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基于51单片机控制的抽油烟机设计

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姚宗强

摘要：煤气灶以及抽油烟机已然成为现代家庭最常用设备，对于改善生活质量、提升家庭和谐与幸福等多方面具有重要意义。抽油烟机的安全性也一直以来是社会大众关注的焦点，故此次以51单片机为核心，对更为智能化以及安全性的抽油烟机设计展开讨论。

关键词：单片机;抽油烟机;设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.081

0引言

传统形式的抽油烟机往往需要手动控制，因此存在干烧以及煤气泄漏等多方面安全隐患，随着人们对于生活质量要求越来越高，传统形式的抽油烟机势必需要进一步的优化与完善。此次基于51单片机，将传统抽油烟机划分为检测部分以及执行部分，使其同时具备了煤气泄露监测、烟雾报警以及温度监测等多方面功能，大大提升了设备的智能化水平。

1系统硬件设计分析

1.1控制模块分析

硬件控制模块是整个系统功能实现的关键，也正是由于这个模块整个系统才能执行温度监测、按键设置以及红外监测等多项功能。此次设计主要采用AT89S51单片机为核心控制元件，如下图所示为最小系统单片机原理图，整个系统主要分为复位模块、时钟模块以及P0口上拉电阻组成。

1.2温度监测模块

如图1所示，如若实际监测到的温度值大于EEPROM所预设的温度上限值，则在单片机的P0.5口会产生一个频率为1kHz的周期且占空比达到百分之三十的方波，从而控制电机运动，此外蜂鸣器也会进行报警。一旦温度恢复到正常水平区间内，则相关电机停止工作，且蜂鸣器也停止报警。而如若温度下降至预设值的下限范围时，则相对应的继电器工作联通加热电路，当温度恢复至正常区间内时，则继电器断开，停止加热。

1.3数显模块

此次设计数显主要采用LCD1602液晶屏显示，该屏幕包含8位数据端口，数据的选择端口与单片机P2.0连接，读写选择端口则与P2.1连接，使能信号则与单片机的P1.2口连接，从而形成有效显示回路，具体如图1所示。

1.4热传感模块

该模块主要用于对人员是否位于厨房空间内进行检测，避免人员长时间离开厨房时出现干烧等情况。详细原理图如下图2所示。实际该模块使用了3个端口，主要用于高低电平信号的输出，即一旦发现被监测空间内有人存在时则会响应得到一个高电平，如若在一个延时周期内，始终有人在监测空间内活动，则模块始终输出一高电平值，如若人员离开则输出低电平。51单片机有INT0以及INT1两个外部中断源，都是在得到低电平以及下降脉冲时可以被激发。对模块输出的高低电平外接一反相器，当未有监测到人时模块输出一低电平，并经过反向处理后与单片的一个中断源连接，不触发中断行为;而当监测到人时，则输出一个高电平，过反向处理后与单片的一个中断源连接，触发中断行为，并发出相应的告警，自动的切断气源。详细原理图如图2所示。

1.5温度采集与存储模块

此次温度采集主要选择DS18B20传感器设备，其监测温度可以达到-55摄氏度至+125摄氏度，实际测量精度可以达到0.0625摄氏度，被检测温度使用带符号扩展的十六位补码形式串行输出，单片机只需要简单的一根数据线即可与其实现有效连接。此次设计中利用三引脚的PR-35封装形式，详细原理图如图2素食，VDD连接的外部上拉电阻，单片机的P1.4引脚则和I/O脚连接。

此次设计外部数据存储模块主要为AT24C02型，内部含有8*256位的容量，可以使用串行总线规程进行通信连接。主机使用SCL引脚可以实现与时钟信号的连接，SDA引脚可以发出控制信号，对数据传输开始、方向以及停止等进行操作。该模块主要用于存储温度阈值等资料，以便整个系统在启动过程中能恢复原始数据，详细如图2所示。

2软件设计分析

2.1软件功能概述

基于模块化的设计方式可以大大降低软件设计难度。系统主程序实时调取LCD液晶屏显示程序，不间断扫描各个按键位置情况、对温度进行采集等等。LCD显示程序主要用于温度以及其它数据的实时播放，按键扫描等主要对按键情况进行扫描，并进行相应的处理，温度采集程序则主要将现场温度传感器的温度值实时读入制定的数组内。AT24C02模块主要用于对温度上下限值等进行数据存储，光线监测程序负责对周边环境的光亮进行监测，如若检测到周边亮度过暗时则自动启动设备的照明模块。

2.2监控程序设计

系统的监控部分主要包括环境温度监测、温度显示、键盘监测以及存储上下限数据变化检测、光线检测等等。具体流程如图3所示。

2.3液晶显示程序设计

液晶程序设计首先应当对液晶初始模块进行设计，检测液晶屏工作状态，并进行一定的延时后写入所需要显示的数据诶荣，随后进行再次的延时执行写入下一次所需要显示的数据内容，具体流程图如图4所示。液晶屏的温度显示包括上限值、下限值以及当前实时温度值几个部分，依据周边光线强