基于msp430f149单片机制作的简易自动抽油烟机的设计

目录摘要.............................................................第一章绪论.......................................................油烟的危害...............................................油烟机、评定............................................第二章系统结构与原理............................................. 第三章硬件设计与计算.............................................检测电路设计............................................3.1.1 煤气检测...........................................3.1.2 油烟检测...........................................3.1.3 按键输入...........................................3.1.4 系统自动复位电路...................................主控制电路设计..........................................3.2.1 AT89C51............................................3.2.2 对油烟机的开关控制.................................3.2.3自动照明控制.......................................3.2.4定时显示电路.......................................3.2.5报警电路........................................... 第四章软件程序设计...............................................软件设计................................................4.1.1 主程序的设计.......................................4.1.2 中断键盘扫描.......................................4.1.3 LED显示子程序.....................................4.1.4 INTI中断报警服务程序.............................. 第五章结论.......................................................参考文献..........................................................第三章硬件设计与计算检测电路设计3.1.1 煤气检测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。

本设计用SnO2(MQ-2气体传感器)气敏元件，它是由的晶体集合而成，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。

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所示：图 MQ-2气敏元件MQ-2气体传感器标准工作条件：Vc回路电压≤15V AC or DCVH加热电压± AC or DC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：±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。

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）：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，单片机定时器得到一下将沿，进入中断服务程序启动并报警。

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）使用方便，电阻值可在~100KΩ间任意选择；（4）稳定性好、过载能力强。

1 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（Positive Temperature Coeff1Cient），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（Negative Temperature Coeff1Cient），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（Critical Temperature Resistor）,具有很大的负温度系数。

本设计选用NTC负温度系数热敏电阻，随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低，NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在100~1000000欧姆，温度系数-2%~%。

NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、涌电流。

电阻值和温度变化的关系式为：（3-1）在温度T（Ｋ）时的NTC热敏电阻阻值。

根据国际规定，额定零功率电阻值时NTC热敏电阻在基准温度25℃时测得的电阻值R25。

RN：在额定温度TN（K）时的NTC热敏电阻阻值。

T：为ｔ（℃）+，规定温度（K）。

B：NTC热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。

Exp：以自然数e为底的指数（e=…）。

2 油烟检测电路设计负温热敏电阻选型：NTC-MF5A其参数为：R25℃：10K±1%，热敏指数：B25/50:3950±1%设45℃为抽油烟机的最低启动温度，由进行计算：R45℃=Ω调节RP1的电阻值为Ω，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上获得的分压Vr6＜Vr7，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式，温宿随之升高，NTC-MF5A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，单片机输出口得到低电平，然后被单片机检测到，进入相应的子函数。

电极启动后每隔约120秒进行一次温度检测。

图油烟检测电路设计主控制电路设计3.2.1 MSP430本设计采用的是MSP430F2274单片机。

MSP430 是德州公司新开发的一类具有16 位总线的带FLASH 的单片机,由于其性价比和集成度高,受到广大技术开发人员的青睐.它采用16 位的总线,外设和内存统一编址,寻址范围可达64K,还可以外扩展存储器.具有统一的中断管理,具有丰富的片上外围模块,片内有精密硬件乘法器、两个16 位定时器、一个14 路的12 位的模数转换器、一个看门狗、4路P 口、16个外部中断、两路USART 通信端口、一个比较器、一个DCO 内部振荡器和两个外部时钟,支持8M 的时钟.由于为FLASH 型,则可以在线对单片机进行调试和下载,且JTAG 口直接和FET(FLASH EMULATION TOOL)的相连,不须另外的仿真工具,方便实用,而且,可以在超低功耗模式下工作,对环境和人体的辐射小,测量结果为100mw 左右的功耗(电流为14mA 左右),可靠性能好,加强电干扰运行不受影响。

在软件方面，MSP430单片机适合C语言开发，具有如下优点：1、可以大大提高软件开发的工作效率；2、可以提高所设计的程序代码的可靠性、可读性和可移植性；3、设计者可以将注意力更多地集中在充分发挥MSP430的功能上。

图 MSP430最小系统示意图（1）特征：①、处理能力强MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。

这些特点保证了可编制出高效率的源程序。

②、运算速度快MSP430 系列单片机能在25MHz晶体的驱动下，实现40ns的指令周期。

16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加运算）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如 FFT 等）。

③、超低功耗MSP430 单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。

首先，MSP430 系列单片机的电源电压采用的是电压。

因而可使其在1MHz 的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165μA左右，RAM 保持模式下的最低功耗只有μA。

其次，独特的时钟系统设计。

在 MSP430 系列中有两个不同的时钟系统：基本时钟系统、锁频环（FLL 和FLL+）时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。

可以只使用一个晶体振荡器（32768Hz），也可以使用两个晶体振荡器。

由系统时钟系统产生 CPU 和各功能所需的时钟。

并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。

由于系统运行时开启的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同。