抽油机智能控制系统的设计说明书论文

1、毕业设计说明书题目：油烟机智能控制系统的设计题目类型：理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发毕业论文设计原创性声明本人所呈交的毕业论文设计是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除文中已经注明引用的容外,本论文设计不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文设计的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示意。作者签名：日期：毕业论文设计授权使用说明本论文设计作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文设计的规定,学校有权保留论文设计并向相关部门送交论文设计的电子版和纸质版。有权将论文设计用于非赢利目的的少量复制并允许论文设计进入学校图书馆被查阅。学校

2、可以公布论文设计的全部或部分容。的论文设计在解密后适用本规定。作者签名：指导教师签名：日期：日期：注意事项1. 设计论文的容包括：1封面按教务处制定的标准封面格式制作2原创性声明3中文摘要300字左右、关键词4外文摘要、关键词5目次页附件不统一编入6论文主体部分：引言或绪论、正文、结论7参考文献8致9附录对论文支持必要时2. 论文字数要求：理工类设计论文正文字数不少于1万字不包括图纸、程序清单等,文科类论文正文字数不少于1.2万字。3. 附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文复印件。4. 文字、图表要求：1 文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人

3、代写2 工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印4图表应绘制于无格子的页面上5软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档5. 装订顺序1 设计论文2附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文复印件次序装订3其它摘要油烟机是一种净化厨房环境的设备,主要是将对人体有害的油烟迅速抽走,排出室外,减少污染,净化空气,还有防毒、防爆的安全保障作用。本次课题的研究的意义主要是因为现在功耗大,噪音大,清洗不方便,排污效果不好,占用空间大,使用寿

4、命短等多种缺点,随着人们环保意识的增强和对健康要求的提高,性能不好的抽油烟机逐渐不能满足人们的需求。为了节能环保、无噪声、智能化操作,提高油烟吸收率和净化率,从风量、风压、噪声、本体阻力、油烟净化效率研究。整个系统根据要施的方法：1对油烟机进行智能控制，使用STCK列的单片机最小系统，并用集成在单片机里面的A/D模块对信号进行采样。2选择性能较好的MQ-2的烟雾传感模块，准确的检测出油烟的浓度，保证测量的稳定性和精确性。3利用继电器组成开关电路,对电机进行控制。4用LCD1602a示各种数据。5利用变压器、整流桥堆、7805、7815稳压芯片等组成电源模块,为油烟机的各个模块提供合适的电压。6

5、由三极管、蜂鸣器等组成的一个报警电路,当油烟浓度过高时,进行报警,保证安全。7用热释电红外传感模块对人进行感应,当在无烟无人的情况下能自动关机,起到节能的作用。按照方案设计,系统稳定,能智能化的控制抽油烟机,清晰的显示各种状态,净化率高,噪声小,环保节能。关键词：油烟机；单片机；智能控制；环保节能4 / 45AbstractSmokemachineisakindofpurificationofkitchenenvironmentequipment,mainlytohumanbodyharmfulfumesquicklyremoved,fromtheoutside,reducepollution

6、,airpurification,andgas,andexplosion-proofsafetyprotectionfunction.Thistopicresearchsignificanceismainlybecauseoflargepowerconsumption,bignoise,convenientcleaning,drainingeffectisnotgood,largespaceoccupation,shortservicelifeandothershortcomings,withtheenhancedawarenessofenvironmentalprotectionandthe

7、healthrequirementsoftheincrease,thepoorperformanceoftherangehoodsgraduallycannotmeettheneedsofthepeople.Inordertoenergysavingandenvironmentalprotection,nonoise,intelligentoperation,improvingthecookingfumeabsorptionandpurificationrate,fromtheair,wind,noise,bodyresistance,fumepurificationefficiencyres

8、earch.Thewholesystemaccordingtotherequirementsoftheimplementationofthemethod:thelampblackmachineintelligentcontrol,theuseofSTCSeriesMCUminimumsystem,andintegratedinthechipinsidetheA/Dmoduleofsignalsampling.choosethebetterperformanceofMQ-2smokesensingmodule,accuratedetectionofsmokeconcentrationmeasur

9、ement,guaranteethestabilityandaccuracyofthe.usingarelayswitchcircuit,motorcontrol.withLCD1602displayvariousdata.theuseoftransformer,rectifierbridge,7805,7815voltagestabilizingchipcomposedofpowersupplymodule,eachmoduleisprovidedforlampblackmachinesuitablevoltage.consistsofthreetransistors,abuzzer,com

10、posedofanalarmcircuit,whenthefumeconcentrationistoohigh,alarm,security.withpyroelectricinfraredsensormoduleofinduction,wheninasmoke-freenocircumstancescanautomaticallyshutdown,andhasthefunctionofenergyconservation.Accordingtothedesign,thestabilityofthesystem,intelligentcontroloflampblackmachine,clea

11、rdisplaystatus,highpurificationefficiency,lownoise,environmentalprotectionandenergysaving.Keywords:ventilator;MCU;intelligentcontrol;environmentalprotectionandenergysaving引言11 抽油烟机的简介11.1 抽油烟机的分类11.2 抽油烟机的基本结构21.3 抽油烟机的工作原理21.4 选购油烟机的方法21.5 油烟机的现状32 系统的基本设计方案和结构32.1 系统的基本设计方案32.2 系统的基本结构43 硬件模块的设计43

12、.1 单片机最小系统43.1.1STC12C5A60S漪介43.1.2单片机最小系统的原理63.2 电源模块93.3 油烟检测模块113.4 人体传感模块113.4.1 热释电红外传感器的工作原理123.4.2 热电传感器的使用133.5 电机控制模块143.6 显示模块143.6.1 LCD1602简介143.6.2 LCD1602的基本原理163.7 报警模块174 程序184.1 程序总流程184.2 A/D采样程序194.3 显示程序194.4 定时程序205 安装与调试215.1 元件的检测安装焊接215.1.1 元件处理及检测215.1.2 元件安装顺序225.1.3 焊接的方法2

13、25.2 系统板调试235.2.1 静态检测235.2.2 动态调试236结论24辞26参考文献27附录282 / 45引言油烟机随着科学技术的发展和人民生活的质量的提高,油烟机种类繁多,功能齐全,质量可靠,并逐渐走向智能化。油烟机在国外研究全面,技术比较纯熟。自从中国第一台油烟机是我国在德国慕尼黑商品博览会上引进由帅康生产,中国油烟机行业经过20多年的发展,已成为一个较成熟的产业,但存在油烟机行业标准不规,科研开发能力弱,技术提升缓慢,环保能效低,安全问题和污染问题严重等制约了行业的进一步发展和品质的提高。随着生活质量的提升,人们对环保和健康要求越来越高。油烟含有丙烯醛等各种化学物质,对不同

14、年龄层次的人存在各种不同的身体伤害,对眼、鼻、咽喉黏膜有强烈的刺激,可引起慢性角膜炎、鼻炎、咽喉炎、气管炎、肺炎等疾病,油烟入侵呼吸道,可引起食欲减退、心烦意乱、精神不振、疲乏无力等症状,即油烟综合症。因此油烟机在厨房中显得越来越来必须,为了人们的生活质量和身体健康,研究出科学而合理的油烟机是当务之急。目前中国油烟机企业正抓住新的发展形势,加大科技创新,打造新的品牌,提高技术含量,加强售后服务水平,打造有效推广策略,对油烟机行业的国家标准进行统一规划,注重环保要求,创造出广阔的发展情景,使人们的生活更加环保健康。1 抽油烟机的简介抽油烟机是一种净化厨房环境的厨房电器。能将厨房对人身体有害的气体

15、排出厨房净化空气。随着社会的发展和人们的需求,油烟机的繁多,逐渐智能化,环保化。1.1 抽油烟机的分类抽油烟机主要分为三种：一是中式烟机,二是欧式烟机,三是侧吸式,四是多媒体智能机。1中式烟机:主要分为老式浅深吸式抽油烟机,浅式抽烟机是普通排气扇,直接把油烟排到室外。深吸式烟机缺点是占用空间,噪音大,容易碰头,滴油,使用寿命短,清洗不方便,排污效果不明显。2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200瓦以上。特点是：外观漂亮,价格较贵,适合高端用户群体。多为平网型过滤油网,吊挂式安装结构。3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

16、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,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。4多媒体智能烟机：采用现代工业自动控制技术、互联网技术与多媒体技术的完美组合,为现代智能厨房提供了样板,带领现代厨房步入娱乐与享受的动感时代。代表产品是展翼型油烟机。1.2 抽油烟机的基本结构抽油烟机主要有机壳、风道、风机、止回阀、集排油装置、照明装置、电源开关和电源线等构成。1机壳：有壳体和面板两部分组成,采用冷轧薄钢板表面喷塑处理而成,不仅外形光洁,美观不

17、生锈,而且耐用度高和易于清洁。目前也比较流行采用钢化玻璃和不锈钢材料。2电机：电机是抽油烟机的核心部分,采用全封闭的单相电容运转式异步电动机；铁壳全封闭,电机轴承为双列滚珠轴承,绝缘等级为E极绝缘,启动电容的容量为4微法左右。3风轮：采用离心式风轮。其直径为220mm/240mm有硅合金铝片冲压而成，经久耐用不变型,动平衡性能好。4风道:为烟气的通道,由冷轧薄钢板表面喷塑处理而成,风道结构的合理性决定了整个抽油烟机的排风量和噪音。5止回阀:采用塑料而成,作用是防止烟气倒灌。6集排烟装置：由集油盒、排烟管、集油杯和导油环构成。7照明装置：普通中世纪采用15-40W白炽螺口灯泡：欧式机、近吸式采用

18、冷光源灯，外有一块可拆式的透明有机玻璃片,将灯具封闭起来,避免烹饪时油烟沾污和腐蚀灯具,保证电器安全。8电源开关：采用轻触式开关或机械开关控制工作状态。1.3 抽油烟机的工作原理抽油烟机安装于炉灶上部,接通吸油烟机电源,驱动电机,使得风轮作高速旋转,使炉灶上方一定的空间围形成负压区,将室的油烟气体吸入吸油烟机部,油烟气体经过油网过滤,进行第一次油烟分离,然后进入烟机风道部,通过叶轮的旋转对油烟气体进行第二次的油烟分离,风柜中的油烟受到离心力的作用,油雾凝集成油滴,通过油路收集到油杯,净化后的烟气最后沿固定的通路排出。1.4 选购油烟机的方法在购买的油烟机的事必须考虑的两个参数：1排烟率：要选择

19、排烟率高的,因为油烟对人体的呼吸系统会产生伤害,引起煤烟型氟中毒,砷中毒对身体危害大。2负压：要选择负压大的,因为抽油烟机的负压越大,吸烟能力越强。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。1.5 油烟机的现状传抽油烟机采用的都是吊顶设计，安装高度一般在700mmfc右，而其主流机型的风机功率大都在200250瓦国家标准要求不能超过200瓦之间,故其有效抽吸半径大致在300400mmfc右，锅面就完全在它的风机抽吸围之外,这样油烟从锅面一产生只有部分密度小于空气的能上升进入风机的抽吸

20、围外,其余高密度高污染的油烟自然就四处漫延,导致油烟的吸收率低。传统油烟机在油烟过滤方面,都是采用滤油网方式。有一层、二层或多层,滤孔有方形、菱形、圆形等,目的是寄希望通过滤网把油烟挡住,但这种设计效果非常差,导致油烟的净化率非常低。平常用的抽油烟机除了存在吸收率和净化率低之外,还有功耗大、噪音大、清洁不便、非智能化、非环保化等各种缺点。本次课题设计的抽油烟机系统,就是为了提高油烟机油烟的吸收率和净化率,降低功耗和噪音,使清洁方便,对各种状态进行显示,智能化操作,做到环保节能。2 系统的基本设计方案和结构2.1 系统的基本设计方案本课题是基于单片机技术实现油烟机的智能控制系统。主要任务是能制作

21、出一个油烟机的系统模型,实现对油烟机的智能控制,可检测浓度并控制抽风机的档位。基本要求：1选择好合适的传感器测量出油烟的浓度；2根据油烟的浓度控制抽风机的档位；3在无人的情况下能自动关机。根据设计的基本要求,制定出对应的方案如下：1为对油烟机进行智能控制，使用STC系列的单片机最小系统。对信号进行采样，用集成在单片机里面的A/D模块，避免在外面用DAC0832&成的电路进行采样，变得廉价简单。通过合理的编程就可以对整个油烟机进行智能控制。2为比较准确的检测出油烟的浓度，选择性能较好的MQ-2的烟雾传感模块。保证测量的稳定性和精确性。3利用固态继电器组成开关电路,对电机进行控制。4由于要显示油烟

22、的浓度、抽风机的档位和定时的时间等各种状态,数据比较多,采用1602显示。虽然多个数码管组合也能实现,相对比较廉价,但数量多,影响板的整体美3 / 45观，且显示不直观。5整个板的运转，必须要有电源。利用整流桥堆、7805、7815稳压芯片等组成电源模块，为油烟机的各个模块提供合适的电压。6当油烟浓度比较高的时候，必须进行报警。因此设计由三极管、蜂鸣器等组成的一个报警电路。7当在无烟无人的情况下能自动关机，则用热释电红外传感模块对人进行感应。2.2系统的基本结构系统的基本结构主要是分为检测部分和控制部分，其中检测部分包括烟雾检测电路和热释电红外传感电路；控制部分包括STC系列的单片机最小系统、

23、抽油烟机开关电路、声音报警电路、液晶显示电路。系统结构框图如图2-1:图2-1系统结构框图各模块的基本功能简介如下：1单片机最小系统：进行合理的编程对油烟机实现智能控制。2油烟检测模块:对油烟的浓度进行检测。3热释电红外传感模块：对有无人进行感应。4电机控制模块:对电机进行开关控制。5报警模块：当油烟浓度过高会进行报警。6电源模块：对整个系统提供合适的电压。3硬件模块的设计3.1 单片机最小系统3.1.1STC12C5A60S漪介STC12C5A60S2/AD/PWMU单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期勺单片机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051

24、,但速度快8-12倍。部集成MAX81改用复位电路,2路PWM,略高速10位A/D转换,针对电机控制,强干扰场合。基本特点：1增强型8051CPU,仃单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。2工作电压：STC12C5A60S2列工作电压：5.5V-3.3V5V单片机STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V-2.2V3V单片机。3工作频率围：0-35MHZ,相当于普通8051的0-420MHz。4用户应用程序空间8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字节。5片上集成1280字节RAM。6通用I/O口36/40/44个,复位后为：准双向口/弱上拉普通8

25、051传统I/O口可设置成四种模式：准双向口/弱上拉,推挽/强上拉,仅为输入/高阻,开漏。每个I/O口驱动能力均可达到20mA但整个芯片最大不要超过55mA7ISP在系统可编程/IAP在应用可编程，无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口P3.0/P3.1直接下载用户程序,数秒即可完成一片。8有EEPROM9看门狗。10部集成MAX81%用复位电路外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地。11外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器,5V单片机为1.32V,误差为+/-5%,3.3V单片机为1.30V,误差为+/-3%。12时钟源：外部高精度晶体/时钟，部R/C振荡器。用户在下

26、载用户程序时，可选择是使用部R/C振荡器还是外部晶体/时钟。常温下部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MH15.5MHz;3.3V单片机为：8MHz12MHz精度要求不高时,可选择使用部时钟,但因为有制造误差和温漂,以实际测试为准。13共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1,没有定时器2,但有独立波特率发生器,做串行通讯的波特率发生器,再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。142个时钟输出口,可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟,可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟。15外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新

27、增支持上升沿中断的PCA1块,PowerDown模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4,T1/P3.5,RxD/P3.0,CCP0/P1.3,CCP1/P1.4。16PWM2/PCA可编程计数器阵列，2路可用来当2路D/A使用，可用来再实现2个定时器，也可用来再实现2个外部中断上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持。17A/D转换，10位精度ADC共8路,转换速度可达250K/S秒钟25万次。18通用全双工异步用行口UART由于STC1臻列是高速的8051，可再用定时器或PCAC件实现多用口。19STC12C5A60S2列有双串口，后缀有S2标志的才有双

28、串口，RxD2/P1.2可通过寄存器设置到P4.2,TxD2/P1.3可通过寄存器设置到P4.3。20温度围：-40-+85C工业级/0-75c商业级。21封装：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48。I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接74HC164/165/595均可级联来扩展I/O口，还可用A/D做按键扫描来节省I/O口,或用双CPU三线通信，还多了用口。3.1.2单片机最小系统的原理单片机的最小系统主要由STC12C5A60S2复位电路、晶振电路、RS232模块组成,实现对系统的控制和基本操作。电路如图3-1所示：二二333EEZET晶振电踣ePa JM-TI FKT

29、O.P4F 4复位电踣fK ICSTF43二二匚口LT门4口 Evoc 二 KE riw icwP：戈用岫NCk.O：.1*0 L： AD 3 % 邙二丁的痴441 时罩心 刖箝七啕 抛，：HIM飞P2 j. TJZ! ?：4!图3-1单片机最小系统原理图工作原理如下：1复位电路：无论是在单片机刚开始接上电源时，还是运行过程中发生故障都需要复位。复位电路用于将单片机部各电路的状态恢复到一个确定的初始值，并从这个状态开始工作。按键复位电路中，当按键没有按下时，电路同上电复位电路。当在单片机运行过程中，按下RESET1,已经充好电的电容会快速通过电阻的回路放电，从而使得RST弓I脚上的电位快速变为

30、高电平，此高电平会维持到按键释放，从而满足单片机复位的条件实现按键复位。2时钟电路：单片机工作时，从取指令到译码再进行微操作，必须在时钟信号控制下才能有序地进行，时钟电路就是为单片机工作提供基本时钟的。时钟信号产生的方式有两种：部时钟方式和外部时钟方式。这里采用是部时钟方式，在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，可以与单片机片的电路构成一个稳定的自激振荡器。晶振频率为12MHz瓷片电容C10C11的值30PF,外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率的作用。3RS232模块：使用Max232将单片机的第二串口引出，通过DB

31、9接口实现与外界用口通信。4STC12C5A60S2A/D化器：A/D转换器的结构因为要对模拟信号的浓度值转化成数字信号的电压，应用到单片机里的A/D转化器。STC12C5A60AD/S系列带A/D转换的单片机的A/D转换口在P1口,有8路10位高速A/D转换器，速度可达到250KHz8路电压输入型A/D,可用于温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。上电复位后P1口为弱上拉型I/O口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不需作为A/D使用的口可继续作为I/O口使用。当AUXR.1/ADRJ=0时,A/D转换结果寄存器格式如下:WC_RE5HADCtiSf|.A1AD

32、C应|.I.I.I.I.I.|adcbadcjw|ADC_RESL1jO当AUXR.1/ADRJ=1时,A/D转换结果寄存器格式如下:ADC_RESI;I.A.nrjitatv4百anrn-iuadcmemackruadcnoADCRESLIfMlMl.Ml-IMIMSTC12C5A60S系列单片机ADCtt多路选择开关、比较器、逐次比较寄存器、10位DAC转换结果寄存器ADC_RESADC_RESLADC_CONTR成。STC12C5A60S系列单片机的ADO逐次比较型ADC逐次比较型ADC由一个比较器和D/A转换器构成，通过逐次比较逻辑，从最高位MSB开始，顺序地对每一输入电压与置D/A转

33、换器输出进行比较，经过多比较，使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值。逐次比较型A/D转换器速度高，功耗低的优点。如上图所示，通过模拟多路开关，将通过ADC0-7的模拟量输入送给比较器，用数/模转换器DAC转换的模拟量与本次输入的模拟量通过比较器进行比较，将比较结果保存到逐次比较器，并通过逐次比较寄存器输出转换结果。A/D转换结束后，最终的转换结果保存到ADC专换结果寄存器ADC_RES和ADC_RESI时置位ADC空制寄存器ADC_CONTR的A/D转换结束标志位ADC_FLAG,以供程序查询或发出中断申请。模拟通道的选择控制由ADC空制寄存器ADC_CONTR勺CHS2-CHS0定。A

34、DC的转换速度由ADC空制寄存器中的SPEED和SPEED0!定。在使用ADC前，应先给ADC电，即置位ADC空制寄存器中的ADC_POWER当ADRJ=0寸，如果取10位结果，则按下面公式计算：10-bitA/DConversionResult:=1024Vin/Vcc当ADRJ=0寸，如果取8位结果，按下面公式计算：8-bitA/DConversionResult:=256Vin/Vcc当ADRJ=1时，如果取10位结果，则按下面公式计算：10-bitA/DConversionResult:=1024Vin/Vcc式中：Vin为模拟输入通道输入电压，Vcc为单片机实际工作电压，用单片机工作

35、电压作为模拟参考电压。ADC空制寄存器ADC_CONTRADC_CONTR存器的格式如下：EFRnnmeAd加器bitB7B6B5B4B3B2BlBOADCCOSTRBCHr.j：rzADC_POtRSPEEDlSPEEDCADC-FLAG,WC_START匚府CHSlCHStADC_CONTRADC空制寄存器。对ADC_CONTR存器进行操作，不用与和或语句，直接用MOV武值语句。ADC_POWER:ADC控制位。0:关闭A/D转换器电源；1:开A/D转换器电源。进入空闲模式前，将ADOfe源关闭，即ADC_POWER广珀动A/D转换前一定要确认A/D电源已打开,A/D转换结束后关闭A/D电

36、源，可降低功耗。初次打开部A/D转换模拟电源,需适当延时，等部模拟电源稳定后，再启动A/D转换。启动A/D转换后,在A/D转换结束之前，不改变任何I/O口的状态，有利于高精度A/D转换，若能将定时器/用行口/中断系统关闭更好。SPEED1,SPEED0真数转换器转换速度控制位表3-1A/D转化速度控制位Speed1Speed0A/D转化的时间1190个时钟周期转换一次,CPU工作的频率21M时，转化的速度约250KHz10180个时钟周期转化一次01360个时钟周期转化一次540个时钟周期转化一次STC12C5A60S2歹1单片机的A/D转换模块说使用的时钟是部R/C振荡器所产生的系统时钟，不

37、使用时钟分频寄存器CLK_DIV寸系统时钟分频后所产生的供给CPUX作所使用的时钟。可以让ADC用较高的频率工作，提高A/D的转换速度；让CPU用较低的频率工作，降低系统的功耗。ADC_FLAG模数转换器转换结束标志位，当A/D转换完成后,ADC_FLAG=像由软件清0。不管是A/D转换完成后由该位申请产生中断，还是由软件查询该标志位A/D转换是否结束，当A/D转换完成后，ADC_FLAG=1,一定要软件清0。ADC_STAR模数转换器ADC转换启动控制位，设置为1时，开始转换，转换结束后为0。CHS2/CHS1/CHS0模拟输入通道选择，CHS2/CHS1/CHS0A/D转换结果寄存器ADC

38、_RESADC_RESL用于保存A/D转换结果。3.2 电源模块电源模块主要由变压器、整流桥堆、稳压芯片78057815、电容组成，将交流电压转化直流电压，满足系统各个模块的电压需求。原理图如图3-2所示：图3-2电源模块图1变压器：通过变压器将交流电压转化成适合于整流的交流电压。基本工作原理：当一个交流电压U1接到初级绕组的线圈时，由于交流电的强度和极性是不停地正、负交替变化，因此初级绕组的线圈所产生的磁力线数目也不停改变。由于磁场强度的不断变化，出现电磁感应现象，促使缠绕在同一铁芯上的另一端线圈产生感应电动势U2.变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈有交流电流时，铁芯或磁芯中

39、便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压或电流。变压器由铁芯或磁芯和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。计算公式：根据P入=P出可得U1/U2=N1/N2,即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。2整流桥堆：整流桥堆是由四只整流二极管作桥式连接，外用绝缘朔料封装而成，大功率整流桥在绝缘层外添加锌金属壳包封，增强散热。整流桥品种多：有扁形、圆形、方形、板凳形等。主要功能是将次级的交流电压变换成单向脉动的直流电压。因为流过桥式电路中每只整流二极管的电流为ID=1/2Ima=1/2IOma=1/20.5=0.25每只整流二极管承受的最大反

40、向电压为URM.2Umax220(110%)31(V)选用三极管IN4001，其参数为：Id=1A,UR=100M可见能满足要求。3滤波电容的选择：滤波电路将脉动的直流电压变换成平滑的直流电压。在稳压芯片前面接入C19C20C21C22,可以防止由输入引线过长所带来的电磁感应而产生的自激振荡。在稳压芯片后面接入C28C23容量较大的电解电容，是用来进一步减少输出纹波和低频干扰。C27C29是用来减小由于负载电流瞬间变化而引起的高频干扰。一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数RLC是其充电周期的确25倍。对于桥式整流电路，滤波电容C的充电周期等于交流周期的一半，即RO25T/2=25/2f,

41、由于=2兀故RO兀，取RC=3几则C=3兀/R。其中R=U/Ii,所以滤波电容容量为C=3i/2JU=0.5/27tx5022=0.681X03。取C=1000nF。电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。5ma=1.1X2U2ma)=1.1X42浸0=31.1综合考虑波电容可选择C=100QiF,50Vl勺电解电容。4集成三端稳压芯片：因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用，可用来改装分立元件的稳压电源，也可用作电子设备的工作电源。通过7815、7805与合适滤波电容组成稳压电路，使直流输出的电压为稳定。输出值为15V、5V电压，以满足系统各个模块的电压输入需要。

42、注意：三端集成稳压电路的输入、输出和接地端绝不能接错，不然容易烧坏。一般三端集成稳压电路的最小输入、输出电压差约为2V,否则不能输出稳定的电压，一般应使电压差保持在4-5V,即经变压器变压，二极管整流，电容器滤波后的电压应比稳压值高一些。当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A。但应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致；另外在输出电流上留有一定的余量，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器当然小功率的条件下不

43、用。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。3.3 油烟检测模块油烟检测模块主要功能是用于油烟浓度的检测。主要特点：拥有信号输出指示和模拟量输出、TTL电平双路输出；模拟量输出的围0-5伏，浓度越高输出的电压越高，TTL输出的有效信号是低电平；对烟雾的灵敏度高，寿命长，稳定性好，还有快速的响应恢复特性。电路如图3-3所示：VCCVCCVCC图3-3油烟检测模块的原理图工作原理如下：当传感器QM-N10佥测至心由烟时，比较器LM393管脚2点的电压值，跟传感器检测到气体的浓度成正比，当浓度值超过电位器RP设定的阀值时，比较器2脚的点位高于3脚的电位，比较器1脚输出低电平，LED灯亮,R3为

44、LED灯限流电阻，C1为滤波电容。即传感器输出低电平，有模拟信号；当没有信号的时候，传感器输出高电平，等于电源电压。改变电位器RP的值，调节传感器的灵敏度。如果选择AOUT模拟量输出，与电位器值无关,直接将AOUT却与带有AD功能的单片机连接即可。设定传感器输出电压值为参考电压,AOU础的电压在1V左右，当传感器检测到被测气体时电压每升高0.1V,实际被测气体的浓度增200Ppm!这样就可以把测得电压与浓度形成一个对应的关系，通过单片机来调节实现测量。注意：传感器通电后，需要预热20S左右，测量的数据才能稳定。传感器发热属于正常现象，因为部有电热丝，但不能烫手。3.4 人体传感模块热释电红外传

45、感器是一种能检测动物或动物发射的红外线而输出电信好的传感器。热释电红外传感器在生活中广泛的应用于楼道的自动开关、防盗报警器、监视器、自动门铃等智能化控制，具有很广阔的发展情景。3.4.1 热释电红外传感器的工作原理图3-4热释电红外传感器原理图工作原理如下：当传感器检测到人体时，由于热释电效应会产生一个很微弱的电压，通过放大器9014进行功率放大,经过C7滤波,U5限幅，输入到比较器LMV321管月却3,当电压值超过电位器R限定的阀值时，比较器3脚的点位高于1脚的电位，比较器1脚输出低电平，LED灯亮,R13为LED灯限流电阻，C8为滤波电容。即传感器输出低电平,有模拟信号；当没有信号的时候，

46、传感器输出高电平,等于电源电压。改变电位器R16的电阻值,可以调节传感器的灵敏度。热释电红外传感器的基本原理是热释电效应，是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。热释电传感器是对温度敏感的传感器。它由瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测围温度有AT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷AT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷AQ,即在两电极之间产生一微弱的电压AV。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷AQ会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，AT=0,则传感器无输出。当人体进入检测区，因

47、人体温度与环境温度有差别，产生AT,则有AT输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出。所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲尔透镜，透镜是用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，在探测器前方产生一个交替变化的盲区和高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从盲区进入高灵敏区,这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,从而强其能量幅度,和放大电路相配合,可将信号放大70分贝以上,测出10-20米围人的行动

48、。因为人体辐射红外线中心波长为9-10um,探测元件的波长灵敏度在0.2-20um围几乎稳定不变,因此在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可通过光的波长围为7-10um,能进行人体红外辐射的探测,而其他的红外线被滤光片吸收,就能制成一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。3.4.2 热电传感器的使用使用热释电传感器时的注意之点：1直流工作电压必须符合要求的数值,过高和过低都会影响模块性能,而且要求电源必须经过良好的稳压滤波。一般用变压器的电源并经过三端稳压芯片稳压后再通过220UF和0.1UF的电容滤波后供电。2调试时人体尽量远离感应区域,避免人体离模块太近模而感应,造成一直有

49、输出；调试时人体不要触摸电路部分避免影响模块工作。3模块不接负载时能正常工作,接上负载后工作紊乱。一种原因是因为电源容量很小负载比较耗电,负载工作时引起的电压波动导致模块误动作；另一种原因是负载得电工作时会产生干扰。如继电器或者电磁铁等感性负载会产生反向电动势，315M发射板工作时电磁辐射等都会影响模块。解决办法如下：A、电源部分加电感滤波。B、采用负载和模块使用不同的电压的方法。例如：负载使用24V工作电压，模块使用12V工作电压，其间用三端稳压器隔离。C:使用更大容量的电源。4人体感应模块只能工作在室并且工作环境应该避免、强烈灯光直接照射,如果工作环境有强大的射频干扰,可以采用屏蔽措施。若

50、遇有强烈气流干扰,关闭门窗或阻止对流。感应区尽量避免正对着发热电器和物体以及容易被风吹动的杂物和衣物。5人体感应模块建议安装在密封的盒里,否则可能一直会有输出信号。6如果要求人体感应模块的探测角度小于90度时,可以用不透明胶纸遮挡镜片或裁剪缩小镜片来实现。7人体感应模块采用双元探头,人体的手脚和头部运动方向与感应灵敏度有着密切的联系,而且红外模块的特性决定了无法精确控制感应距离。8模块中的探头PIR可以装焊在电路板的另一面。也可将探头用双芯屏蔽线延长,长度应在20厘米以为好。3.5 电机控制模块电机控制模块主要由光电耦合器、继电器、电机、电阻组成。电路如图3-5所示:图3-5电机控制模块工作原

51、理如下：当P2RP21、P22、P23为高电平时，光耦合器里面的发光二极管不导通，不能通过光电耦合使集电极与发射极之间导通，进而继电器也不能导通，不能控制电机；当为低电平时，发光二极管导通，通过光电耦合使集电极与发射极之间导通。当导通时，继电器处于高电平，导通，进而能控制电机。由于有四路,通过单片机控制P20P21、P22、P23的高或低电平的控制，使电路并于的电阻值不同，使电路的电流不同，即能控制电机的转速。3.6 显示模块显示模块采用LCD1602夜晶显示，通过单片机的控制，对浓烟的浓度、电机的档位、电机的状态、定时的时间等进行显示，直观。3.6.1 LCD1602简介字符型液晶显示模块是

52、一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD,目前常用16*1,16*2,20*2和40*2行等的模块。1LCD1602勺基本参数LCD160汾为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780带背光的比不带背光的厚,是否带背光在应用中并无差别。LCD160八要技术参数如下：显示容量：16X2个字符芯片工作电压：4.55.5V工作电流20mA模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95X4.35VWmm2引脚功能说明1602LCDS用标准的14脚无背光或16脚带背光接口表3-2各引脚接口说明编力符号引脚说明编力符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示

53、偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极31602LCD的指令说明及时序1602液晶模块部的控制器共有11条控制指令。表3-3控制命令表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数至UCGRA喊DDRAM10要写的数据容11从CGRA喊DDRA谶数11读出的数据容1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。说明：1为高电平、0为低电平指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2:光标复位，光标返回到地址00H指令3:光标和显示模式设置I/D:光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:屏幕上所有文字是否左移或