一种智慧厨房安全监控系统的设计
【】本课题从厨房空气安全量监测要求分析入手，主要研究了DHT11温湿度传感器和MQ-4传感器的使用方法和原理，分析讨论各部分的电路原理、控制策略、实现方法，讨论了系统中的各种工作状况及传递的信号，并在不同的工作情况和状态下得到了系统的各个部分。本设计系统主要由AT89C52RC单片机、DHT11温湿度传感器电路、MQ-4气体传感器电路、OLED显示电路、蜂鸣器报警电路、时钟电路、复位电路、AD转换电路、DS1302时间显示电路等组成，可以实现检测到空气中的温湿度情况、可以像万年历一样看到年月日每分每秒、能够在煤气泄漏时及时的警报并关闭的功能，大大保障了家庭厨房的安全问题，优点是功耗低、成本低、体积小、反应灵敏等。可以应用于中国广大的农村城镇厨房内，也属于人工智能技术领域发展的一个方向，具有一定的应用价值。
Key words: Temperature and humidity sensors, Single chip microcomputer， Control strategy 目 录
一、引言 1
（一）研究的背景 1
（二）国内外研究现状 1
（三）研究的意义 2
二、智能厨房安全监测系统及主要器件介绍 4
（一）AT89C52RC单片机 4
（二）MQ4气体传感器 5
（三）DHT11温湿度传感器 6
（四）OLED显示屏 6
三、智能厨房安全监测系统的硬件设计 8
（一）时钟晶振电路 9
（二）复位电路 9
（三）DHT11温湿度传感器电路 10
（四）蜂鸣器报警电路 10
（五）OLED显示电路 11
（六）MQ4气体传感器电路 12
（七）时间显示电路 12
（八）A/D转换电路 12
四、智能厨房安全监测系统的软件设计 14
（一）主程序设计 14
（二）DHT11温湿度传感器电路 15
（三）A/D转换电路 16
（四）MQ4气体传感器电路 17
五、智能厨房安全监测系统的仿真和调试 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
（一）功能仿真 18
（二）软硬件调试 19
六、总结与展望 20
致谢 21
参考文献 22
附录一 原理图 23
附录二 源程序 24
一、引言
（一）研究的背景
自从现代化社会建设以来，科学技术的逐步发展，社会需求的提高，时代变化的瞬息万变使得人们对现在的生活需求愈发不能满足。智能化生活在发展的同时，我们对生活的需求已经不再是单调的物质基础，还有精神上的享受，比如享受物联网的方便快捷、人机交互等，智能厨房就是一种简单的物联网技术，现在甚至有人提出厨房内网络连接的高度化集中，比如你炒菜时智能厨房会放下一个投影，你可以边看教学边炒菜，有利于炒菜技术的娴熟，也是一种精神上的舒缓。
厨房是每家每户都存在的房间，但是国内常有新闻媒体报导厨房燃气泄漏发生的事故，国内的厨房安全还需要很大的改善。智能化产品进入到厨房中使得我们的烹饪样式更加的丰富，不仅要从表面上看整洁美观，操作要浅显易懂、方便快捷，还要有消除潜在的危险性，保障人们的安全，安心让家人使用。现代安全、简洁方便的环境的重要性不言而喻，智能家居系统、智能厨房安全系统等物联网技术已经演化成为一种趋势。
国内外研究现状
我国在上个世纪90年代才逐渐了解智能家居的概念，到了2004年，我国开始不断地推广。2017年人工智能是全球通信的最大热点，直至现在，人工智能技术方面仍不断发展，智能化厨房也在不断地发展，国内外很多作者都提出了关于智能厨房的写作，这里挑几篇关于厨房的简单介绍一下。于长江作者在2017年提出了基于物联网的智能厨房研究与设计，介绍了物联网技术与智能厨房的的紧密联系，使用CAN总线WIFI方式与外网进行接触，实现了智能厨房对空气温度、湿度的监测，智能厨房煤气灶的监控，热释电模块，垃圾自动分类回收等，有效的保障了厨房内的安全和环境的整洁，但是美中不足的是技术要求太高，成本很高，需要各种协调器、电路的连接、网络的连接、人机交互系统等，不适合多数城镇人们普遍的应用。还有张辉作者在2014年提出了针对老年人的智能厨房通用设计研究，从老年人身体机能的变化特征、生活方式和厨房智能化三方面进行研究，以人为本的设计理念，运用人机工程学问、产品语义学问、心理色彩学问等科研知识，设计出符合老年人使用特征、行为习惯、烹饪方式和符合老年人身高要求，心态特点的智能厨房产品，避免过分的智能化对老年人产生疑惑和不解，达到适度的人机交互效果。
国外早在17世纪末期，欧洲出现了厨房这个功能模块，这就是现代厨房的
图11 智能厨房内部环境
原型，19世纪初社会的发展，现代厨房渐渐出现，此时的厨房是一个讲求实用性和功能性。国外一个出版者Elsevier B.V.设计以“智能”数字控制，基于对
恒温器的建模和模糊逻辑的使用，对热静态模拟和模糊控制模型进行了研究，建立在Sugeno的模糊规则和Jang的学习程序的基础之上，确保从模拟到制冷设备数字控制，保持厨房内温度的正常和稳定，这是市场所要求的功能扩展的基础。国外IGI Global期刊提出了物联网将会导致一场技术革命，将改变人们的生活方式与周围环境的互动，智能冰箱起到重要的作用，根据冰箱里的食材，预测出可能的食谱，以此对用户提出建议，还可以帮助检查检查基于配方用户希望烹饪的配料的可用性，为用户提供了很多种食物的选择，增加了多样性。国外作者Elsevier B.V.认为智能家居是一个物联网应用的新环境，可以实现人类、物理对象和用户交互的无缝集成，提出一种基于混合现实的用户体验和对情景感知智能家居的评价，应用于消费者对智能家居的评估，以便开发者在建造房屋之前提供更多的客户导向的环境和捕捉相关的问题。
（三）研究的意义
智能化的发展使得人们的生活水平不断地提高，加速了人们的生活效率，也顺应了时代的进步。国内的智能厨房发展现状目前还没有一个明确的情况，大部分城镇、农村的智能厨房系统还没有普及，很多作者就目前状况提出了很多建议和看法，国内作者主要提出的都是智能厨房物联网技术的连接等，不过并不适合国内大部分居民的条件，国内很多城镇、农村居民家里连智能电器都不全，甚至都没有智能化的电器，更别谈整个的智能化生活空间了，即使都装了物联网整体连接技术，但是中年人很多都不会使用，所以他们也不会立即购买。本设计系统功耗低、成本低、体积小、反应灵敏，能够及时有效的发现空气中可燃气体的异常并警报和关闭，能够察觉到空气中的温湿度，不必担心厨房内燃气灶台产生危险。能够预警到厨房危险的发生，也能够解决危险源，对居民的安全提供了大力保障。如何才能在提高生活质量、满足人们对物质生活的需要以及享受生活的同时，也能保障人们的居住安全环境，这是一个现代人应该考虑的事情，所以未来家庭厨房发展的趋势必然是数字化、智能化、简洁安全化。科技始终在发展，智能化厨房也会有越来越多的功能，本设计只是针对厨房安全这一块进行研究，未来将会有更多的功能会被开发出来。
二、智能厨房安全监控系统设计及主要器件介绍
图21 系统总体设计框图
如图21，显示为智能厨房监控系统总体的设计框图，整个系统的核心是AT89C52RC单片机，还由MQ4危险气体传感器、DHT11温湿度传感器、OLED显示屏、蜂鸣报警电路，DS1302时间芯片等组成。
Key words: Temperature and humidity sensors, Single chip microcomputer， Control strategy 目 录
一、引言 1
（一）研究的背景 1
（二）国内外研究现状 1
（三）研究的意义 2
二、智能厨房安全监测系统及主要器件介绍 4
（一）AT89C52RC单片机 4
（二）MQ4气体传感器 5
（三）DHT11温湿度传感器 6
（四）OLED显示屏 6
三、智能厨房安全监测系统的硬件设计 8
（一）时钟晶振电路 9
（二）复位电路 9
（三）DHT11温湿度传感器电路 10
（四）蜂鸣器报警电路 10
（五）OLED显示电路 11
（六）MQ4气体传感器电路 12
（七）时间显示电路 12
（八）A/D转换电路 12
四、智能厨房安全监测系统的软件设计 14
（一）主程序设计 14
（二）DHT11温湿度传感器电路 15
（三）A/D转换电路 16
（四）MQ4气体传感器电路 17
五、智能厨房安全监测系统的仿真和调试 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
（一）功能仿真 18
（二）软硬件调试 19
六、总结与展望 20
致谢 21
参考文献 22
附录一 原理图 23
附录二 源程序 24
一、引言
（一）研究的背景
自从现代化社会建设以来，科学技术的逐步发展，社会需求的提高，时代变化的瞬息万变使得人们对现在的生活需求愈发不能满足。智能化生活在发展的同时，我们对生活的需求已经不再是单调的物质基础，还有精神上的享受，比如享受物联网的方便快捷、人机交互等，智能厨房就是一种简单的物联网技术，现在甚至有人提出厨房内网络连接的高度化集中，比如你炒菜时智能厨房会放下一个投影，你可以边看教学边炒菜，有利于炒菜技术的娴熟，也是一种精神上的舒缓。
厨房是每家每户都存在的房间，但是国内常有新闻媒体报导厨房燃气泄漏发生的事故，国内的厨房安全还需要很大的改善。智能化产品进入到厨房中使得我们的烹饪样式更加的丰富，不仅要从表面上看整洁美观，操作要浅显易懂、方便快捷，还要有消除潜在的危险性，保障人们的安全，安心让家人使用。现代安全、简洁方便的环境的重要性不言而喻，智能家居系统、智能厨房安全系统等物联网技术已经演化成为一种趋势。
国内外研究现状
我国在上个世纪90年代才逐渐了解智能家居的概念，到了2004年，我国开始不断地推广。2017年人工智能是全球通信的最大热点，直至现在，人工智能技术方面仍不断发展，智能化厨房也在不断地发展，国内外很多作者都提出了关于智能厨房的写作，这里挑几篇关于厨房的简单介绍一下。于长江作者在2017年提出了基于物联网的智能厨房研究与设计，介绍了物联网技术与智能厨房的的紧密联系，使用CAN总线WIFI方式与外网进行接触，实现了智能厨房对空气温度、湿度的监测，智能厨房煤气灶的监控，热释电模块，垃圾自动分类回收等，有效的保障了厨房内的安全和环境的整洁，但是美中不足的是技术要求太高，成本很高，需要各种协调器、电路的连接、网络的连接、人机交互系统等，不适合多数城镇人们普遍的应用。还有张辉作者在2014年提出了针对老年人的智能厨房通用设计研究，从老年人身体机能的变化特征、生活方式和厨房智能化三方面进行研究，以人为本的设计理念，运用人机工程学问、产品语义学问、心理色彩学问等科研知识，设计出符合老年人使用特征、行为习惯、烹饪方式和符合老年人身高要求，心态特点的智能厨房产品，避免过分的智能化对老年人产生疑惑和不解，达到适度的人机交互效果。
国外早在17世纪末期，欧洲出现了厨房这个功能模块，这就是现代厨房的
图11 智能厨房内部环境
原型，19世纪初社会的发展，现代厨房渐渐出现，此时的厨房是一个讲求实用性和功能性。国外一个出版者Elsevier B.V.设计以“智能”数字控制，基于对
恒温器的建模和模糊逻辑的使用，对热静态模拟和模糊控制模型进行了研究，建立在Sugeno的模糊规则和Jang的学习程序的基础之上，确保从模拟到制冷设备数字控制，保持厨房内温度的正常和稳定，这是市场所要求的功能扩展的基础。国外IGI Global期刊提出了物联网将会导致一场技术革命，将改变人们的生活方式与周围环境的互动，智能冰箱起到重要的作用，根据冰箱里的食材，预测出可能的食谱，以此对用户提出建议，还可以帮助检查检查基于配方用户希望烹饪的配料的可用性，为用户提供了很多种食物的选择，增加了多样性。国外作者Elsevier B.V.认为智能家居是一个物联网应用的新环境，可以实现人类、物理对象和用户交互的无缝集成，提出一种基于混合现实的用户体验和对情景感知智能家居的评价，应用于消费者对智能家居的评估，以便开发者在建造房屋之前提供更多的客户导向的环境和捕捉相关的问题。
（三）研究的意义
智能化的发展使得人们的生活水平不断地提高，加速了人们的生活效率，也顺应了时代的进步。国内的智能厨房发展现状目前还没有一个明确的情况，大部分城镇、农村的智能厨房系统还没有普及，很多作者就目前状况提出了很多建议和看法，国内作者主要提出的都是智能厨房物联网技术的连接等，不过并不适合国内大部分居民的条件，国内很多城镇、农村居民家里连智能电器都不全，甚至都没有智能化的电器，更别谈整个的智能化生活空间了，即使都装了物联网整体连接技术，但是中年人很多都不会使用，所以他们也不会立即购买。本设计系统功耗低、成本低、体积小、反应灵敏，能够及时有效的发现空气中可燃气体的异常并警报和关闭，能够察觉到空气中的温湿度，不必担心厨房内燃气灶台产生危险。能够预警到厨房危险的发生，也能够解决危险源，对居民的安全提供了大力保障。如何才能在提高生活质量、满足人们对物质生活的需要以及享受生活的同时，也能保障人们的居住安全环境，这是一个现代人应该考虑的事情，所以未来家庭厨房发展的趋势必然是数字化、智能化、简洁安全化。科技始终在发展，智能化厨房也会有越来越多的功能，本设计只是针对厨房安全这一块进行研究，未来将会有更多的功能会被开发出来。
二、智能厨房安全监控系统设计及主要器件介绍
图21 系统总体设计框图
如图21，显示为智能厨房监控系统总体的设计框图，整个系统的核心是AT89C52RC单片机，还由MQ4危险气体传感器、DHT11温湿度传感器、OLED显示屏、蜂鸣报警电路，DS1302时间芯片等组成。
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