油烟机自动控制系统.doc

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1、计算机与信息学院电子信息工程系综合课程设计报告专业班级电子信息工程11-1班学生姓名及学号指导教师课题名称油烟机自动控制系统2013~2014学年第三学期设计课题：油烟机自动控制系统一、课题的基本描述随着社会的进步，建设生态文明是我国长久的发展之计。目前国内对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。因此，提出油烟治理新技术，已经刻不容缓，且智能、节能化产品已不断融入生活中。传统抽油烟机长时间的打开不仅会对电能造成浪费，而且还会使其工作寿命缩短；设计将针对传统的抽油烟机进行改进，通过烟雾传感器检测油烟及浓度大小，

2、控制抽油烟机的电机是否启动及转速大小；根据光照强度控制照明灯的开启；这样使智能控制抽油烟机具有智能、环保、节能的特点。二、设计的基本要求设计要求：在烹饪的过程中根据有无油烟来控制电机的启停、根据油烟浓度的大小自动调节电机的转速，并能根据当前光照强度，决定是否照明。并且，在油烟机电机关闭的情况下，照明灯是不会打开的。使之达到智能、节能的目的。三、技术方案及关键问题实现思路：具体实现采用TGS2600传感器对油烟进行检测，检测信号过PCF8591进行A/D转换，然后由单片机根据数值的大小来决定开启哪个转速挡位，从而实现电机转速的调节。油烟机的电机使用的是用

3、抽头来调节电机转速的，因而本次设计使用控制多个继电器来启用不同的挡位。抽油烟机的光照亮度则通过灯泡照明，采用光敏电阻对环境光信号进行采集。解决的关键问题：系统对油烟浓度以及对光强大小的检测。四、系统设计实现（一）、硬件设计：整个硬件设计包括以下模块：电源模块，烟雾检测模块，光强检测模块，单片机最小系统，继电器组。硬件模块图：第10页图1.硬件系统框图（一）、电源模块：为整个系统提供电源。整个系统使用的电源有两个，一个是给电机和灯泡供电，使用的是220V的交流电；另一个是给单片机系统、检测模块和继电器组模块供电，需要的是5V的直流电。我们的家庭用电使用的

4、就是220V的交流电，可以直接给电机和灯泡供电。因而需要设计一个电压转换电路，使220V交流电压转为5V直流电压，为单片机系统、检测系统、显示模块及继电器组模块供电。220V转5V电路框图：图2.电源变换原理框图220V交流电连一个降压变压器把电压值降到9V左右。然后用桥式整流电路进行整流，使交流变成直流。变成直流以后，对其进行滤波，减小纹波成分，提高电压均值，稳定电路输出。后接一个LM7805，对其进行稳压。LM7805可以使输出稳定在5V，并且其内部还有过热保护电路和短路保护电路。三端稳压器LM7805后面接一个104的电容，这个电容有滤波和阻尼作

5、用。电路原理图：图3.电源原理图第10页（二）、检测模块：检测模块包括两路信号监测，一路是油烟检测，一路是光强检测。油烟检测：油烟检测使用的是TGS2600，TGS2600对香烟的烟雾或烹调臭味有很高的灵敏度。该传感器的电阻随油烟气体浓度的变化而变化，因而只要检测该传感器的阻值，就可以检测油烟的浓度，在TGS2600传感器输出端串联一个负载电阻，经计算，为使其输出电压范围变化最大，负载电阻阻值的大小应为30k左右。该传感器输出的为模拟电压信号，需要对其进行A/D变换。为了实现阻抗匹配，在其后接一个电压跟随器。电压跟随器具有高的输入阻抗的，低的输出阻抗特

6、性。油烟浓度测量输出电压范围：油烟检测电阻的变化范围为10k到95k，其两端串联上一个30k的精密电阻，其电压变化范围为1.2V到3.75V，经A/D变换，输出的数字值的变化值为61-191，即用这个值来表示油烟的浓度。由于油烟浓度越大，阻值越小，并依据此变化范围，设置电机的转速。本次设计将电机转速分为三档，分别是快档、中档、慢档，电机转速分别是快速、中速、慢速。电机的转速由检测到的油烟浓度进行控制。不同的油烟浓度对应不同的转速，可以实现节能的效果。光强检测：光强检测使用光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化。光敏检测用来检测当前的光照强度。当

7、检测到油烟以后电机启动，就会判断当前光强是否达到要求，如果没达到照明要求，则开启灯，否则不必开启。并且在电机没有启动的情况下，灯泡是不会点亮的。本次设计我们使用的模数转换芯片是PCF8951，该芯片是低功耗、8-bitCMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I²C总线接口。油烟检测电路：图4.油烟检测模块原理图数模转换及光敏检测：第10页图5.AD变换及光敏采集（三）、单片机最小系统模块：使用STC90C516RD+单片机，共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。外部中断4路，12时钟/

8、机器周期和6时钟/机器周期可任意选择。该芯片具有很丰富的片上资源。最小系统版原理图：图6.单片