吸油烟机电路设计Word格式.docx
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IntelligentHoodControlCircuitnotonlyhaslampblackmachinebasicswitchfunction,andstillcanaccordingtothekitchenisintheprocessofcookingoilproducedinhightemperature,thegasleakoflowtemperaturecharacteristic,takedifferentsensorsdetectthing.Whenthekitchenlampblackorflammableharmfulgasreachesacertainconcentrationofvalue,thesensorintoSCManalysis,makemotorcircuitautomaticallystartandsoundalarms,oilabsorptionrapidlytaketheharmfulgassiphonedoff.Thisdesignalsoisequippedwithtimingfunction,maytothesmokelampblackmachinewhencarriedoutlongsetting.Thepapermainlydesignedhardwarecomponentsofsmokelampblackmachine,gasdetectionmodule,keyinputmodule,timingdisplaymodule,executivecircuitmodule,etc.IntelligentHoodControlCircuitcontrolledmainlybyMCU,throughsoftwaredesignedtoautomaticcontrollampblackmachineswitches,sohastheautomaticdetectionandintelligentcontrolfunction.
KeyWords:
AT89C51,MQ-5,DS1232
第一章抽油烟机的方案设计
在现代电子技术领域中,实现抽油烟机的控制电路的方法多种多样,可以通过纯硬件电路来实现,也可以采用硬件和软件结合的电路来完成。
以下列举了几种比较常用可行的方案,通过对比从中选择一种比较好的方案。
§
1.1吸油烟机的两种设计方案
方案一:
给予分立元件的吸油烟机控制电路
基于分立元件的吸油烟机的控制系统主要由控制电路、键盘模块、指示灯模块以及电机驱动电路组成。
其原理方框图如图1.1所示。
图1.1基于分立元件的吸油烟机的原理方框图
方案二:
基于AT89C51微处理器的吸油烟机控制电路
系统分为检测部分和控制部分,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、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。
如图1.2所示。
图1.2基于AT89C51微处理器的系统原理图
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警报,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机的功能。
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,可以人为的要求开启或关闭,但当煤气泄露时,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。
1.2方案比较
设计过程中,方案的选择必须与实际情形联系起来,从各方面考虑设计的可行性,即不仅要考虑其先进性也要考虑其实现的可能性,综合寻求最佳方案。
基于分立元件的吸油烟机采用纯硬件实现控制,故而电路结构复杂,所应用的集成IC较多,功能实现起来比较麻烦,而且电路稳定性不高。
基于微处理器AT89C51的吸油烟机采用硬件和软件相结合的方式实现控制,电路简单,功能完善,所应用的集成IC较少,稳定性较高。
经过上述方案的比较,结合各种因数综合考虑后,本设计采用方案二。
1.3方案概述
一个系统的正常稳定的运行需要各部分密切协调的运行,系统的设计要考虑到功能的要求、运行的稳定性、反映的灵敏度,还有准确性。
在本系统中选AT89C51为核心芯片,然后根据设计任务、系统的功能要求设计了外围电路。
当空气中泄露的可燃气体浓度超过检测电路的设定值时,气敏传感器阻值下降,并给单片中断一下降沿,单片机控制电机、报警电路工作,抽油烟机排气并报警;
在烧饭做菜时,蒸汽、油烟以及燃烧废气等烟气的温度使热敏电阻值下降,给单片机P0.0输入低电平,抽油烟机运转进行排烟,当室内烟气排净后,抽油烟机自动停止运转,重新进入检测状态;
当室内烟气或燃气超标使抽油烟机运转时,如果室内光线充足,照明灯仍不亮,只有夜晚室内光线足够暗时,照明灯才会亮;
为使显示器倒计时时间,准确直观,采用74HC573驱动数码管的显示;
采用中断扫描键阵对定时和开/关进行实时操作时系统准确运行;
为了使系统更加准确、稳定的工作,不受干扰的影响,又加入了声光报警器提醒操作人及时对煤气泄漏故障进行修理;
看门狗电路提高了系统工作的稳定性。
通过上述步骤,从而顺利的完成了整个系统的设计,达到了设计的目的。
系统原理图如图1.3所示。
图1.3系统原理图
第二章各检测电路设计
2.1电源电路
采用简单的串联直流稳压电源,220V市电经过变压器降压成为12V交流电,再经过桥堆整流,经过电容滤波后供给7805,得到稳定的5V电压,此电压用以供给单片机及整个电路稳定的直流工作电压。
如图2.1所示。
图2.1电源电路
2.2煤气检测
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R5为灵敏度调整电阻。
本设计煤气检测原理图(图2.2):
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电阻很小,单片机INT0口得到一下降沿,进入中断服务程序,抽油烟机启动并报警。
图2.2煤气检测电路
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,是处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,它的晶格是阳离子缺位状态,当遇到可燃性气体时其电导率减小。
SnO2在室温下虽能吸附气体,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热。
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时电路。
2.3油烟蒸汽检测
对油烟蒸汽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大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℃,高温器件适用温度高于315℃(目前最高可达到2000℃),低温器件适用于-273℃~55℃;
(3)体积小,能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体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)容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。
调节RP1的电阻值为4.35KΩ,当空气中油烟蒸汽含量较低时,空气温度偏低,热敏电阻RT>
RP1,R6,R7上获得分压V6<
V7,因此IN+<
IN-,电压比较器LM324输出低电平,热敏电阻阻值较大。
当空气中含有大量油烟蒸汽时,温度随之升高,NTC-MF5电阻率增大,当热敏电阻的温度超过45℃时,RT<
RP1,IN+>
IN-.LM324由低电平变为高电平,经74LS04反向后,单片机P0.2口得到低电平,然后被单片机检测到,进入相应的子函数。
电机启动后每隔约120秒进行一次温度检测,以免继电器频繁通断。
如图2.3所示。
图2.3油烟检测电路
本设计采用负温度热敏电阻选型:
NTC-MF5A
其参数为:
R25℃:
10K±
1%,热敏指数:
B25/50:
3950±
1%
设45℃为油烟机的最低的启动温度,
由上面的公式进行计算:
R45℃=4.35KΩ
2.4按键输入
2.4.1按键说明
键盘输入采用中断扫描方式,可以节省CPU大量时间,这种办法的实质是,当没有键入操作时,CPU不对键盘进行扫描,以节省大量时间对系统进行监控和数据处理。
一旦键盘输入,即可向CPU申请中断,CPU相应中断后,立刻转到中断服务程序,对键盘进行扫描,判别键盘上闭合键的键号,并作相应的处理。
该系统键盘采用开关式键盘,也称线性键盘,各键是相互独立的,当某个键按下时,该键所对应的口线的电位就由高电平变为低电平,CPU访问并查询所有接键口线,即可识别是哪一个键按下。
各功能键设置如表2.1:
表2.1功能键说明
S1
S2
S3
S4
S5
S6
手动开/关
+10
定时
-10
自动运行
取消报警
各功能键介绍:
S3:
键入此键,单片机开启定时功能默认定时时间为40分钟。
S2/-S4:
定时辅助键,通过加减10分钟确定自己要定的时长。
S1:
人为的对抽油烟机开动或关闭。
S5:
系统自动检测煤气或烟气,并作相应的控制。
S6:
取消煤气泄漏报警。
另外设S7为系统复位键。
按键都是利用机械触点的合、断作用来实现信息输入的。
当按键开关的触点自合或断开到其稳定状态,会产生一个短暂的抖动和弹跳,这是机械式开关的一个共同性问题,抖动时间的长短,与开关的机械特性有关,一般为5-20ms,为了避免单片机多次处理按键的一次闭合,仅作一个按键输入处理,必须消除抖动干扰。
有键按下通常去抖动干扰可以采用硬件方法,也可采用软件延时方法。
通常在按键较少的情况下采用硬件方法,按键数目较多时则常采用软件延时的方法来消除抖动干扰。
硬件方法是通过如滤波电路、双稳态电路等实现。
软件方法是检测到有键按下时,执行一个10ms的延时程序后
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