简易全自动抽油烟机设计.doc
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1、2012年吉林化工学院电子设计竞赛 简易全自动抽油烟机设计(A题)摘要本设计不仅具备油烟机基本开关功能,而且还能根据厨房在烧菜做饭过程中产生的烟气温度高,而泄漏的燃气温度低的特点,采取不同的传感器件,即对温度高、污染大的烟气采用热敏电阻检测,而温度低但危险大的燃气采用气敏传感器检测,当厨房的油烟或可燃有害气体达到一定浓度的值时,经传感器进入单片机分析,使电机电路自动启动并发出声音报警,启动风扇,吸油烟机迅速将有害气体抽走,还可以根据油烟浓度,分档排烟,而且在数码显示器上能自动显示排烟档次。还有是当环境亮度较低时,自动启动烟机的照明系统。本设计设有定时功能,可对抽烟烟机进行工作时长的设定,具有手
2、自动切换功能,具有液化气泄漏检测、报警功能。论文的硬件部分主要设计了油烟机的烟气、燃气检测模块,按键输入模块,定时显示模块,执行电路模块等,系统软件部分主要是对各模块的流程做了详细的的分析,控制主程序、中断按键扫描子程序、显示子程序,中断报警服务程序,以此从而实现抽油烟机自动控制的功能。本次设计的抽油烟机主要靠单片机进行控制,通过软件设计来自动控制抽油烟机的开关,所以相对于普通的抽油烟机来说,根据其自动检测功能,具有灵活性比较好,功耗低,便于操作等特点。关键词:单片机 抽油烟机 检测 自动控制目录摘 要- 1 -第一章 系统设计方案与论证- 3 -1.1 总体方案选择- 3 -1.2器件的选择
3、- 3 -1.2.1控制芯片的选择- 3 -1.2.2显示器的选择- 3 -1.2.3温度传感器的选择- 4 -1.2.4排烟风机的选择- 4 -1.2.5光敏传感器的选择- 4 -1.2.6烟雾、煤气传感器的选择- 5 -第二章 系统硬件电路设计- 6 -2.1 单片机小系统的电路设计- 6 -2.2 显示电路设计- 6 -2.3 5V直流电源的电路设计- 7 -2.4 霍尔传感器的电路设计- 8 -2.5 AD590温度传感器的电路设计- 8 -2.6 光敏电阻的电路设计- 9 -2.7 烟雾、煤气传感器的电路设计- 9 -第三章 测试数据及测试结果分析- 11 -3.1 测试方法- 11
4、 -3.2 测试结果- 11 -参考文献- 12 -第一章 系统设计方案与论证1.1总体方案选择单片机通过对检测信号的实时采集,对温度高、污染大的烟气采用烟雾传感器检测,而温度低但危险大的燃气采用煤气传感器检测,当厨房的油烟或可燃有害气体达到一定浓度的值时,经传感器进入单片机分析,使电机电路自动启动并发出声音报警,抽油烟机根据浓度分档将有害气体抽走,光敏电阻采集环境亮度,控制烟机的照明系统,本设计并设有定时功能,可对抽烟烟机进行工作时长的设定,从而实现智能化吸油烟功能。本设计同时设有手动开关,在手动运行下,其功能和普通油烟机一样,可人为的要求开启或关闭,但当煤气泄漏时,不论在自动还是手动运行情
5、况下,抽油烟机会立即启动,并伴随声音报警。1.2器件的选择1.2.1控制芯片的选择方案一:采用目前比较通用的51系列单片机。此单片机的运算能力强,软件编程灵活,自由度大。虽然该系统采用单片机为核心,能够实现对外围电路的智能控制,但在产生方波时,外围电路必须加上D/A芯片,这就使得整个系统硬件电路变得复杂,而且D/A器件价格较高,使得系统的性价比偏低。方案二:采用MSP430F169单片机。此单片机功能较强,性价比高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗小及具有较高的数据处理和运算能力。由于MSP430F169单片机内部集成了D/A转换器,不需外加D/A。种方案既能实现智能化的特点,简化硬件电路,提
6、高测量精度,这给调试、维护和功能的扩展、性能的提高,带来了极大的方便。鉴于上面考虑,我们采用方案二。1.2.2显示器的选择方案一:采用LED显示,把测量所得到的高度通过数码管显示。数码管亮度高,体积小,重量轻。但是动态显示要求单片机定时地对显示器件扫描,如不调用显示程序,就会立即停止显示,而且显示信息简单、有限,在本题目中应用受到很大的限制。 方案二: 采用1602字符液晶显示器,能够同时显示1602即32个字符。1602液晶驱动简单,性价比相对较高,但能够显示的信息有限。方案三:采用12864LCM点阵显示器,点阵显示界面友好,显示信息量丰富,接口电路简单,可以和单片机直接相连。考虑到本题显
7、示信息较多,需要显示输出的波形,信号频率及幅值,我们决定选择LM12864点阵显示器作为本系统的显示模块。1.2.3温度传感器的选择方案一:采用18B20温度传感器,信息经过单线接口送入DS1820或从DS1820送出,因此从中央处理器到DS1820仅需连接一条线(和地)。读写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供,而不需要外部电源。电路简单,成本低,但编程复杂,转换速度慢。方案二:采用AD590温度传感器,是电流输出型两端温度传感器,利用PN结构正向电流与温度的关系制成的,将温度转化为电流,而电流与热力学温度成正比,由A/D转换模式输入单片机,由单片机读出。此温度传感器转换速度快,精度
8、高,编程简单。综合以上考虑,我们选择方案二。1.2.4排烟风机的选择方案一:5V的直流小型风扇,电流小,风扇转速慢,而且工作不稳定。方案二:220V交流风扇,用固态继电器控制风机运行,安全性高,而且风扇转速快,而且工作稳定。考虑到排烟效果明显,安全等问题,我们选择方案二。1.2.5光敏传感器的选择方案一:光敏三极管,当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时,形成光电流,由此产生的光生电流由基极进入发射极,从而在集电极回路中得到一个放大了相当于倍的信号电流,但是它的转换线性差,在低照度或高照度时,光电流放大系数值变小,影响工作的稳定性。方案二:光敏电阻器,又称光导管,特性是在特定光的照射下,其阻值迅
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