智能化吸油烟机控制器的设计

应的环型灯， 通过这五个管脚对三极管进行导通和截止控制 " !4 脚控制蜂鸣器，
图"
系统构成框图
图!
硬件电路图
执行电路如图 3 所示， 采用了三个继电器， 分别控制快、 慢档和灯 " 由三极管放大器传送过 来的开关信号控制继电器的吸合与断开， 二极管用来去除继电器引起的反向电动势， 起保护作 用 " 当系统选择了快档时， 即 !、 此时火线的 **56 交流电压提供给交流电机， 风 ,! 吸合， 3 闭合， 扇速度快， 同时 ,* 是断开的； 如果是 慢 档， 因 为 两 功 能 互 锁， 继 电 器 ,* 吸 合， 电机开启慢档风 扇 " 同时相应指示灯指示 "
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； 读 * 口的值， 并将值存入 , ； 将 * 口的值与 +++44444 相 ‘与’ ； 将相与的结果放入 67!8 ； 测试标志位， 判断是否是第一次查键 ； 为 +， 是第一次， 转到 <=>?4 ； 为 4， 是第二次， 标志位清零 ； 将第一次的值放入 , ； 将第一次和第二次的值相减 ； 判断零标志位 ； 相减的结果不为零， 转到 <=>?D C 为零， ； 则两次结果相同， 对 * 口值取反 C 为 4， ； 并将结果送键值寄存器 ； 转到 <=>?D 进行后续扫描
第%期
包晓敏， 张水英： 智能化吸油烟机控制器的设计
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检测气体灵敏度有关， 随元件材料、 气体种类而异， 并随测试条件而有所不同 ! 器件在低浓度下 器件电阻变化大， 而高浓度下， 器件电阻变化小 ! 这一特点， 非常适宜检测低浓度微量气体 ! 通常半导体气敏传感器在刚上电之后传感器 的 电 阻 值 不 可 能 立 即 稳 定， 一般刚通电时传 感器呈现非常低的低阻状态， 然后逐渐进入高阻态并稳定下来 ! 这是由于断电时传感元件的表 面吸附着水分和杂散气体， 随着通电开始这些水分和杂散气体逐渐脱离， 进而使得传感元件的 表面状态趋于稳定， 这类传感器的电阻值在通电开始的数分钟后才能进入稳定状态 ! ! 软件设计 单片机一直处于查键工作状态 ! 当有键按下， 首 先 判 断 输 入 的 是 什 么 键， 再进行相应的功 能处理 ! 在判断键值过程中利用软件延时来消 除 干 扰， 即去除可能的按键抖动等情况 ! 首先是 判断电源键和它自身原来的键值， 然后转入判断是否要进入自动烟雾检测状态， 在电源打开的 情况下， 如有按键使吸油烟机进入手动状态， 则 烟 雾 检 测 功 能 关 闭， 即对烟雾的自动检测不进 行处理， 否则就进入自动检测状态 ! 控制器软件 既 要 实 现 吸 油 烟 功 能 和 油 烟 检 测 功 能， 又要实 现油烟大小与油烟机工作状态之间的联动关系， 同时还要考虑保护和抗干扰功能， 从而在软件 方面保证产品的可靠性 ! 软件流程图如图 " 所示 !
智能化吸油烟机控制器的设计
包晓敏， 张水英
（浙江理工大学 信息电子学院， 浙江 杭州 B$""$C）
摘
要： 基于 D03$=3@E 单片 机 为 核心 的 智 能化 吸油 烟机， 不仅具 备油 烟机的 基
本功能， 而且还能利用气敏传感器进行 烟 雾 的 自 动 检 测， 并 根 据 检 测 到 油 烟 大 小， 自 动切换油烟机的风力开关， 调节风力大 小， 实 现 智 能 化 吸 油 烟 功 能， 同时照明灯为单 独控制 A 依此设计制作了相应的软硬件， 实现此功能 A 这些方面的改进方便了用户， 符 合家庭生活的需求 A 关键词： 吸油烟机； 智能化； 检测； 传感器 中图分类号： 4)#CB ! 引 言 文献标识码： * 文章编号： （!""#） $=#$ > =@#E "$ > ""@$ > "@
收稿日期： !""= > $! > "# 作者简介： 包晓敏 （ $?=@ > ） ， 女， 浙江东阳人， 浙江理工大学信息 电 子 学 院 电 子 信 息 工 程 系 副 教 授； 张水英 （ $?=? > ） ， 女， 浙江绍兴人， 浙江理工大学信息电子学院电子信息工程系副教授 A
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浙江教育学院学报
现代厨房一般都离不开煤气灶和抽油烟机 （通风设备） ， 一旦使用煤气灶， 则一定会产生油 烟、 水汽与乙烷等影响厨房空气环境的混合气 体， 为 了 健 康 生 存 的 需 要， 往往用通风设备如抽 油烟机来改善充满油烟气的厨房环境 A 普通吸油烟机虽然也 可 以 起 到 净 化 厨 房 空 气 的 作 用， 但 存 在 很 多 的 不 足， 如需要人工打 开、 人工调档等 A 智能化吸油烟机除具备普通油烟机的基本功能外， 还能自动检测油烟的大小， 并根据油烟的大小自动切换油烟机的开关、 调节风力大小进行吸油烟工作 A （ (FG8HFG 07IJ98HJK;7 5FJ 3;LM8JF9N D03 C 位微 控 制 器 系 列 是 率 先 采 用 精 简 指 令 集 计 算 机 结构的高性能价格比的嵌入式控制器 （ /LOFGGFG 3;7J9;PPF9） 低工 作电压、 低功 (053） A 其高速度、 耗、 较大的输入输出直接驱动能力、 一次性编程 （ &7F 4KLF D9;Q96LL6OPFN&4D） 芯 片的低 价位、 小 体积等， 都体现了微控制器工业发展的 新 趋 势 A 由 于 D03 单 片 机 具 有 实 用、 低 价、 高 速 等 特 点， 在同类产品中具有很强的市场竞争力， RKH9;HSKM 公 司 开 发 了 三 个 不 同 层 次 系 列 的 多 种 型 号 的 产品来满足客户不同的产品设计需求， 用户可以根据不同的要求选择不同的封装形式、 不同电 压范围的芯片 A 选用 D03$=3@E 单片机为核心的智 能 化 吸 油 烟 机 控 制 器， 能 接 受 传 感 器 检 测 的 信 号， 并进 行自动或手动控制 A 其功能键由灯开关键、 快 档 开 关 键、 慢 档 开 关 键、 自动 T 手动开关键和电源 开关键五个键组成 A
图#
执行电路
设计中选用了 27*!! 型 气 敏 元 件， 它 是 一 种 8 型 半导体气体传感器， 对多种可燃性气体 和液体蒸汽都有 敏 感 性 能 " 器 件 灵 敏 度 即 器 件 电 阻 与 检 测 气 体 浓 度 具 有 如 下 关 系： 9:;)< = 式中 )< 为器件电阻，! 、 ! 9:;% > " ， " 为常数， ! 代表器件相对于气体浓度变化的敏感性，" 与
［*］ ， 采用 )% 振荡器做时钟信号， 成本较低， 单片机的 / 图 * 中的 #$%!&%’( + ,（!.） 单片机
口为信号输入端， 现共有 ( 路信号输入； 单片机 0 口 为 可 位 控 的 . 位 信 号 输 出 端， 其中 ’ 个引
［3］ 脚接开关； ， 进行快档和慢档的选择； 控制相 !! 、 !* 脚接比较器 123’. !3 脚同 ! 、 *、 !. 脚一样，
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软件流程图
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浙江教育学院学报
D++F 年
键盘查询部分程序如下： !"#$ %&’()*， + -./01 23453 !"#1$ 67!8 96$:: :)$0-;， <=>?)&? ;"6" <=>?4 9@$ :)$0-;， <=>?)&? !"#$ :1)67!8， + :A91$ 67!8， + 96$:: <(>(B< ， C ;"6" <=>?D @"!$ 67!8， + !"#1$ :1)$0-; ;"6" <=>?D 自动烟雾检测部分程序如下： 烟雾自动检测时使用了两个比较 器， 当 检 测 到 烟 雾 为 大 时， 但当 E、 F 脚 输 入 都 为 高 电 平， 检测到烟雾为小时， 只有对应的 E 脚是高电平 G !"#$ %&’()*， 4 96$:@ %&’()*， <,)*HI ;"6" &%J?)*HI 96$:@ %&’()*， <,)<K>LL ;"6" &%J?)<K>LL ;"6" &%J?)&55 ! 系统调试结果和分析 为了让用户在使用吸油烟机时， 分清楚系统到底是自动还是手动状态， 及考虑到实际应用 开启电源， 则 情况， 初始状态设置为自动状态， 并将自动 M 手动指示灯设为闪烁 G 当没有烟雾时， 电源指示灯将跟着自动 M 手动指示灯闪烁 G 由于气敏器件与环境温、 湿度有一定依赖关 系， 所 以 在 需 要 较 高 精 度 和 可 靠 性 的 应 用 中， 在电路中需要加入温、 湿度补偿 G 湿度传感器的昂 贵 价 格 限 制 了 湿 度 补 偿 的 采 用， 一般仅作温 度补偿即可取得较好效果 G 不管什么烟雾， 如油烟、 煤气或水蒸汽等等， 吸油烟机都可以抽排 G 硬件设计中我们选 用 %H=4E=NO 单 片 机， 将原本比较复杂的硬件电路通过软件编程来实 现， 其优点有： （4） 简化原本较为复杂的电路， 使产品更为小巧； （D） 大大提高产品功能 的易扩 展 性G 参考文献：
［4］ 武锋 G %H= 系列单片机的开发应用技术 ［ K］ 北京航空航天大学出版社， G 北京： 4PPQ ： N+ R N4 ， PO R 4+D G ［D］ 窦振中 G %H= 系列单片机原理和程序设计 ［ K］ 北京航空航天大学出版社， G 北京： D++4 ： DN R DP G ［S］ 康华光 G 模拟电子技术基础 ［ K］ 高等教育出版社， G 北京： 4PPP ： O4N R O4E ， ONN R OES G
； 判断烟雾大小 ； 判断烟雾为大否 ； 烟雾为大则转去打开快档 ； 判断烟雾为小否 ； 烟雾为小则转去打开慢档 ； 转无烟雾处理
第E期
包晓敏， 张水英： 智能化吸油烟机控制器的设计
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*554 年
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Baidu Nhomakorabea
硬件电路设计
［!］ 、 检测油烟 智能化吸油烟机的系统构成如图 ! 所示 " 它由单片机 #$%!&%’( )% 振荡电路、
大小的气敏传感器、 运算放大器电路、 按键电路、 执 行 电 路、 显示电路和工作电源组成 " 单片机 的时钟信号由 )% 振荡电路产生， 气敏传感器检测的信号经放大器放大处理后通过接口电路 传送给单片机， 同时单片机对按键电路也随时处于监控状态， 所有信号由单片机进行统一运算 判断后， 决定如何控制执行电路， 并加以相应显示和发提示音 " 硬件电路如图 * 所示 " 单片机接收按键信号和经运算放大器放大后 的 检 测 信 号， 然后根据要求控制继电器电路 开关工作， 开关风机或调节风力大小， 并加以显示 "