單片機(jī)智能節(jié)能抽油煙機(jī)的問題和設(shè)計(jì)

　　這篇智能工程師論文發(fā)表了單片機(jī)智能節(jié)能抽油煙機(jī)的問題和設(shè)計(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步，尤其是這幾十年來，中國得到了很快速的發(fā)展，無論是在工業(yè)、教育還是在日常生活方面。因此需要一款新型的抽油煙機(jī)來解決這方面的問題，本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景之下產(chǎn)生的。

　　關(guān)鍵詞：智能工程師論文,單片機(jī);抽油煙機(jī);節(jié)能

　　僅僅是在20年之前，在農(nóng)村家家拾柴燒火還是非常普遍的事情，但也僅僅是在幾年之后，這種現(xiàn)象就一去不復(fù)返了，都開始使用煤球了。有的地方使用煤氣灶也變得不很稀奇。近幾年來，各種智能家居電器變得普及起來，包括電磁爐、微波爐等，人們的生活也變得方便快捷。目前在城市里邊，大部分家庭里邊都采用天然氣作為能源燒水做飯，不僅省時(shí)省力而且還清潔衛(wèi)生。在這些能源以及鍋具都已經(jīng)普遍使用的情況下，各種輔助性的廚具也在進(jìn)行著發(fā)展革新，甚至智能廚具都開始要進(jìn)入市場(chǎng)了。

　　之前的老式的廚房，墻面都會(huì)有發(fā)黑或者發(fā)黃的現(xiàn)象，這些都是煙熏留下的痕跡，總是給人留下很不好的印象�，F(xiàn)在的廚房雖然很少出現(xiàn)燒柴的情況，但是在做飯時(shí)候難免會(huì)出現(xiàn)油煙的情況，日積月累，依然會(huì)影響到衛(wèi)生狀況。所以，現(xiàn)在幾乎家家戶戶都配備的有抽油煙機(jī)，這樣在很大程度上解決了做飯時(shí)候出現(xiàn)油煙的問題。但是抽油煙機(jī)的功率是很大的，長期的開啟是非常耗電的，并且在很多情況下，做飯出現(xiàn)的油煙并不多，開啟抽油煙機(jī)就顯得有些浪費(fèi)電能了。基于這些情況，現(xiàn)在出現(xiàn)了智能型的抽油煙機(jī)，目前市面上出現(xiàn)了一款可以升降的抽油煙機(jī)，這就大大提高了抽油煙的效率。但是在另外一方面，這并沒有降低抽油煙機(jī)的功率，并沒有解決抽油煙機(jī)的耗電問題。因此，設(shè)計(jì)一款新型的智能節(jié)能型的抽油煙機(jī)就顯得非常有必要的，而本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景之下產(chǎn)生的。通過長期的觀察，本設(shè)計(jì)擬采用這樣的方案來節(jié)省電能：通過檢測(cè)油煙的濃度自動(dòng)的調(diào)整抽油煙機(jī)的功率。因此，本設(shè)計(jì)需要首先解決以下幾個(gè)方面的問題：

　　1)油煙的濃度檢測(cè)問題;

　　2)抽油煙機(jī)的功率自動(dòng)調(diào)整問題。

　　1 總體設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)要制作的是一款智能型的抽油煙機(jī)，可以根據(jù)油煙的濃度自動(dòng)調(diào)整抽油煙機(jī)的功率，該款系統(tǒng)終歸到底是一款自動(dòng)控制的系統(tǒng)，對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，目前用的最多的還是單片機(jī)控制系統(tǒng)以及PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)無論是在體積、功耗還是在成本方面，都是與單片機(jī)控制系統(tǒng)無法相比的，因此本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制的方法。而對(duì)于油煙濃度的檢測(cè)問題，一般采用的是煙霧傳感器。對(duì)于抽油煙機(jī)功率的調(diào)節(jié)，實(shí)際上是對(duì)其內(nèi)部的電機(jī)功率的調(diào)節(jié)，目前對(duì)于電機(jī)功率的調(diào)節(jié)，用的比較多的就是PWM調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)模型中采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)作為電機(jī)調(diào)節(jié)的器件。則本設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　本設(shè)計(jì)中單片機(jī)采用的型號(hào)為stc89c51，煙霧傳感器采用的型號(hào)為MQ-2，電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用的型號(hào)為L298N，則本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

　　當(dāng)然本設(shè)計(jì)現(xiàn)在要做的是模型驗(yàn)證，有一些細(xì)節(jié)是需要注意的。首先，對(duì)于煙霧傳感器所放置的位置，必須在抽油煙機(jī)下方，并且不能夠靠近抽氣口，以防止抽氣對(duì)油煙濃度的檢測(cè)造成影響，同時(shí)也不能太靠近灶臺(tái)，否則，灶臺(tái)產(chǎn)生的高溫會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。另外，單片機(jī)所需要的電壓為5V，電機(jī)驅(qū)動(dòng)所需要的電壓至少為12V，因此需要設(shè)置兩個(gè)電源，并且電源一定不能夠接錯(cuò)，否則將會(huì)造成電機(jī)驅(qū)動(dòng)無法工作或者單片機(jī)的燒毀。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)：單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的控制核心，其作用非常的關(guān)鍵。目前單片機(jī)在很多方面都發(fā)揮著極其關(guān)鍵的作用，例如工業(yè)生產(chǎn)、儀器儀表檢測(cè)、航空航天以及軍事等方面。單片機(jī)在20世紀(jì)70年代一經(jīng)問世就產(chǎn)生了很積極的影響，并且隨著時(shí)代的發(fā)展，其性能也得到了巨大的提升，對(duì)于各種復(fù)雜環(huán)境都有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。如今的單片機(jī)的種類也有很多，現(xiàn)在的高速單片機(jī)已經(jīng)能夠達(dá)到300多兆，與最開始的4位單片機(jī)已經(jīng)不可同日而語了�？紤]到本設(shè)計(jì)對(duì)各項(xiàng)性能的要求，本設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)的型號(hào)為stc89c52。該款單片機(jī)是非�；�礎(chǔ)也是非常經(jīng)典的一款，但是其各項(xiàng)性能完全能夠達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求。并且該款單片機(jī)非常適用于初學(xué)者，對(duì)于了解計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)也具有很積極的作用。

　　煙霧傳感器：煙霧傳感器是將煙霧濃度信息轉(zhuǎn)化為電信息的器件。其利用的原理是當(dāng)煙霧進(jìn)入到檢測(cè)室時(shí)，由于煙粒子的作用，使發(fā)光器件發(fā)射的光產(chǎn)生漫射，這種漫射光被受光器件接收，使受光器件的阻抗發(fā)生變化，產(chǎn)生光電流，從而實(shí)現(xiàn)了煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的功能，并且還可以通過電流的強(qiáng)弱判斷煙霧的濃度。本設(shè)計(jì)采用的煙霧傳感器的型號(hào)為MQ-2煙霧傳感器，其適應(yīng)性強(qiáng)，靈敏度高，使用壽命長，響應(yīng)速度快。

　　電機(jī)驅(qū)動(dòng)：本設(shè)計(jì)采用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的型號(hào)為L298N，與單片機(jī)相連接，能夠利用程序很方便的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)速。對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，其采用的原理為PWM脈沖寬度調(diào)制，具體過程為對(duì)逆變電路開關(guān)進(jìn)行控制，使得其輸出一系列幅值相等的脈沖，之后對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，就可以改變輸出電壓的大小。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　該設(shè)計(jì)要完成的目標(biāo)是自動(dòng)的檢測(cè)做飯時(shí)灶臺(tái)產(chǎn)生的油煙的濃度，并且根據(jù)濃度的大小自動(dòng)的調(diào)節(jié)抽油煙機(jī)的功率，使得該系統(tǒng)在不影響抽油煙功能效率的情況下，以最大的可能降低抽油煙機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到降低電能損耗的目的。對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，本設(shè)計(jì)采用的是PWM脈寬調(diào)制，通過調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)電壓，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于占空比的調(diào)節(jié)，在程序中采用的是中斷的方法。將轉(zhuǎn)速分為零到九，一共十擋。只需要令控制擋位的變量與煙霧濃度的表示變量用函數(shù)關(guān)系聯(lián)系在一起，就能很好的通過煙霧濃度控制電機(jī)的功率。通過測(cè)量發(fā)現(xiàn)，廚房內(nèi)的煙霧濃度不超過2.0mg/ m3，程序中對(duì)于擋位的控制變量為lpwm，煙霧濃度的表示變量為ywnd，則擋位與煙霧濃度的關(guān)系為lpwm=ywnd/0.2。通過這一系列的設(shè)計(jì)，得出本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)流程圖如圖3所示。

　　4 結(jié)論

　　本設(shè)計(jì)通過檢測(cè)系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相互配合，完成了在不影響抽油煙功能效率的情況下，以最大的可能降低抽油煙機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到降低電能損耗的目標(biāo)，無論是在成本還是在功能上面都具有很大的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然本設(shè)計(jì)還處在模型階段，對(duì)于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)還是有一定的距離的，當(dāng)時(shí)相信這一旦投入使用，一定能夠發(fā)揮很積極的作用。并且本設(shè)計(jì)的思想還不僅僅局限于該設(shè)計(jì)本身，對(duì)于相關(guān)的領(lǐng)域也能發(fā)揮很積極的指導(dǎo)作用。?

　　參考文獻(xiàn)

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　　[3]李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.

　　推薦閱讀：《智能建筑與智慧城市》主要涵蓋智能建筑的樓宇自控、綜合布線、系統(tǒng)集成、智能照明、居住小區(qū)智能化、安全防范、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、數(shù)字控制、機(jī)房工程、防雷接地和計(jì)算機(jī)應(yīng)用以及智慧城市頂層設(shè)計(jì)。

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