单片机的抽油烟机智能控制系统设计
摘 要以单片机为核心的智能控制已经日益普及，不仅对当今社会产生了极大的推动发展，而且也成为日常生活中不可或缺的一部分。在抽油烟机控制系统中加入智能控制，能极大地提升该产品的自动化水平，使其在日常生活的使用中更加方便、安全，我们每一家的厨房环境都将得到极大改善，生活将更加美好。本课题以“基于单片机的抽油烟机智能控制系统”作为研究对象，以设计出自动化程度高、反应速度快、反应精度高、便于使用且工作稳定的智能油烟机控制系统为研究目标。本文将分析基于单片机的抽油烟机控制系统的工作原理，展示其各个硬件组成模块，介绍其主要软件系统功能。该系统的硬件组成模块有：单片机控制核心模块，继电器控制电路模块，光敏电阻自动照明模块，指示灯显示模块，按键输入模块，MQ-2油烟检测模块和超限报警模块。该系统的软件组成包含：系统运行主程序，按键扫描子程序，指示灯显示子程序，风扇电机控制子程序和自动照明子程序。本次课题研究，基本完成了对抽油烟机智能控制系统的设计。该系统主要实现的功能有：风力电机自动换挡，自动照明，超限自动报警和手动自动可切换。通过PROTEL进行原理图绘制，确认其可行性。通过汇编语言进行软件编程，软件调试结果正常。通过模拟仿真检测系统运行，系统运行正常。
目 录
一、 绪论 1
（一）选题背景 1
1. 厨房油烟的危害 1
2. 中西式厨房的差异 2
3. 抽油烟机的作用 2
（二）国内外新式抽油烟机研究现状 2
1. 国内新式抽油烟机研究现状 2
2. 国外新式抽油烟机研究现状 3
（三）课题研究的目的与意义 5
（四）课题研究的内容与思路 6
二、 系统的总体结构 8
（一）单片机控制系统的简介 8
1.单片机控制系统简图 8
2.单片机控制系统的优劣性分析 9
（二）控制系统的功能拟定 9
（三）主要器件的选取 10
1. 单片机的选取 10
2. 油烟浓度检测元件的选取 11
3.指示和照明光源的选取 12
（四）软件编程语言的选取 13
三、系统主要硬件电路的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
设计 14
（一）单片机主机系统电路 14
1. 晶振电路 14
2. 复位电路 14
3. 电源 15
4. 其他外接电路 16
（二）风扇电机控制系统电路 16
（三）光线强度检测模块和照明系统电路 17
（四）指示灯显示系统电路 19
（五）按键扫描系统电路 19
（六）油烟浓度检测系统电路 20
（七）超限报警系统电路 20
四、 系统软件设计 21
（一）、系统主程序设计 21
（二）初始化程序 22
（三）按键扫描子程序设计 23
（四）自动控制子程序设计 24
（五）手动控制子程序设计 25
（六）指示灯显示子程序设计 26
五、总结与建议 28
参 考 文 献 29
致 谢 30
附录一：系统原理总图 31
附录二：系统软件程序清单 31
绪论
（一）选题背景
1. 厨房油烟的危害
“民以食为天”，一日三餐对每个人来说都是必不可少的，因此厨房也就成为了许多家庭的必备烹饪场所，但是许多人并不能清楚地认识到烹饪所产生的油烟究竟对人体有多大的危害。事实证明，人如果长期在充满油烟的房间内工作，有极大可能会导致人体发生许多疾病。
据世界卫生组织（World Health Organization，简称WHO）的一项调查结果表明，如图1.1，2013年全球因厨房空气污染诱发疾病而导致死亡的人数有450万人，其中死于肺癌的有7%，约31.5万人，死于缺血性心脏病和慢性阻塞性肺疾病的分别有25%和23%，约112.5万人和103.5万人，而患中风的人数比例则超过36%，足足有162万人。
杂志《The Lancet（柳叶刀）》即使是在医学十分先进的英国也具有非常大的权威性，该杂志于2012年做过一项关于疾病风险评估的研究，在这项研究中厨房空气污染已经成为影响人类身体健康的第四大安全隐患，威胁性仅在高血压、吸烟和酗酒之后。
疟疾、结核病和艾滋病是三大世界性疾病，每年因为这三种疾病而导致死亡的人员不计其数，但随着人们对这三种疾病的认识越来越深刻，防范越来越严密，因为这三种疾病而死亡的人数已得到控制并越来越少，但是有数据表明每年由于持续性吸入被油烟污染的厨房空气而死亡的人数已经超过这三种疾病的死亡人数总和，并且这种隐性的死亡原因还没有引起足够多的人来重视，死亡人数仍有增长的趋势。
综上所述，厨房空气污染的危害已迫在眉睫，我们需要一种能净化我们厨房环境的手段，研发一种功能强大、使用方便的抽油烟机已成为必需。
2. 中西式厨房的差异
中西方的文化差异是巨大的，这种差异体正在饮食方面表现为：中国人的膳食结构与西方人有极大的不同，中式厨房中从厨具的品种、样式到厨房的布置、烹饪的方式等等都与西式厨房不尽相同，这些差异使得中式厨房产生的油烟浓度更高、环境更差。因此抽油烟机这一能够改善厨房环境的机器已经成为现代厨房的必备用具，在我们中式厨房中尤其如是。
3. 抽油烟机的作用
抽油烟机是用来净化厨房环境的家用电器，它的设计依靠热气上升原理，能够做到将由于厨房用火而产生的油烟或未充分燃烧的燃气迅速抽走，经过一定的净化步骤以后再排出室外的功能，对净化厨房空气、减少环境污染、防止人员中毒等有很好的保障作用。而智能油烟机则更是采用了现代工业自动控制技术、互联网技术与多媒体技术，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。
（二）国内外新式抽油烟机研究现状
1. 国内新式抽油烟机研究现状
我国现阶段使用的大部分抽油烟机只是简单的将风机与排烟管相接组成一个排气回路，其唯一的功能就是将包含油烟的空气抽离厨房空间，也就是将室内的环境污染转移到室外大环境中，净化方面完全靠自然环境作用，并没有涉及相关目标与功能，这样就形成了两种常见的城市油烟污染现象：一是排烟口附近的建筑或物体其表面附着大量油污；二是烟机风机运转产生轰鸣的噪声使周围居民叫苦不迭。针对国内家用抽油烟机的现状，相关人士及有关部门已经提出了“五项指标”研究改进标准，即风量、风压、本体阻力、噪声、油烟净化率，并确立以离心除油式家用抽油烟机为我国住宅厨房抽油烟机的发展方向，同时呼吁国家相关机关尽快出台以环保为主要目的功能的家用型厨房抽油烟机的产品标准[1]。
油烟的组成包含：雾状油粒、烟尘、烟气和烟垢等，这些物质不但会对环境形成污染，对人体产生危害，对油烟机本身也有一定的侵蚀和污染危害，因此无论是基于环境保护理念还是出于对产品本身的性能提升与自身保护，研究带有油烟净化功能的抽油烟机已成为国内抽油烟机研发的主要方向。
评判油烟机的好坏有两个基本标准：1、该抽油烟机能否抽净厨房油烟。2、该抽油烟机的清洗维护是否方便。以此为标准，国内有如多企业或个人做了大量的研发工作并取得了十分显著的成果，如：曾经担任过北京奥运会祥云火炬制造商的华帝股份有限公司推出的华帝抽油烟机i11019产品，其效果图如图1.2所示。它是一款欧式机，机身功能强大：具有三档风力调节，可根据厨房油烟浓度，自由改变风力大小；具有嵌入式时钟仪表，既美观大方，又能有效掌握厨房工作时间；无影式LED节能照明灯，发热量低，长久光照不会给人带来晕眩感，无光影不影响厨房工作。这款油烟机产品在设计上为了实现分离油烟的功能附带了许多实用的功能装置，如冷凝钛洁油网、超深超宽集烟腔、后置油杯等，另外它还具有一键清洗功能，这是利用专利改进的吸嘴和智压泵配合3D脉冲旋喷及反向冲刷等现代先进技术实现的45秒完全清洗，实用方便。
目 录
一、 绪论 1
（一）选题背景 1
1. 厨房油烟的危害 1
2. 中西式厨房的差异 2
3. 抽油烟机的作用 2
（二）国内外新式抽油烟机研究现状 2
1. 国内新式抽油烟机研究现状 2
2. 国外新式抽油烟机研究现状 3
（三）课题研究的目的与意义 5
（四）课题研究的内容与思路 6
二、 系统的总体结构 8
（一）单片机控制系统的简介 8
1.单片机控制系统简图 8
2.单片机控制系统的优劣性分析 9
（二）控制系统的功能拟定 9
（三）主要器件的选取 10
1. 单片机的选取 10
2. 油烟浓度检测元件的选取 11
3.指示和照明光源的选取 12
（四）软件编程语言的选取 13
三、系统主要硬件电路的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
设计 14
（一）单片机主机系统电路 14
1. 晶振电路 14
2. 复位电路 14
3. 电源 15
4. 其他外接电路 16
（二）风扇电机控制系统电路 16
（三）光线强度检测模块和照明系统电路 17
（四）指示灯显示系统电路 19
（五）按键扫描系统电路 19
（六）油烟浓度检测系统电路 20
（七）超限报警系统电路 20
四、 系统软件设计 21
（一）、系统主程序设计 21
（二）初始化程序 22
（三）按键扫描子程序设计 23
（四）自动控制子程序设计 24
（五）手动控制子程序设计 25
（六）指示灯显示子程序设计 26
五、总结与建议 28
参 考 文 献 29
致 谢 30
附录一：系统原理总图 31
附录二：系统软件程序清单 31
绪论
（一）选题背景
1. 厨房油烟的危害
“民以食为天”，一日三餐对每个人来说都是必不可少的，因此厨房也就成为了许多家庭的必备烹饪场所，但是许多人并不能清楚地认识到烹饪所产生的油烟究竟对人体有多大的危害。事实证明，人如果长期在充满油烟的房间内工作，有极大可能会导致人体发生许多疾病。
据世界卫生组织（World Health Organization，简称WHO）的一项调查结果表明，如图1.1，2013年全球因厨房空气污染诱发疾病而导致死亡的人数有450万人，其中死于肺癌的有7%，约31.5万人，死于缺血性心脏病和慢性阻塞性肺疾病的分别有25%和23%，约112.5万人和103.5万人，而患中风的人数比例则超过36%，足足有162万人。
杂志《The Lancet（柳叶刀）》即使是在医学十分先进的英国也具有非常大的权威性，该杂志于2012年做过一项关于疾病风险评估的研究，在这项研究中厨房空气污染已经成为影响人类身体健康的第四大安全隐患，威胁性仅在高血压、吸烟和酗酒之后。
疟疾、结核病和艾滋病是三大世界性疾病，每年因为这三种疾病而导致死亡的人员不计其数，但随着人们对这三种疾病的认识越来越深刻，防范越来越严密，因为这三种疾病而死亡的人数已得到控制并越来越少，但是有数据表明每年由于持续性吸入被油烟污染的厨房空气而死亡的人数已经超过这三种疾病的死亡人数总和，并且这种隐性的死亡原因还没有引起足够多的人来重视，死亡人数仍有增长的趋势。
综上所述，厨房空气污染的危害已迫在眉睫，我们需要一种能净化我们厨房环境的手段，研发一种功能强大、使用方便的抽油烟机已成为必需。
2. 中西式厨房的差异
中西方的文化差异是巨大的，这种差异体正在饮食方面表现为：中国人的膳食结构与西方人有极大的不同，中式厨房中从厨具的品种、样式到厨房的布置、烹饪的方式等等都与西式厨房不尽相同，这些差异使得中式厨房产生的油烟浓度更高、环境更差。因此抽油烟机这一能够改善厨房环境的机器已经成为现代厨房的必备用具，在我们中式厨房中尤其如是。
3. 抽油烟机的作用
抽油烟机是用来净化厨房环境的家用电器，它的设计依靠热气上升原理，能够做到将由于厨房用火而产生的油烟或未充分燃烧的燃气迅速抽走，经过一定的净化步骤以后再排出室外的功能，对净化厨房空气、减少环境污染、防止人员中毒等有很好的保障作用。而智能油烟机则更是采用了现代工业自动控制技术、互联网技术与多媒体技术，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。
（二）国内外新式抽油烟机研究现状
1. 国内新式抽油烟机研究现状
我国现阶段使用的大部分抽油烟机只是简单的将风机与排烟管相接组成一个排气回路，其唯一的功能就是将包含油烟的空气抽离厨房空间，也就是将室内的环境污染转移到室外大环境中，净化方面完全靠自然环境作用，并没有涉及相关目标与功能，这样就形成了两种常见的城市油烟污染现象：一是排烟口附近的建筑或物体其表面附着大量油污；二是烟机风机运转产生轰鸣的噪声使周围居民叫苦不迭。针对国内家用抽油烟机的现状，相关人士及有关部门已经提出了“五项指标”研究改进标准，即风量、风压、本体阻力、噪声、油烟净化率，并确立以离心除油式家用抽油烟机为我国住宅厨房抽油烟机的发展方向，同时呼吁国家相关机关尽快出台以环保为主要目的功能的家用型厨房抽油烟机的产品标准[1]。
油烟的组成包含：雾状油粒、烟尘、烟气和烟垢等，这些物质不但会对环境形成污染，对人体产生危害，对油烟机本身也有一定的侵蚀和污染危害，因此无论是基于环境保护理念还是出于对产品本身的性能提升与自身保护，研究带有油烟净化功能的抽油烟机已成为国内抽油烟机研发的主要方向。
评判油烟机的好坏有两个基本标准：1、该抽油烟机能否抽净厨房油烟。2、该抽油烟机的清洗维护是否方便。以此为标准，国内有如多企业或个人做了大量的研发工作并取得了十分显著的成果，如：曾经担任过北京奥运会祥云火炬制造商的华帝股份有限公司推出的华帝抽油烟机i11019产品，其效果图如图1.2所示。它是一款欧式机，机身功能强大：具有三档风力调节，可根据厨房油烟浓度，自由改变风力大小；具有嵌入式时钟仪表，既美观大方，又能有效掌握厨房工作时间；无影式LED节能照明灯，发热量低，长久光照不会给人带来晕眩感，无光影不影响厨房工作。这款油烟机产品在设计上为了实现分离油烟的功能附带了许多实用的功能装置，如冷凝钛洁油网、超深超宽集烟腔、后置油杯等，另外它还具有一键清洗功能，这是利用专利改进的吸嘴和智压泵配合3D脉冲旋喷及反向冲刷等现代先进技术实现的45秒完全清洗，实用方便。
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