(diǎn)陣或者是64點(diǎn)陣這樣的點(diǎn)陣組成的，要想溫度正確的顯示就要經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確的測(cè)量，就要找到幾個(gè)固定位置在屏幕上對(duì)應(yīng)顯示的RAM的8個(gè)字節(jié)，而且要讓每個(gè)字節(jié)的不同為為1，其他的位為0，1就是為點(diǎn)亮。當(dāng)然0就是熄滅，經(jīng)過(guò)顯示管明和暗的變化來(lái)顯示溫度字符。對(duì)于對(duì)煙霧溫度的顯示只有在抽油煙機(jī)啟動(dòng)時(shí)才會(huì)工作。3.1.3按鍵輸入本次設(shè)計(jì)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(huì)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(gè)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(dāng)按鍵按下時(shí)可以自動(dòng)識(shí)別按鍵然后產(chǎn)生該按鍵所對(duì)應(yīng)的代碼，然后再通過(guò)并行或串行的方式發(fā)送到中央處理器。操作簡(jiǎn)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(guò)軟件來(lái)確定鍵盤然后通過(guò)軟件計(jì)算鍵盤值。雖然沒(méi)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(jī)控制系統(tǒng)中一般只需要幾個(gè)功能鍵就可以控制比擬單一的對(duì)象，對(duì)于有少量的功能鍵系統(tǒng)，一般都是會(huì)使用相互獨(dú)立的接口方式〔每一個(gè)按鍵接一根輸入線，各鍵的工作狀態(tài)互相不會(huì)影響?！橙鐖D3-7所示為本設(shè)計(jì)中2個(gè)功能鍵。設(shè)計(jì)的抽油煙機(jī)有2個(gè)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(kāi)關(guān)，電路復(fù)位。開(kāi)關(guān)按鍵控制抽油煙機(jī)的啟動(dòng)和關(guān)閉〔采用長(zhǎng)觸式)，當(dāng)按下時(shí)油煙機(jī)P3.3口得電時(shí)單片機(jī)開(kāi)始工作控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，抽油煙機(jī)開(kāi)始正常工作，當(dāng)煤氣傳感器檢測(cè)到一定濃度的可燃?xì)怏w時(shí)抽油煙機(jī)的警報(bào)功能就會(huì)被觸發(fā)，蜂鳴器得得電鳴叫，發(fā)出警示，當(dāng)有人聽(tīng)到警報(bào)后按下復(fù)位按鍵，使單片機(jī)復(fù)位回到初始工作狀態(tài)，并翻開(kāi)油煙機(jī)抽走過(guò)高濃度的可燃?xì)怏w，報(bào)警解除。對(duì)于手動(dòng)切換風(fēng)速的大小，在設(shè)計(jì)中會(huì)選用一個(gè)滑動(dòng)變阻器調(diào)速來(lái)作為調(diào)節(jié)風(fēng)速的按鍵，通過(guò)改變阻值來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。3.1.4系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位電路單片機(jī)得電之后第一從復(fù)位運(yùn)行開(kāi)始，經(jīng)過(guò)復(fù)位操作可以使單片機(jī)處于初始形態(tài)。通過(guò)復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的復(fù)位電路是當(dāng)系統(tǒng)報(bào)警時(shí)按下復(fù)位電路使抽油煙機(jī)停止工作回到初始未啟動(dòng)狀態(tài)。復(fù)位操作分為三種方式，第一種為上電自動(dòng)復(fù)位，第二種為按鍵手動(dòng)復(fù)位，第三種為看門狗自動(dòng)復(fù)位。圖3-8〔A〕上電自動(dòng)復(fù)位是在施加電源瞬間通過(guò)RC電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖3-8〔A〕所示。在通電瞬間，電源通過(guò)電容C和電阻R回路對(duì)電容充電，使Resst端出現(xiàn)如圖3-8〔B〕所示的波形，經(jīng)過(guò)施密特整形電路，可向內(nèi)部復(fù)位電路提供一個(gè)正脈沖引起單片機(jī)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(gè)復(fù)位信號(hào)進(jìn)行復(fù)位，可以按圖3-8(C)所示加接一個(gè)門電路。圖3-8〔B〕按鍵手動(dòng)復(fù)位是說(shuō)當(dāng)單片機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候通過(guò)手動(dòng)按鈕讓中央處理器強(qiáng)行復(fù)位，再?gòu)念^開(kāi)始運(yùn)行。圖3-8〔D〕所示的是上電自動(dòng)復(fù)位與按鍵手動(dòng)復(fù)位結(jié)合的情況。圖3-8〔C〕圖3-8〔D〕單片機(jī)控制的系統(tǒng)都是智能的系統(tǒng)，看門狗電路具有自動(dòng)脫離死循環(huán)或死機(jī)的功能，也叫做WatchingDog?？撮T狗設(shè)計(jì)的構(gòu)思是這樣來(lái)的：制作并連接一個(gè)硬件電路，程序如果在運(yùn)行時(shí)沒(méi)有什么異常情況出現(xiàn)，只要定時(shí)發(fā)出去除信號(hào)〔稱為喂狗〕，該電路就會(huì)一直保持原有的狀態(tài)不會(huì)發(fā)生任何異常事情，但是當(dāng)程序出現(xiàn)問(wèn)題而且不能夠正常的運(yùn)行時(shí)，在一定的時(shí)間之后，看門狗電路就會(huì)自己自動(dòng)的開(kāi)始工作，產(chǎn)生復(fù)位信復(fù)位單片機(jī)使單片機(jī)回到初始狀態(tài)。有很多方法可以在單片機(jī)的控制系統(tǒng)中使用看門狗，可使用外圍芯片，利用單片機(jī)內(nèi)部看門狗，利用單片機(jī)里面的定時(shí)器中斷等方式實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)的復(fù)位也就是說(shuō)讓單片機(jī)進(jìn)出初始化的狀態(tài)。單片機(jī)在啟動(dòng)以后，片內(nèi)的隨機(jī)存儲(chǔ)器為一個(gè)任意的數(shù)，片內(nèi)RAM的內(nèi)容不會(huì)因?yàn)閺?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(jì)3.2.1AT89S52單片機(jī)通俗來(lái)講就是一個(gè)小型的計(jì)算機(jī)，試想一下一個(gè)計(jì)算機(jī)的功能全部濃縮在一個(gè)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(jī)，單片機(jī)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(diǎn)一直是人們熱衷于單片機(jī)開(kāi)發(fā)的主要原因。功能全但是造價(jià)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(jī)，可以是系統(tǒng)快速的檢測(cè)到大量的數(shù)據(jù)，在經(jīng)過(guò)飛速的運(yùn)算處理和邏輯分析之后，可以做出快速的、實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。開(kāi)展到現(xiàn)代社會(huì)，工業(yè)中我們應(yīng)用的主流單片機(jī)還是以8位機(jī)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(yùn)算性能和本錢問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)選用的AT89S52型號(hào)的單片機(jī)。如圖3-9所示為本次設(shè)計(jì)中所應(yīng)用的單片機(jī)的最小系統(tǒng)。圖3-9單片機(jī)最小系統(tǒng)由圖可以看出，此單片機(jī)一共有40個(gè)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(shí)候，每個(gè)管腳都需要單獨(dú)定義。需要注意的是要是用P0口的輸入輸出功能的時(shí)候一定要在外面接上拉電阻。●X1、X2管腳用于接外接晶振，為單片機(jī)提供脈沖信號(hào)。●ALE管腳用于選擇地址的鎖存信號(hào)，當(dāng)脈沖信號(hào)為下降沿的時(shí)候，此管腳輸出工作信號(hào)?！馬ESET管腳外接復(fù)位電路，用于單片機(jī)的復(fù)位操作?！馪SEN管腳用于單片機(jī)是否在外部的儲(chǔ)存器提取指令，在低電平到達(dá)的時(shí)候，單片機(jī)才會(huì)從外部的儲(chǔ)存器提取所用的指令信號(hào)?！馝A管腳負(fù)責(zé)管理單片機(jī)的內(nèi)外程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平的時(shí)候，單片機(jī)可以反問(wèn)片內(nèi)的ROM存儲(chǔ)器；反之那么訪問(wèn)片外的。本次設(shè)計(jì)并沒(méi)有將單片機(jī)的全部引腳充分利用，但現(xiàn)在也可以滿足此次的設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)總控制器的時(shí)候我也有考慮過(guò)使用其他的控制芯片，甚至也考慮過(guò)比51單片機(jī)功能更強(qiáng)大的種類。但是介于所學(xué)到的知識(shí)和對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功能分析，并最終決定整個(gè)控制系統(tǒng)的核心采用51單片機(jī)。單片機(jī)正因?yàn)槠涠喙δ艿墓苣_、較小的身軀、強(qiáng)大的功能、出色的運(yùn)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(jī)開(kāi)展到現(xiàn)在，已經(jīng)成為了我們社會(huì)進(jìn)步的不可缺少的重要工具。AT89S52的標(biāo)準(zhǔn)功能如表3-4所示。表3-4AT89S52標(biāo)準(zhǔn)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(gè)中斷源，六個(gè)中斷矢量，有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷效勞程序嵌套。通過(guò)軟件編程為高優(yōu)先級(jí)或的優(yōu)先級(jí)中斷每個(gè)中斷源都可以完成中斷源，允許或禁止向中央處理器請(qǐng)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(qǐng)中斷請(qǐng)求源，AT89S52的8個(gè)中斷源，外部中斷/INT0、/INT1；T0、T1計(jì)數(shù)中斷串行口發(fā)送中斷或接收中斷；T2計(jì)數(shù)中斷和捕獲中斷。外中斷對(duì)應(yīng)兩個(gè)中斷矢量；T0、T1中斷對(duì)應(yīng)兩個(gè)中斷矢量；串行口對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷矢量；T2對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷矢量。外部中斷/INT0、/INT1：在P3口不同的引腳上會(huì)產(chǎn)生低電平或者是變?yōu)樨?fù)值,置位中斷請(qǐng)求標(biāo)志位IE0或IE1,外部中斷請(qǐng)求標(biāo)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(dòng)復(fù)位IE0和IE1標(biāo)志位。中斷的發(fā)生將遵循下面的2條根本原那么：1、低級(jí)的中斷響應(yīng)可以被高級(jí)中斷打斷，但是低級(jí)中斷在高級(jí)中斷響應(yīng)時(shí)不能夠打斷。2、在某一個(gè)中斷正在響應(yīng)或者是已經(jīng)響應(yīng)時(shí)，同一等級(jí)的中斷響應(yīng)是不能夠打斷它的。輔優(yōu)先級(jí)規(guī)那么當(dāng)中央處理器同時(shí)收到幾個(gè)同一級(jí)別的中斷請(qǐng)求時(shí)，哪個(gè)中斷響應(yīng)源基于硬件上的查詢順序。不在同一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)當(dāng)2個(gè)或超過(guò)兩個(gè)中斷先后發(fā)生時(shí)，或者當(dāng)2個(gè)以上不同優(yōu)先級(jí)中斷一起發(fā)生時(shí)，哪個(gè)先被響應(yīng)由IP存放器決定。在同一臺(tái)機(jī)器周期在2個(gè)以上的發(fā)生具有相同優(yōu)先級(jí)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(gè)機(jī)器周期都會(huì)實(shí)現(xiàn)順序檢查其中的任意一個(gè)中斷源，如果查詢到中斷請(qǐng)求被標(biāo)志為1,而且不會(huì)被下屬的阻值條件所阻止，那么將在下一個(gè)機(jī)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(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖3-10AT89S52單片機(jī)內(nèi)部功能模塊示意圖3.2.2A/D轉(zhuǎn)換器檢測(cè)煤氣濃度的氣敏傳感器作為模擬量輸入就要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳入單片機(jī)，這樣才能正常工作，本次的設(shè)計(jì)選用PCF8591作為A/D轉(zhuǎn)換模塊來(lái)進(jìn)行對(duì)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(diǎn)是待機(jī)狀態(tài)為低電平。PCF8591是一個(gè)獨(dú)立的集成芯片、要進(jìn)行單獨(dú)的供電、功耗也不高，是一個(gè)8位CMOS數(shù)據(jù)讀取的元器件。PCF8591的中的三個(gè)引腳分別為A0、A1、A2，可以使用在硬件地址的編程上，同一個(gè)總線不需要外加其他的外部器件而且一共可以有8個(gè)PCF8591器件接入。PCF8591的主要特點(diǎn)有：1、可以單獨(dú)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(gè)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(guò)一路模擬量的輸出來(lái)實(shí)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(jī)的狀態(tài)下電流值很小。8、可以自動(dòng)進(jìn)行頻道選擇。9、PCF8591引腳通過(guò)3個(gè)硬件地址實(shí)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(guò)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(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換時(shí)，首先對(duì)輸入的模擬量進(jìn)行輸入方式確實(shí)定，以決定其具體的位選值，一般來(lái)說(shuō)模擬量的輸出允許值為0，4路單端輸入時(shí)取00，三路差分輸入時(shí)取01，單端與差分輸入時(shí)取10，二路差分輸入時(shí)取11。最低兩位是通道編號(hào)位，當(dāng)0通道的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)取00，當(dāng)對(duì)1通道的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)取01，當(dāng)對(duì)2通道的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)取10，當(dāng)對(duì)3通道的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)取11。自動(dòng)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(gè)系統(tǒng)中自動(dòng)照明系統(tǒng)的核心硬件。它的工作原理就是通過(guò)半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，使它的阻值會(huì)因?yàn)檎罩獾膹?qiáng)弱而發(fā)生改變。化學(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(gè)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(huì)立刻地下降變小，由于在導(dǎo)電的電路中通過(guò)光照產(chǎn)生的載流子會(huì)參加電路中與其一起導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，電子就會(huì)向正極靠近，電源的負(fù)極那么都是空穴，在這樣的作用下光敏電阻的阻值就會(huì)發(fā)聲改變，立刻減小。所以當(dāng)入射光照不是很強(qiáng)時(shí)，電阻值就會(huì)增大。入射光照很亮?xí)r，電阻值就會(huì)減小，在實(shí)現(xiàn)光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換時(shí)可以使用光敏電阻來(lái)完成。之所以叫做光敏電阻，就說(shuō)明它對(duì)光很敏感，靈敏度高，可以提供在廚房光線較弱或者沒(méi)有可見(jiàn)光的時(shí)候的光亮。抽油煙機(jī)開(kāi)啟工作的情況下，自動(dòng)照明電路會(huì)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(dāng)廚房烹飪環(huán)境中可見(jiàn)光慢慢變?nèi)鯐r(shí)，暗阻的阻值就會(huì)慢慢變大，自動(dòng)照明電路中的電流變大，到達(dá)一定的峰值時(shí)，就會(huì)觸發(fā)導(dǎo)通光敏電阻,電路閉合，LED燈的點(diǎn)以后發(fā)亮。當(dāng)烹飪時(shí)的可見(jiàn)光的強(qiáng)度慢慢變大，暗阻阻值就會(huì)慢慢減小，是自動(dòng)照明電路中的電流值變小，當(dāng)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(kāi)，燈就熄滅。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，把自動(dòng)照明電路與A/D轉(zhuǎn)換器接在了一起，通過(guò)光敏電阻對(duì)照明電路進(jìn)行控制，自動(dòng)照明電路也是在油煙機(jī)啟動(dòng)時(shí)才會(huì)工作的。光照對(duì)烹飪的環(huán)境很重要，在烹飪時(shí)需要一定的光照才能更好的烹飪，在設(shè)計(jì)的自動(dòng)照明電路中光敏電阻使其重要的組成局部，當(dāng)光敏電阻在有光照的情況下，電阻增大，這樣LED燈就不會(huì)發(fā)亮，當(dāng)沒(méi)有光照或者光照很弱的的時(shí)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(bào)警電路圖3-14蜂鳴器報(bào)警電路設(shè)計(jì)選用蜂鳴器作為警報(bào)如圖3-4所示。蜂鳴器是一種信號(hào)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(bào)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(wú)源型，有源的蜂鳴器內(nèi)帶振蕩源，只要通電就會(huì)鳴叫，而無(wú)源型的蜂鳴器如果用直流信號(hào)驅(qū)動(dòng)，不會(huì)鳴叫，必須用方波驅(qū)動(dòng)。為了方便簡(jiǎn)單，在設(shè)計(jì)中選擇有源蜂鳴器。當(dāng)傳感器檢測(cè)到氣體濃度太高，執(zhí)行中斷效勞程序，單片機(jī)的輸入端口連接到一個(gè)低電平，觸發(fā)蜂鳴器后就會(huì)立刻工作并發(fā)出響聲報(bào)警。3.2.5對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制普通的家用抽油煙機(jī)不會(huì)通過(guò)單片機(jī)控制，一般都不會(huì)實(shí)現(xiàn)智能化，這次根據(jù)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)的抽油煙機(jī)系統(tǒng)要能夠自動(dòng)或者手動(dòng)切換風(fēng)速的強(qiáng)弱〔大小〕，調(diào)節(jié)風(fēng)速的大小也就輸要調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，本次的設(shè)計(jì)任務(wù)是要以單片機(jī)為核心控制整個(gè)抽油煙機(jī)系統(tǒng)，所以選用直流電機(jī)作為抽油煙機(jī)的重要組成局部。通過(guò)單片機(jī)使得直流電動(dòng)機(jī)正常工作并能夠調(diào)節(jié)它的轉(zhuǎn)速需要PWM波對(duì)它進(jìn)行調(diào)速。PWM是通過(guò)微型計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)控制具有模擬信號(hào)的電路具有成熟理論體系的技術(shù)。在工程測(cè)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(guò)對(duì)數(shù)字的編碼改變模擬信號(hào)電平的應(yīng)用技術(shù)。PWM波的方波占空比，對(duì)相應(yīng)的模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼，在編碼時(shí)要使用高分辨率的計(jì)時(shí)器。在給定的任何時(shí)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(wú)，所以PWM波一直是數(shù)字信號(hào)不會(huì)改變。加在模擬負(fù)載上的電壓或電流源是通過(guò)一種接通或者關(guān)斷的周期性的變化規(guī)律來(lái)完成對(duì)脈寬的調(diào)制任務(wù)。接通狀態(tài)就是負(fù)載上由直流電壓供電，當(dāng)供電的直流電源斷開(kāi)時(shí)即為關(guān)斷狀態(tài)。對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，任何模擬值只要在足夠?qū)挼拿}沖下都可以通過(guò)PWM驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行數(shù)字編碼。在使用PWM驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)運(yùn)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(diǎn)：●對(duì)需要調(diào)制脈沖信號(hào)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)定一個(gè)具體的工作周期。●在PWM控制存放器中設(shè)置接通時(shí)間。●設(shè)置PWM輸出的方向，這個(gè)輸出是一個(gè)通用I/O管腳●啟動(dòng)定時(shí)器●使能PWM控制器PWM的一個(gè)很大的特點(diǎn)那就是處理器輸出的信號(hào)和被控系統(tǒng)所應(yīng)用的信號(hào)都是數(shù)字量，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)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(hào)可以有效地降低噪聲對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制性的影響。一般來(lái)說(shuō)，噪聲只有在有強(qiáng)烈的幅值變化的時(shí)候，才會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生干擾或者一定量的偏差。對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是PWM相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長(zhǎng)通信距離。在接收端，通過(guò)適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號(hào)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(kāi)關(guān)的頻率通過(guò)控制固定電壓來(lái)完成，當(dāng)改變敷在兩端電壓的大小時(shí)，就可以完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)電壓的控制要求。如果在一個(gè)控制系統(tǒng)中采用PWM驅(qū)動(dòng)控制整個(gè)系統(tǒng)的控制性能，電源的斷開(kāi)和閉合通過(guò)一個(gè)特定的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且根據(jù)系統(tǒng)的具體要求讓電源在一個(gè)周期內(nèi)“斷開(kāi)”和“閉合”有規(guī)律的實(shí)現(xiàn)。控制直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法就是改變平均電壓值的大小，具體可以通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)實(shí)現(xiàn)。PWM又被稱為“開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)持續(xù)接通電源保持不會(huì)斷開(kāi)的時(shí)候，分析如下：，設(shè)占空比為，電機(jī)的平均速度，〔指的是電機(jī)的平均速度；是指電機(jī)在全通電時(shí)的最大速度；是指占空比?！钞?dāng)占空比時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度，就可以對(duì)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度的控制。除了需要PWM波調(diào)速，還要將直流電動(dòng)機(jī)接入H橋。H橋驅(qū)動(dòng)電路如圖3-16所示。圖3-16H橋驅(qū)動(dòng)電路圖3-17電機(jī)控制電路〔局部〕如圖3-17所示是本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)所應(yīng)用的直流電機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)電路的主要是由4個(gè)三極管和一個(gè)直流電機(jī)電機(jī)構(gòu)成。電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行需要同時(shí)讓在一條對(duì)角線上的三極管同時(shí)開(kāi)通或者關(guān)斷，所以我們需要為電路提供一個(gè)合理的控制信號(hào)，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。四個(gè)三極管的開(kāi)通關(guān)斷情況可以分成兩組情形來(lái)分析，分別可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正向運(yùn)行和反向運(yùn)行。這是H橋電路控制電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)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(dòng)機(jī)的正向運(yùn)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(gè)三極管同時(shí)通以開(kāi)通信號(hào)，此時(shí)電路的閉環(huán)通路，由此電流就可以經(jīng)過(guò)Q1到達(dá)電動(dòng)機(jī)，在經(jīng)過(guò)Q4流回電源的負(fù)極，完成對(duì)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，使電動(dòng)機(jī)按照?qǐng)D所示的方向，即為開(kāi)始假設(shè)的正向運(yùn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3-18H橋電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圖3-19所示的那么是另外一組控制情形，此次那么可以實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的反向運(yùn)行。此時(shí)的控制電路通以同時(shí)信號(hào)的是Q2和Q3兩個(gè)三極管，電流此時(shí)經(jīng)過(guò)Q3三極管流入電動(dòng)機(jī)，然后在電動(dòng)機(jī)流出，經(jīng)過(guò)Q2三極管，再流回電源的負(fù)極。從而完成了電動(dòng)機(jī)的反向運(yùn)行，具體電流的行進(jìn)路線如下圖。圖3-19H橋電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)直流電機(jī)是用PWM控制電路驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，使能控制和方向邏輯為控制電機(jī)正反向運(yùn)行的具體決定因素，而且H橋同側(cè)的兩個(gè)三極管是不能夠同時(shí)導(dǎo)通的，這一點(diǎn)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(shí)導(dǎo)通，此時(shí)電流直接從電源正極經(jīng)過(guò)Q1和Q2的通路流回電源的負(fù)極，而且并沒(méi)有流過(guò)電動(dòng)機(jī)，因此系統(tǒng)中也就不存在負(fù)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(dá)一個(gè)很大的值，從而有可能會(huì)將三極管燒壞，影響H橋正常的工作，而且并沒(méi)有完成對(duì)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)作用。由于以上原因，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中要對(duì)三極管的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，一般使用的方法是在驅(qū)動(dòng)電路中參加硬件電路。圖3-20所示就是通過(guò)硬件電路對(duì)三極管的控制而改良電路，將4個(gè)與門和2個(gè)非門參加到根底的H橋驅(qū)動(dòng)電路上。將同一個(gè)使能的導(dǎo)通信號(hào)與4個(gè)與門接通，整個(gè)控制電路的開(kāi)關(guān)就可以只通過(guò)一個(gè)信號(hào)進(jìn)行控制。將兩個(gè)非門與電路相連，并且通以相同的輸入信號(hào)，從而可以很好的保證H橋電路在運(yùn)行的時(shí)候發(fā)生同一側(cè)三極管同時(shí)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(yùn)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(guò)使能控制和方向邏輯的方法，僅僅用三個(gè)信號(hào)就能夠完成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制要求。兩個(gè)方向信號(hào)、一個(gè)使能信號(hào)為控制整個(gè)控制電機(jī)的三個(gè)信號(hào)。當(dāng)DIR－L的信號(hào)為0，DIR－R的信號(hào)為1的時(shí)候，而且使能信號(hào)是1，那么三極管Q1和Q4導(dǎo)通，電流從左至右流過(guò)直流電動(dòng)機(jī)〔如圖3-21所示〕；假設(shè)DIR－L的信號(hào)變?yōu)?，但是DIR－R的信號(hào)變?yōu)?，那么Q2和Q3就會(huì)導(dǎo)通，電流那么反向流過(guò)電機(jī)。圖3-21使能信號(hào)與方向信號(hào)的使用因?yàn)镠橋很復(fù)雜，所以在實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用中，H橋都是直接在市面上購(gòu)置的，以縮減設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)時(shí)間。3.3本章小結(jié)本章主要是圍繞抽油煙機(jī)控制系統(tǒng)中控制局部，每個(gè)模塊接入單片機(jī)后，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊的工作，設(shè)計(jì)的油煙機(jī)的主要控制系統(tǒng)中心為單片機(jī)AT89S52,T通過(guò)單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)任何一個(gè)模塊功能的實(shí)現(xiàn)，最后完成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，每個(gè)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(bào)警沒(méi)有啟動(dòng)油煙機(jī)的時(shí)候會(huì)工作，其他模塊都在油煙機(jī)啟動(dòng)后才會(huì)工作。當(dāng)一個(gè)工作穩(wěn)定系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)他就需要各個(gè)局部的密切協(xié)調(diào)運(yùn)作，本次設(shè)計(jì)不能只是說(shuō)以完成為目的，更多的是為了了解單片機(jī)如何控制一個(gè)智能系統(tǒng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考考慮很多，不如說(shuō)系統(tǒng)初期設(shè)和系統(tǒng)運(yùn)作硬件的選擇，電路圖的連接及優(yōu)化，之后系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、反響的靈敏度，還有工作的準(zhǔn)確性，在本次設(shè)計(jì)中我所使用的單片機(jī)型號(hào)為AT89S52芯片，然后根據(jù)老師布置的設(shè)計(jì)任務(wù)、系統(tǒng)的功能要求選定了元器件，進(jìn)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(jì)要設(shè)計(jì)的合理，一目了然。TOC3.4軟件程序設(shè)計(jì)3.4.1主程序的設(shè)計(jì)如圖3-22所示為本次設(shè)計(jì)的主程序流程框圖。圖3-22主程序流程框圖3.4.2PWM波調(diào)