单片机智能抽油烟机电控板设计汇总文档格式.docx

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油烟是健康、环保的"

大敌"

，中餐一直以美味著称于世，然而厨房油烟成分复杂----含有200-300种有害物质，是家人健康的"

。

我国妇女很少吸烟、酗酒，可是她们却很容易衰老，这是什么原因呢？

医学家发现，这与她们天天在厨房里炒菜时吸入的油烟有关。

通过动物试验发现，厨房的油烟油雾中含有致癌物质，可导致细胞染色体畸变。

这些物质通过口腔进入消化道，或通过呼吸进入肺部，都可引起相应部位的病变。

油烟、醉油加上烯料的污染，可以说，厨房是家庭污染的“重灾区”，也是家庭的“化工厂”。

作为“重灾区”的指挥员、“化工厂厂长”的家庭主妇，不可避免地要遭受到这睦来自厨房的污染物的袭击。

这是家庭主妇容易衰老和多病的原因之一。

1.2油烟机、及评定

抽油烟机简介

　抽油烟机又称吸油烟机，是一种净化厨房环境的厨房电器。

它安装在厨房炉灶上方，能将炉灶燃烧的废物和烹饪过程中产生的对人体有害的油烟迅速抽走，排出室外，减少污染，净化空气，并有防毒、防爆的安全保障作用。

抽油烟机已成为现代家庭必不可少的厨房设备。

抽油烟机进入中国普通家庭厨房的时间还不是很长。

早期的家庭厨房排烟工作都是由排风扇来完成的。

排风扇虽然能排除掉厨房中的大部分油烟，但是它却无力解决烹饪中产生的油烟对整个厨房污染。

烹饪中产生的油烟含有很多对人体有害的物质，如果人长期在充满油烟的房间内工作，可导致很多疾病的发生。

　对于中国人来说，膳食结构与西方人不同，所以厨房中从厨具的品种、样式到布置，都与西方国家都有很大的不同。

中国是一个讲究美食的国度，在食品加工中，煎、炒、烹、炸占有很大的比例，因此中式厨房中的油烟很大，容易使厨房环境变得油腻而不好清洗，所以抽油烟机就成了改变厨房环境的一个“有力武器”。

它改变了厨房的大环境，减少油烟对厨房环境和人体健康造成伤害。

抽油烟机可谓是厨房的“肺”。

抽油烟机分类

　分为三种：

一是中式烟机，二是欧式烟机，三是侧吸式。

　中式烟机主要分为老式浅深吸式抽油烟机，尤其是浅吸式为主要淘汰的对象。

就是普通排气扇，是直接把油烟排到室外。

深吸式烟机最大的问题是占用空间，噪音大，容易碰头，滴油油烟抽不干净，使用寿命短，清洗不方便，对环境污染大。

品牌众多

　二种是欧式烟机，利用多层油网过滤{5-7层}，增加电机功率以达到最佳效果，一般功率都在300瓦以上。

特点是：

外观漂亮，价格昂贵，费电。

油网清洗不方便，容易碰头，滴油。

以老板方太为代表

　三是侧吸式油烟净化器。

利用空气动力学和流体力学设计，先利用表面的油烟分离板把油烟分离再排出干净空气的原理。

它的特点是抽油烟效果好抽油烟效果都在99%以上。

不滴油不碰头，隐藏在橱柜里与橱柜融为一体，不占空间。

电机不粘油使用寿命长，清洗方便。

省电一般在160瓦。

油烟不通过呼吸区保证主妇的身体健康。

排出干净空气不污染环境。

抽油烟机评定

评定油烟机的好坏应有以下四个标准：

　1、能否把厨房油烟完全抽干净

　2、能否把油和烟分离，让风机得到有效的保护

　3、清洗是否轻松方便

　4、是否省电并长期保持超强功效

　用上面四个标准来审视传统抽油烟机自然就知道了这么多年来抽油烟机行业无法让人满意的原因了。

第二章系统结构与原理

抽油烟机的结构包括，内壳，电机，风扇，琴键开关，照明灯，挡光灯，集油罩，集油杯，电源线。

系统分为检测部分和控制部分（如图2.1），检测部分为键盘输入、烟雾检测、煤气检测三部分，单片机控制电路由AT89C51单片机、抽油烟机开关电路、声音报警、定时显示四部分组成，其中当抽油烟机启动时，自动照明电路才有效，为保证单片机正常工作，设有看门狗芯片监测电源稳定及程序是否正常执行。

AT89C51

按键输入

自动照明

抽油烟机开/关

声音报警

煤气检测

烟雾检测

定时显示

看门狗

图2.1系统原理图

单片机通过对监测信号的实时采集，对温度高、污染大的烟气采用热敏电阻监测，而温度低但危险大的燃气采用气敏传感器监测，当厨房的右眼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，吸油烟机迅速将有害气体抽走，本设计并设有定时功能，可对抽油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，可认为的要求开启或关闭，担当煤气泄漏时，不论在自动还是手动运行情况下，抽油烟机会立即启动，并伴随声音报警。

1对气敏元件的选择

对煤气检测选用气敏电阻，气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。

目前国产的气敏元件有2种。

一种是直热式，加热丝和测量电极一同烧结在金属氧化物半导体管芯内；

另一种是旁热式，这种气敏元件以陶瓷管为基底，管内穿加热丝，管外侧有两个测量极，测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成。

另外半导体气敏元件有N型和P型之分。

N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小；

P型阻值随气体浓度的增大而增大。

本设计用SnO2（MQ-2气体传感器）气敏元件，它是由0.1-10um的晶体集合而成，这种晶体是作为N型半导体而工作的。

在正常情况下，是出于氧离子缺位的状态。

当遇到离解能较小且易于失去电子的可燃性气体分子时，电子从气体分子向半导体迁移，半导体的载流子浓度增加，因此电导率增加。

而对于P型半导体来说，它的品格是阳离子缺位状态，当遇到可燃性气体时其电导率则减小。

SnO2在温室下虽能吸附气体，但其电导率变化不大。

但当温度增加后，电导率就发生较大的变化，因此气敏元件在使用时需要加温。

2热敏电阻的选择

热敏电阻分三类：

在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻PTC（PositiveTemperatureCoeff1Cient），随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻NTC（NegativeTemperatureCoeff1Cient），具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小的临界温度热敏电阻CTR（CriticalTemperatureResistor）,具有很大的负温度系数。

3当气敏电阻检测到有煤气泄漏时：

中断服务程序会给P0.1口一低电平，出发蜂鸣器声音报警。

（此时伴随抽油烟机启动）。

蜂鸣器选用YMD12065,5V有源峰鸣器。

第三章硬件设计与计算

3.1检测电路设计

3.1.1煤气检测

封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。

MQ-2气敏元件的结构外形及测量电路如图3.1所示：

图3.1MQ-2气敏元件

MQ-2气体传感器标准工作条件：

Vc回路电压≤15VACorDC

VH加热电压5.0V±

0.2VACorDC

RL负载电阻可调

RH加热电阻31Ω±

3Ω温室

PH加热功耗≤900mW

Rs敏感体表面电阻3KΩ-30KΩ（1000ppm异丁烷）

探测浓度范围：

100ppm-1000ppm液化气和丙烷

300ppm-5000ppm丁烷

5000ppm-20000ppm甲烷

300ppm-5000ppm氢气

标准工作条件温度：

20℃±

2℃Vc：

5.0V±

0.1V

相对湿度：

65%±

5%Vh：

响应时间约为10秒，恢复时间约为30秒~60秒。

MQ-2放置一段时间后，再通电使用时，阻值是先下降，然后又上升，通电大约10分钟后（叫初期稳定时间），才能稳定到与气氛状态相应的阻值。

为了避免通电开始时的误报动作，本设计在单片机内部特别设置十几分钟的延迟电路。

2煤气检测电路

MQ-2型气敏元件对不同种类、不同浓度的气体有不同的电阻值，因此，在使用此类型气敏元件时，灵敏度的调整是很重要的。

本设计中RP2为灵敏度调整电阻。

本设计煤气检测原理图（图3.2）：

当空气中不含有煤气或煤气含量低于设定值时，MQ-2电阻值很大，使得RP2上的分压很小，进入74LS04的电压为低电平，因此单片机中断入口的输入信号一直保持为高电平，不能触发单片机中断服务程序。

当空气中煤气含量超过预警值时，MQ-2电阻减小，负载RP2上分压变大，74LS04输入由低电平变为高电平，经反向后，单片机INT0口得到一下将沿，进入中断服务程序，抽油烟机启动并报警。

图3.2煤气检测原理图

3.1.2油烟检测

对油烟蒸气的检测选用热敏电阻，热敏电阻的主要特点是：

（1）灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属打10~100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；

（2）工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃~315℃；

（3）体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔内及生物体内血管的温度；

（4）使用方便，电阻值可在0.1~100KΩ间任意选择；

（5）易加工成复杂的形状，可大批量生产；

（6）稳定性好、过载能力强。

1热敏电阻的选择

在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻PTC（Positive