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摘要本设计设有定时功能，可对抽油烟机进行工作时长的设定。油烟机的硬件部分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，油烟机的系统软件部分主要是对各模块的流程做了详细的分析，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ABSTRACTThe design is provided with a timing function, can set the length of the lampblack machine working. The hardware partDesign of the detection module of flue gas, gas hood, a key input module, timing module, an executive circuitModule, system software part is mainly to the flow of each module are analyzed in detail, the main control program, inOff key scan subroutine, display program, interrupt service program in order to achieve the alarm, smoke lampblack machine to selfPneumatic control function. The design of the lampblack machine mainly by the single-chip microcomputer control, through the software design to automatic control switch of lampblack machine, so relative to the ventilator in common, according to auto detect function, flexibility is good, low power consumption, easy operation etc.Keywords: single chip microcomputer lampblack machine detection automatic control 目录第一章 绪论11.1 研究意义11.2 油烟的危害2第二章 油烟净化结构与原理22.1 设计方案与思路22.2 系统的结构与原理设计4第三章 油烟电路设计63.1 油烟温度的检测63.1.1基于DS18B20温度传感器的温度测量63.1.2油烟温度检测电路73.2 油烟和煤气浓度的检测83.2.1气敏元件的选择83.2.2油烟和煤气浓度检测电路103.2.3 ADC0832模数转换设计113.3 按键输入133.3.1按键说明133.3.2按键接口电路133.4 系统复位电路14第四章 主控制电路设计174.1 AT89S52的简介174.2 显示电路204.2.1数码显示器的简介204.2.2数码显示器连接214.2.3数码显示器显示电路214.3 报警电路224.4 抽油烟机的开关控制234.4.1SSR固态继电器的简介234.4.2SSR固态继电器的选型244.4.3单片机对抽油烟机的控制254.5 自动照明的控制264.5.1光敏电阻的介绍264.5.2光敏电阻的选型274.5.3光敏电阻电路连接原理图27第五章 控制系统部分程序设计295.1 主程序设计流程295.2 中断键盘扫描设计流程305.3 LED显示子程序流程315.4 中断报警服务程序流程32致谢33第一章 绪论1.1 研究意义随着我国第三产业的发展和城市化进程的加快，饮食服务业在城市经济发展中所占的比重越来越大。餐饮业的飞速发展，繁荣了城市经济，推动了城市发展但同时也给环境带来了严重污染。未经处理的油烟直接排到室外，对建筑物外墙面和空气造成严重污染。油烟污染不仅影响城市公共环境卫生，对人体健康也有很大危害。饮食油烟含有许多有毒有害成分，不同食品在高温下会产生不同的挥发性物质，其中含有许多突变和致癌性物质。现代厨房一般都离不开煤气灶和抽油烟机(通风设备)，一旦使用煤气灶，则一定会产生油烟、水汽与乙烷等影响厨房空气环境的混合气体，为了健康生存的需要，往往用通风设备如抽油烟机来改善充满油烟气的厨房环境。本论文即针对厨房产生的烟雾设计相应的抽油烟机。以及排出油烟后的油烟净化程度的过滤，来保证排出油烟的质量满足环境标准的净化系统。对于中国人来说，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，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。厨房油烟对人体的呼吸系统会产生伤害，有资料显示，煤烟型氟中毒，砷中毒已成为某些地区居民的地方病。安装抽油烟机的目的就是为了在烹饪中抽走油烟，减少室内污染，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。因此在选择机型时首先就要选择排烟效率高的。由于目前国内厨房油烟净化的研究还处于起步阶段，人们对油烟危害认识不足以及对其处理方法缺乏重视，我国餐饮企业和家庭厨房对油烟净化的效率都远远达不到要求。因此，分析油烟的污染状况，提出油烟治理新技术，已经刻不容缓。1.2 油烟的危害众所周知，房里的的大量危害来自于厨房。由于炒菜产生的污染物：一氧化碳、二氧化碳以及一些具有致癌性的笨并芘等许多对人体有严重危害的物质。研究表明，常用食油加热到270oC左右所产生的油雾凝结物，可导致人体细胞染色体的损伤，女性肺部分发病率增高可能就是其中一个重要的因素。近年来国内一些大城市，在对肺癌发病情况的调查中发现，长期从事烹调的家庭住房肺部癌症发病率较高，此外在厨房油油烟浓度高的环境下从事烹调作业的厨艺人员，油烟不仅易使其患肺癌，而且对其肠道、大脑神经等的危害也较为明显。所以解决油烟危害刻不容缓！第二章 油烟净化结构与原理2.1 设计方案与思路基于以上油烟机技术出现的一些问题，以及油烟对环境的危害程度，及基于油烟净化技术及设备的研究现状和存在的问题，参考有关国内外文献资料，对新型油烟净化设备的原理和特点的分析。广泛查阅利用单片机作为核心控制模块的资料，根据本系统的控制要求及应用领域完成对系统的总体方案设计；研究比较各相关元器件的功能与特点，选择合适的元器件；系统硬件设计，系统硬件设计主要包括：单片机最小系统电路，油烟温度采集电路，油烟煤气浓度检测电路，按键设置电路，数码管的显示电路，蜂鸣器报警电路，油烟净化系统等部分；系统软件设计，本课题采用 C 语言，在 Keil 编译器下进行编程及调试，。采用 Proteus 作为仿真软件，对系统进行仿真。对系统的各个模块，进行仔细的分析，以及对系统各个部分所选器件分析如下：(1) 采用传统的 AT89S52 作为控制核心。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。本设计以 AT89S52为控制核心通过接口来采集电信号，对于温度浓度一类的非电信号通过温度传感器以及烟雾传感器来采集，并将温度和浓度信息转换为电流或电压，再利用传感器集成的模数(A/D)转换模块将模拟信号转换成数字信号输出。(2) 温度模块的选择。采用数字温度芯片 DS18B20 测量油烟温度，输出信号全数字化，便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计 DS18B20 和微控制器AT89S52 构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。(3) 油烟煤气浓度检测模块的选择。选择MQ-2作为本设计的原因是，MQ-2价格便宜，而且市场采购比较方便，便于使用，使用简单，只需将电路连接好就能对油烟煤气浓度进行检测，输出一个05V的模拟信号。从而达到将“气”转换为“电”的目的。然后再通过ADC0832模数转换，使模拟信号转换为数字信号，使单片机能有效的控制系统。(4) 显示模块的选择。方案一，使用液晶屏显示温度数据。液晶显示屏(LCD)具有轻薄短小、低耗电量、平面直角显示稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。方案二，使用传统的 LED 数码管显示。数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度比较高，称重轻，精确可靠，操作简单。数码管的程序编译容易，资源占用较少。根据以上的论述，与方案一相比较，方案二的程序简单，占用资源较少，寿命长，有较强的防干扰能力，且价格较低，更加实用。(5) 油烟净化系统。其中核心油烟净化设备的选择至关重要，对油烟净化的效率的高低有很大影响。机械方法中的传统过滤式对气溶胶的去除率可达8090；活性炭吸附气溶胶的效率为4070，对气体的净化有明显的作用；静电方法对气溶胶状态污染物的去除率为8090，不能去除气态污染物；湿式处理法水喷淋(塔式、箱式)效果为4075。通过比较本系统选择的旋流式油烟净化设备，属于机械式油烟净化设备的一种，但又与其同类的常规净化设备的工作原理和运行特性又有所不同，净化效果最好。为了方便人们对设备进行操作，以经济实用为前提，对该设备及其系统的电气控制进行了设计。2.2 系统的结构与原理设计油烟机控制系统分为检测部分和控制部分（如图2-1），检测部分又分为油烟温度检测、油烟煤气浓度检测、键盘输入三部分，单片机控制电路由AT89S52单片机、定时显示、声音报警、抽油烟机开关电路和油烟的净化系统五部分组成，其中当抽烟机启动时，自动照明电路才有效，油烟净化系统才能有效的工作。为保证单片机的正常工作，设有看门狗芯片检测电源稳定及程序是否正常执行。图 2-1 系统原理图本设计采用单片机技术结合A/D 转换芯片构成对油烟浓度的检测，并对测试油烟环境的温度进行检测，判断油烟环境温度是否达到危险温度，如达到危险温度即发出报警，并显示出来。AT89S52单片机通过对检测信号的实时采集，对温度高、污染大的烟气采用数字温度传感器检测，而温度低但危险较大的天然气采用气敏传感器检测。该系统可以根据油烟的浓度启动电机，单片机根据油烟气敏传感器检测到的信号控制电机的转速，当油烟的浓度小于设定值时，油烟机会自动关闭，转速的可调，经济环保，避免了能源的浪费；当厨房的油烟或可燃有害气体达到一定浓度值时，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，抽油机迅速将有害气体抽走，当油烟的温度高于某一设定值时，迅速启动电机电路，抽走油烟，达到净化环境的效果。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，从而实现智能抽油烟机功能。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，达到防止煤气中毒的效果。当油烟机工作时，油烟机所抽走的有害油烟，进入到油烟净化系统，经过系统的有效净化使排出的气体达到正常的标准，不污染环境。 第42页，共42页第三章 油烟电路设计3.1 油烟温度的检测对油烟温度的检测一般选用热敏电阻，热敏电阻的主要特点：(1)工作温度范围宽，常温器件适用于-55315，高温器件适用于温度高于315（目前最高可达到2000），低温器件适用于-27355；(2)灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10100部以上，能检测出610的温度变化；(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0.1100k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。为了提高系统对油烟环境温度检测的精确性，灵敏度，易于向AT89S52单片机传送有效数据，和精确的控制电机的启动，本设计选用数字温度传感器DS18B20对油烟环境温度的检测。3.1.1基于DS18B20温度传感器的温度测量DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发挥“一线总线”的优点。DS18B20的主要特性：(1)适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电；(2)独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；(3)DS18B20支持多点的组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现了组网多点测温；(4)DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；(5)温范围55125，在-10+85时精度为0.5；(6)可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温；(7)在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。(1) DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的封装图如图3-1所示以及其所有引脚的定义。引脚定义如下：GND引脚1，为电源地；I/O引脚2，为数字信号输入/输出端；VDD引脚3，为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。图 3-1DS18B20的封装图3.1.2油烟温度检测电路数字温度传感器选型：DS18B20设30为油烟机的最低的启动温度，所选用的电阻大小为4.7K，当空气中油烟蒸汽含量较低时，空气温度偏低，低于所设定的值30，信号被单片机检测到，进入相应的子函数，单片机P3.0口输出高电平，经74LS04反向后，变为低电平输出，不能触发电机启动。当空气中含有大量油烟蒸汽时，空气温度随之升高，当温度高于设定置30时，DS18B20输出信号给单片机，然后被单片机检测到，进入相应的子函数，单片机P3.0口输出低位电平，经74LS04反向后，变为高电平，触发电机启动，并伴有声音报警。电动机启动后每隔120s进行一次温度检测，以免继电器频繁通断，以免影响系统的正常运行。本设计油烟温度检测基于DS18B20的温度检测电路图如图 3-2所示。图 3-2 基于DS18B20的温度检测电路图3.2 油烟和煤气浓度的检测3.2.1气敏元件的选择对油烟气体和煤气浓度检测选用气敏电阻，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两种。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，两个测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成；另一种是直热式，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少；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0.110um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，当遇到可燃气体时其导电率则减小。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温。MQ-2气敏元件的结构外形及测量电路如图3-3所示（结构A or B），由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层，测量电极和加热器构成的敏感元件固定在朔料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中2个用于提供加热电流，4个用于信号取出。图3-3 MQ-2气敏元件的结构外形及测量电路MQ-2气体传感器标准工作条件：VC回路电压15V AC or DC；VH 加热电压5.0V0.2 V AC or DC；RH 加热电阻313室温；RL负载电阻可调；PH加热功耗900mW；Rs 敏感体表面电阻3K30K (1000ppm 异丁烷)。标准工作条件温度：202，VC 5.0V0.1V。相对湿度：65%5% VH： 5.0V0.1V。探测浓度范围：300ppm-5000ppm 丁烷5000ppm-20000ppm 甲烷300ppm-5000ppm 氢气100ppm-10000ppm 液化气和丙烷响应时间约为10s，恢复时间约为30s60s。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10min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了十几分钟的延迟电路。3.2.2油烟和煤气浓度检测电路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。本设计中选R10为10K作为灵敏度的调整，本设计选用MQ-2型烟雾传感器，这种型号的传感器具备一般半导体烟雾传感器灵敏度高、响应快、抗干扰能力强、寿命长等优点。它将可燃性气体在空气中的含量(即浓度)转化成电压或者电流信号，通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制等工作。MQ-2型油烟煤气检测模块电路图如图3-4所示。图 3-4油烟煤气检测模块电路3.2.3 ADC0832模数转换设计在本设计中我们只采用一个通道。图 3-5 ADC0832的引脚图ADC0832的引脚图如图3-5所示，与各引脚的定义如下： 引脚1，片选使能，低电平芯片使能；CH0引脚2，模拟输入通道0，或作为IN+/-使用；CH1引脚3，模拟输入通道1，或作为IN+/-使用；GND引脚4，芯片参考0 电位（地）；DI 引脚5，数据信号输入，选择通道控制；DO 引脚6，数据信号输出，转换数据输出；CLK 引脚7，芯片时钟输入；VCC 引脚8，电源输入及参考电压输入（复用）；当空气中不含有煤气或煤气含量低于设定值时，MQ-2烟雾传感器检测到，MQ-2电阻值很大，它将有害气体在空气中的含量(即浓度)转化成电压或者电流信号，输出微弱的电压模拟信号，再经过ADC0832的转换，变为单片机能采集到的数字信号，不能进入单片机中断服务；当空气中煤气含量超过预警值时，MQ-2电阻减小，输出较强的电压模拟信号，再经过ADC0832的转换，变为单片机能采集到的数字信号，进入单片机的中断服务，抽油烟机启动并报警。本设计的ADC0832应用电路图如图3-6所示。图 3-6 ADC0832应用电路图3.3 按键输入3.3.1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，当没有键盘输入操作时，CPU不对键盘进行扫描，以节省大量的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响应中断后，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，该按键所对应的端口线的电位就由高电平变为低电平，CPU访问并查询所有按键端口线，即可识别是哪一个按键按下。各功能按键设置如表3-1所示。表 3-1 功能按键说明S1S2S3S4手动开/关+1-1显示温度各功能按键介绍：S1：人为的对抽油烟机启动或关闭。S2：定时辅助键，加1min确定要定的时长。系统默认时长为40min。S3：定时辅助键，减1min确定要定的时长。S4：按下此键，把温度传感器检测到的温度从数码管上显示出来。3.3.2按键接口电路当没有按键按下时，P10P13口输入均为1，同时经八输入与非门(74LS30 本设计只用四个口)及反相器，输出一高电平到AT89S52单片机的引脚，此时不申请中断。一旦有按键按下，则低电平通过按键输入到P10P13的某一口，同时经八输入与非门输入到引脚，从而使有效，向AT89S52申请中断，AT89S52响应后，立即转至中断服务程序，查出按键号，进一步做相应处理。这样可以节省大量的空间扫描时间，进而提高AT89S52单片机的工作效率。本设计的按键接口电路如图 3-7所示。图 3-7 按键接口电路图3.4 系统复位电路DS1232 是一个具有看门狗的功能的电源监测芯片，在电源上电、断电、电压瞬态下降和死机时都会输出一个复位脉冲，十分适合作为单片机的复位电路。主要有以下特点：具有看门狗功能，可以防止单片机系统死机；贴片式8脚封装（如图 3-8）；输入给看门狗的脉冲的时间间隔可以设置；具有5%或10%的两种电源监测精度。芯片内含温度补偿电路，DS1232的引脚逻辑如图3-8所示。对所有引脚定义如下：图 3-8 DS1232引脚图PBRST引脚1，复位键连接引脚，直接连接复位键TD引脚2，看门狗定时器延时设置。如果连接到地，输入给看门狗的脉冲间隔不得大于150ms；如果不连接，脉冲间隔不得大于600ms；如果连接到电源，脉冲间隔不得大于1.2s；TOL引脚3，选择5%或10%的电源监测精度。如果这个引脚连接到地，当电源下降到4.75V时芯片才输出一个复位脉冲；GND引脚4，地线；RST引脚5，复位的高脉冲输出引脚；RST引脚6，复位的低脉冲输出引脚；ST引脚7，看门狗脉冲输入，低脉冲有效；VCC引脚8，5V电源。芯片DS1232在系统工作时，必须不间断的给引脚7输入一个脉冲系列，这个脉冲的时间间隔有引脚2设定，如果脉冲时间间隔大于引脚2的设定，芯片将输出一个复位脉冲使单片机复位。一般将这个功能称为看门狗，将输入给看门狗的一系列脉冲称为“喂狗”。这个功能可以防止单片机系列死机，是非常有用的。如图3-9所示DS1232与单片机连接的原理图，其中TD连接到5V电源，因此输入给看门狗的脉冲间隔不可以超过1.2s；TOL连接到地，因此电源电压下降到4.75V时就会引起DS1232输出复位脉冲；把AT89S52单片机的P3.2引脚连接到DS1232的，程序中必须从P3.2引脚输出一个脉冲系列到，否则将引起系统复位。图 3-9 DS1232与单片机连接原理图第四章 主控制电路设计4.1 AT89S52的简介AT89S52是一种带8K字节FLASH存储器(FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压，高性能CMOS8位处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。图 4-1 AT89S52 引脚排列图（1） 管脚（图4-1）功能说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0不具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口接收的高8位地址字节和一些控制信号。 P3口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口：P3.0 RXD（串行输入口）；P3.1 TXD（串行输出口）；P3.2 （外部中断0）；P3.3 （外部中断1）；P3.4 T0（定时器0外部输入）；P3.5 T1（定时器1外部输入）；P3.6 （外部数据存储器写选通）；P3.7 （外部数据存储器读选通）；P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX和MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指令期间，每个机器周期两次有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。/VPP：当保持低电平时，则在此期间外部程序存储（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，将内部锁定为RESET；当输入端接高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。4.2 显示电路本设计用七段LED数码显示器显示定时的时长，定时的剩余时间以及温度。4.2.1数码显示器的简介LED数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a，b，c，d，e，f，g，d p来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。一般情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V左右，电流不超过30mA。常用LED数码管的显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。LED是一类可以直接将电能转化成可见光和辐射能的发光器件。LED发光数码管是单片机系统采用的廉价输出设备，作为系统的显示器件。本设计中采用七段码LED显示。通常在显示上我们采用的方法一般包括两种：一种是静态显示，另一种是动态显示。其中静态显示的特点是显示稳定不闪烁，程序编写简单，可以有效节省CPU的很多时间，占用端口资源多；动态显示的特点是显示稳定性没静态好，程序编写复杂，相对静态显示而言占用端口资源少。在本设计中为节省端口，采用的是动态显示方法。4.2.2数码显示器连接根据内部发光二极管的连接形式不同，LED数码显示器有共阴极和共阳极两种。共阴极接法：把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地。每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。共阳极接法：把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V，每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。LED数码显示器结构及连接如图 4-2所示。4.2.3数码显示器显示电路本设计中由单片机P2端口输出显示码，P0端口输出的位选码。由于发光二极管通常需要十几到几十毫安的驱动电流才能正常发光，发出的显示控制信号经过74HC573锁存器来驱动数码管的正常工作，单片机的P04、P05、P06、P07输出端口分别连接数码管的COM3、COM2、COM1、COM0端，这四个端口，哪个输出低位电平，哪个数码管就选通。如图 4-3所示显示电路原理图。图 4-3 显示电路原理图4.3 报警电路当油烟温度过高或MQ-2检测到有煤气泄漏时，中断服务程序会给P3.1端口一低电平，触发蜂鸣器声音报警，此时伴随抽油烟机的启动。由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，然而单片机的I/O 口是无法直接驱动的，所以要利用放大电路来驱动，本设计使用三极管来放大电流就可以了，本设计的蜂鸣器选用YMD12065，5V有源蜂鸣器。声音报警电路原理图如图4-4所示。图 4-4 声音报警电路4.4 抽油烟机的开关控制4.4.1SSR固态继电器的简介固态继电器（Solid State Relay,缩写SSR），是由微电子电路，分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关。用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载。固态继电器是具有隔离功能的无触点电子开关，在开关过程中无机械接触部件，因此固态继电器除具有与电磁继电器一样的功能外，还具有逻辑电路兼容，耐振动耐机械冲击，安装位置无限制，具有良好的防潮防霉防腐蚀性能，在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳，输入功率小，灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好，噪声低和工作频率高等特点。固态继电器专用的固态继电器可以具有短路保护，过载保护和过热保护功能，与组合逻辑固化封装就可以实现用户需要的智能模块，直接用于控制系统中。固态继电器有三部分组成：输入电路，隔离(耦合)和输出电路。按输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时，通常使用两个可控硅或一个双向可控硅，直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管。单片机控制电机的开关通过SSR系列固态继电器，SSR成功地实现了弱信号(VSR)对强电(输出端负载电压)的控制。SSR是利用晶体管或可控硅代替常规继电器的触点开关，而在前级与光电隔离器融为一体，由于光耦合器的应用，使控制信号所需的功率极低(约10mW就可正常工作)，而且VSR所需的工作电平与TTL、HTL、CMOS等常用集成电路兼容，可以实现直接联接。4.4.2SSR固态继电器的选型品牌：FUCHS/福斯型号：SSR-10DA（1） 产品特点：1) 双向可控硅输出，零电压开启，零电流关断；2) 输入回路与输出回路之间光隔离；3) 输入端-输出端之间隔离耐压2500V；4) 100%负载电流老化试验，通过欧共体CE认证，国际ISO9000认证，国内3C认证。（2） SSR-10DA技术参数如表 4-1所示：控制方式直流控制交流(DC-AC)负载电流10A负载电压24-380VAC控制电压3-32VDC控制电流DC:3-25mA通态漏电流2mA通态降压1.5VAC断态时间10mS介质耐压2500VAC绝缘电阻500M/500VDC环境温度-30-+75工作指示LED4.4.3单片机对抽油烟机的控制单片机对电机控制原理图如图 4-5所示，单片机通过P3.0外接反相器来控制固态继电器发光二极管的闭合，控制电机的启动与关闭。当P3.0输出低位电平时，固态继电器SSR-10DA内部的发光二级管通电发亮，触发导通右侧的光控晶闸管，形成电机启动的闭合电路，抽油烟机启动。当P3.0输出为高电平时，发光二级管不发光，固态继电器SSR-10DA不能触发导通，无法形成电机启动的闭合，抽油烟机关闭。图 4-5 电机控制原理图4.5 自动照明的控制4.5.1光敏电阻的介绍光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达110M,在强光条件（100LX）下，它阻值仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性与人眼对可见光（0.40.76）UM的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。4.5.2光敏电阻的选型本设计选用硫化镉光敏电阻MG45。型号：MG45-3；功率(MW)：200；亮阻(k)：210；暗阻(M)：110；环境温度()：-40+70；时间常数(ms)：20；工作电压(V)：150。电路中单向可控硅选用MCR100-8，主要参数：通态电流IT(AV) = 0.6A；浪涌电流ITSM = 15A；正向耐压VDRM 600V；反向耐压VRRM 600V；触发电流IGT 200uA(微触发)；通态压降VTM 1.7V(ITM=2A)；结温 = 125（）；封装形式 = TO-92。4.5.3光敏电阻电路连接原理图光敏电阻对照明的自动控制如图 4-6所示，只有当抽油烟机启动的时候，光控电路外接电压，光敏电阻MG45-3才起到控制作用，当光照强度变强时，电阻变小，触发电流变小，而当