基于单片机抽油烟机控制系统设计Word文档格式.docx

基于单片机抽油烟机控制系统设计Word文档格式.docx

《基于单片机抽油烟机控制系统设计Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机抽油烟机控制系统设计Word文档格式.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

未经处理的油烟直接排到室外，对建筑物外墙面和空气造成严重污染。

油烟污染不仅影响城市公共环境卫生，对人体健康也有很大危害。

饮食油烟含有许多有毒有害成分，不同食品在高温下会产生不同的挥发性物质，其中含有许多突变和致癌性物质。

现代厨房一般都离不开煤气灶和抽油烟机（通风设备），一旦使用煤气灶，则一定会产生油烟、水汽与乙烷等影响厨房空气环境的混合气体，为了健康生存的需要，往往用通风设备如抽油烟机来改善充满油烟气的厨房环境。

本论文即针对厨房产生的烟雾设计相应的抽油烟机。

以及排出油烟后的油烟净化程度的过滤，来保证排出油烟的质量满足环境标准的净化系统。

对于中国人来说，在食品加工中，煎、炒、烹、炸占有很大的比例，因此中式厨房中的油烟很大，烹饪中产生的油烟含有很多对人体有害的物质，如果人长期在充满油烟的房间内工作，可导致很多疾病的发生。

厨房油烟对人体的呼吸系统会产生伤害，有资料显示，煤烟型氟中毒，砷中毒已成为某些地区居民的地方病。

安装抽油烟机的目的就是为了在烹饪中抽走油烟，减少室内污染，所以抽油烟机就成了改变厨房环境的一个“有力武器”。

它改变了厨房的大环境，减少油烟对厨房环境和人体健康造成伤害。

因此在选择机型时首先就要选择排烟效率高的。

由于目前国内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，我国餐饮企业和家庭厨房对油烟净化的效率都远远达不到要求。

因此，分析油烟的污染状况，提出油烟治理新技术，已经刻不容缓。

1.2油烟的危害

厨房是家庭中空气污染最严重的空间，其污染来源主要有两方面；

一是以煤、煤气、液化气常用炊火中释放出的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害气体；

二是烹饪菜肴时产生的油烟。

现在时尚的厨房装修多采用开放式设计，但制作中餐的进程会产生较大的油烟，开放式的厨房，空气流动范围较大，油烟机不能很好地聚敛排放油烟，这就造成了餐厅和客厅的油烟废气污染。

油烟是健康、环保的"

大敌"

，中餐一直以美味著称于世界，然而厨房油烟成分复杂----含有200~300种有害物质，是家人健康的"

。

我国妇女很少吸烟、酗酒，可是她们却很容易衰老，这是什么原因呢？

医学家发现，这与她们天天在厨房里炒菜时吸入的油烟有关。

通过动物试验发现，厨房的油烟油雾中含有致癌物质，可导致细胞染色体畸变。

这些物质通过口腔进入消化道，或通过呼吸进入肺部，都可引起相应部位的病变。

油烟、醉油加上烯料的污染，可以说，厨房是家庭污染的“重灾区”，也是家庭的“化工厂”。

作为“重灾区”的指挥员、“化工厂厂长”的家庭主妇，不可避免地要遭受到来自厨房的污染物的袭击。

对家庭：

油烟入侵呼吸道，可引起食欲减退、心烦、精神不振、疲乏无力等症状；

医学上称为"

油烟综合症"

油烟主要成分丙烯醛对眼、鼻、咽喉黏膜有强烈的刺激，可引起慢性角膜炎、鼻炎、咽喉炎、气管炎、肺炎等疾病，另外油烟中有74种化学物质，能使细胞发生变化，导致不育成为"

家庭杀手"

厨房被油烟熏的脏兮兮、擦洗厨房成了极大的负担，一身的油烟味难闻死了。

最好方法是去除油烟。

对妇女：

油烟中含有致癌物，长时间吸入油烟一是人体组织发生病变，长期接触油烟的40~60岁女性患病的比例将增加几倍。

皮肤粗糙有皱纹、掉头发、色斑、发胖油烟颗粒堵塞皮肤毛孔，导致女性皮肤粗糙干燥、出皱纹、色斑，使人更易发胖，油烟可损伤体内免疫系统，有5年下厨的经历，便会有不同程度脱发。

对儿童：

对儿童的危害巨大小孩吸入油烟则会引起眼、鼻、呼吸道病变、影响正常的生长发育，少年儿童正处在长身体的阶段，油烟的污染是少年儿童容易患上结膜炎、鼻炎、咽喉炎、气管炎、肺炎等疾病，严重危害孩子的健康成长。

对老人：

更易引发老年病，油烟中的脂肪氧化物会引发心血管、脑血管疾病，尤其是老年人长年累月的油烟熏呛，更易患病。

只有尽力去除油烟而且排出的油烟的净化程度更高，才能保卫我们生活安全，建造更加美好的生活环境以及自然环境。

1.3油烟机的介绍与评定

1.3.1抽油烟机的简介

抽油烟机又称为吸油烟机，是一种净化厨房环境的厨房电器。

它安装在厨房炉灶上方，能将炉灶燃烧的废物和烹饪过程中产生的对人体有害的油烟迅速抽走，排出室外，减少污染，净化空气，并有防毒、防爆的安全保障作用。

抽油烟机已成为现代家庭必不可少的厨房设备。

抽油烟机进入中国普通家庭厨房的时间还不是很长。

早期的家庭厨房排烟工作都是由排风扇来完成的。

排风扇虽然能排除掉厨房中的大部分油烟，但是它却无力解决烹饪中产生的油烟对整个厨房污染。

烹饪中产生的油烟含有很多对人体有害的物质，如果人长期在充满油烟的房间内工作，可导致很多疾病的发生。

抽油烟机的结构主要包括机壳，内壳，电机，风扇，琴键开关，照明灯，挡光罩，集油罩，集油盒，电源线。

（1）机壳：

包括侧板、顶板和面罩，采用A3冷轧钢板（有的是不锈钢板）冲压焊接而成，表面一般经磷化喷塑处理，因而防护层光亮坚硬，能防霉，防潮防酸和易于擦洗。

（2）内壳：

在机壳内，ABS塑料注塑而成，内有弧形隔板，形成左右对称的螺旋形内室，其内经刚好与风扇保持一定空隙，当风扇高速转动时，由于离心力的作用，烟油被抽走，将污油甩到螺旋线的最低点，经导油管进入储存在集油盒内。

（3）电机：

分左右电机，是电容起动运转式电动机。

（4）风扇：

是抽油烟机的关键部件，离心式风扇安装在电机转轴上，用合金铝板压铆合成型。

工作原理

接通交流电源后，左右电机带动左右风扇高速转动，风扇中心处形成负压区，油烟进入负压区后，由于离心力的作用，油烟被加速从风扇空隙中排出，再经公共排烟口排出机外。

1.3.2抽油烟机的分类

分为三种：

一是侧吸式，二是中式烟机，三是欧式烟机。

一是侧吸式油烟净化器。

利用空气动力学和流体力学设计，先利用表面的油烟分离板把油烟分离，再排出干净空气的原理。

它的特点是抽油烟效果好抽油烟效果都在99%以上。

不滴油不碰头，隐藏在橱柜里与橱柜融为一体，不占空间。

电机不粘油使用寿命长，清洗方便。

省电一般在160瓦。

油烟不通过呼吸区保证主妇的身体健康。

排出干净空气不污染环境。

二是中式烟机主要分为老式浅深吸式抽油烟机，尤其是浅吸式为主要淘汰的对象。

就是普通排气扇，是直接把油烟排到室外。

深吸式烟机最大的问题是占用空间，噪音大，容易碰头，滴油油烟抽不干净，使用寿命短，清洗不方便，对环境污染大。

品牌众多。

三是欧式烟机，利用多层油网过滤{5~7层}，增加电机功率以达到最佳效果，一般功率都在300瓦以上。

特点是：

外观漂亮，价格昂贵，费电。

油网清洗不方便，容易碰头，滴油。

以老板方太为代表。

1.3.3抽油烟机的评定

评定油烟机的好坏应有以下四个标准：

1、是否省电并长期保持超强功效　

2、能否把厨房油烟完全抽干净

3、能否把油和烟分离，让风机得到有效的保护

4、清洗是否轻松方便

用上面四个标准来审视传统抽油烟机自然就知道了这么多年来抽油烟机行业无法让人满意的原因了。

第一，传统抽油烟机都是吊顶设计，安装高度一般在700mm左右，而其主流机型的风机功率大都在200~250W之间，故其有效抽吸半径大致在400mm左右，因而锅面完全在它的风机抽吸范围之外，这样油烟从锅面产生自然就会四处漫延。

要想抽干净，从空气功力学的原理上讲，它只有把高度降下来，让其抽吸的有效半径将锅面覆盖住，自然也可实现99%的抽吸效果，但这显然又无法炒菜了，仔细剖析后不难发现，这种吊顶式设计就是传统烟机抽不干净的根本原因。

第二，传统油烟机在油烟过滤方面，都是采用滤油网方式。

有一层、二层或多层，过滤孔有方形、菱形、圆形等，目的是寄希望通过滤网把油烟挡住，但从这么多年的使用情况来看，这种解决方案的效果非常差，有一著名品牌宣传资料就坦诚告之：

滤网即便小到0.01平方厘米时，仍有37%的油烟挡不住，而现在市面多数烟机的滤网孔均在0.04平方厘米左右，因而几乎就是直接排放了，其结果就是污染烟机内壁，造成风机叶轮大量不均匀积油，风机转动失去动平衡，故而抽吸效果自然就越来越差，其机械噪音也就越来越大。

总之没有有效的净化功能是传统烟机功效快速下降直至成为摆设的根本原因。

第三，由于其吊顶设计的缺陷及欠缺有效的净化手段，为保证短期内的抽吸效果，其功率一般都较高（主流机型均在200W~250W之间），显然非常耗电。

由于没有有效的净化手段，致使风机及机器内腔大量的积油，清洗非常困难，一般需要专业人员才能完成，有时清洗后效果反而更差，费时又费力。

因此，油烟的控制系统和净化系统的研究至关重要，控制系统能够帮助节能省电并长期保持超强功效，把厨房油烟完全抽干净，把油和烟分离，让风机得到有效的保护，净化系统就把所抽的油烟进一步净化，保证排出的油烟符合环境标准，对人们的身体健康也有所帮助。

1.4国内现状

1.4.1抽油烟机国内现状

中国抽油烟机行业经过20多年的发展，已成为一个较成熟的产业。

与其他家电产品相比较，这一产业处于一个相对激烈的竞争环境里，以珠江三角洲和长江三角洲为代表的各大抽油烟机生产企业占据了国内抽油烟机市场上的主要份额。

中国抽油烟机工业在发展的同时，一些问题也日益显露出来。

特别是抽油烟机行业标准不规范，科研开发能力弱，技术提升缓慢，环保能效低，安全问题和污染问题严重等制约了行业的进一步发展和品质的提高。

因此，中国抽油烟机企业必须抓住新的发展形势，加大科技创新，提高技术含量，加强售后服务水平，打造有效推广策略，对抽油烟机行业的国家标准进行统一规划，注重环保要求，这也是行业未来发展的必然选择。

1.4.2油烟净化技术现状

油烟是指食物烹饪和食品生产加工过程中挥发的油脂、有机质及热氧化和热裂解产生的一种混合物，以大气成分为主，但在相当多的时候，油烟中包含了在烹饪过程中所形成的诸如燃料废气（包括一氧化碳、二氧化碳、硫化物及氮化物等）、燃料颗粒（如碳粒、灰尘等）、食用油挥发物（主要是蒸发的油蒸汽及微滴）、水蒸汽等，成份相当复杂。

总而言之，油烟是一种包含了气、固、液三相物质的多相气体状流体。

对于家庭油烟污染所采用的净化技术主要有分离法。

分离法主要机械式净化法、湿式净化法、静电式净化法、复合式净化法等。

机械式油烟净化设备，指用过滤、惯性碰撞、吸附或其他机械分离原理去除油烟的净化设备。

湿式油烟净化设各，指用水膜、喷雾、冲击等液体吸收原理去除油烟的净化设备。

静电式油烟净化设备，指用静电原理去除油烟的净化设备。

最近市场上已有等离子体油烟净化设备投入使用，该技术也是目前国内较为先进的油烟治理技术。

其原理是在利用高压静电法的同时，在静电场的前端设置等离子场，利用高能量所激发的大量活性自由基对油雾粒子迸行降解．使其粘度下降，以利于极板所收集的油污能最大程度地沉降到集油槽中。

同时，在产生等离子体的过程中高频放电产生的瞬时高能量，能打开某些有害气体分子的化学键、使其分解成单质原于或无害分子。

其油烟去除效率也比较高，净化后的气体无异味。

现用于居民厨房的脱排油烟机，通过叶轮的旋转，一方面产生简单的惯性分离，另一方面产生气力输送，通过过滤对油烟起到一定的净化作用。

这种油烟机主要存在4方面的问题：

（1）机型主要是扁方浅型，片面强调美观，不符合空气动力学原理，无法形成高效的负压通道，油烟外溢现象严重，厨房内油烟浓度大大超标；

（2）叶轮旋转产生的惯性分离，效果较差，原因是叶轮旋转产生的流场尚未发展成旋流场，油烟在期间的停留时间太短，来不及沉降分离；

（3）由于烟油粘附性强，过滤介质很容易被堵塞而失去过滤作用；

（4）污染的过滤介质无法循环再用，造成新的污染；

叶轮与原油烟接触，使用一段时间后，叶轮上粘满烟油，清洗困难。

因此，这种油烟机使用一段时间后，脱排、净化效果恶化，厨房甚至厨房以外的家具物品表面出现厚厚的油垢。

其中表1-1是各种油烟净化油烟处理技术性能的比较。

表1-1各种油烟处理技术性能比较

油烟处理技术

油烟去除（%）

压力降（Pa）

投资

运行费用

过滤法

75~80

100~500

大

较大

静电法

100~300

耗电费大

运水烟罩

75~85

200~300

活性碳吸附法

蜂窝式净化法

变化大

小

2油烟净化结构与原理

2.1设计方案与思路

基于以上油烟机技术出现的一些问题，以及油烟对环境的危害程度，及基于油烟净化技术及设备的研究现状和存在的问题，参考有关国内外文献资料，对新型油烟净化设备的原理和特点的分析。

广泛查阅利用单片机作为核心控制模块的资料，根据本系统的控制要求及应用领域完成对系统的总体方案设计；

研究比较各相关元器件的功能与特点，选择合适的元器件；

系统硬件设计，系统硬件设计主要包括：

单片机最小系统电路，油烟温度采集电路，油烟煤气浓度检测电路，按键设置电路，数码管的显示电路，蜂鸣器报警电路，油烟净化系统等部分；

系统软件设计，本课题采用C语言，在Keil编译器下进行编程及调试，。

采用Proteus作为仿真软件，对系统进行仿真。

对系统的各个模块，进行仔细的分析，以及对系统各个部分所选器件分析如下：

（1）采用传统的AT89S52作为控制核心。

单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。

本设计以AT89S52为控制核心通过接口来采集电信号，对于温度浓度一类的非电信号通过温度传感器以及烟雾传感器来采集，并将温度和浓度信息转换为电流或电压，再利用传感器集成的模数（A/D）转换模块将模拟信号转换成数字信号输出。

（2）温度模块的选择。

采用数字温度芯片DS18B20测量油烟温度，输出信号全数字化，便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。

DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89S52构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。

这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。

（3）油烟煤气浓度检测模块的选择。

选择MQ-2作为本设计的原因是，MQ-2价格便宜，而且市场采购比较方便，便于使用，使用简单，只需将电路连接好就能对油烟煤气浓度进行检测，输出一个0~5V的模拟信号。

从而达到将“气”转换为“电”的目的。

然后再通过ADC0832模数转换，使模拟信号转换为数字信号，使单片机能有效的控制系统。

（4）显示模块的选择。

方案一，使用液晶屏显示温度数据。

液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、平面直角显示稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。

方案二，使用传统的LED数码管显示。

数码管具有：

低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度比较高，称重轻，精确可靠，操作简单。

数码管的程序编译容易，资源占用较少。

根据以上的论述，与方案一相比较，方案二的程序简单，占用资源较少，寿命长，有较强的防干扰能力，且价格较低，更加实用。

（5）油烟净化系统。

其中核心油烟净化设备的选择至关重要，对油烟净化的效率的高低有很大影响。

机械方法中的传统过滤式对气溶胶的去除率可达80％~90％；

活性炭吸附气溶胶的效率为40％~70％，对气体的净化有明显的作用；

静电方法对气溶胶状态污染物的去除率为80％~90％，不能去除气态污染物；

湿式处理法水喷淋（塔式、箱式）效果为40％~75％。

通过比较本系统选择的旋流式油烟净化设备，属于机械式油烟净化设备的一种，但又与其同类的常规净化设备的工作原理和运行特性又有所不同，净化效果最好。

为了方便人们对设备进行操作，以经济实用为前提，对该设备及其系统的电气控制进行了设计。

2.2系统的结构与原理设计

油烟机控制系统分为检测部分和控制部分（如图2-1），检测部分又分为油烟温度检测、油烟煤气浓度检测、键盘输入三部分，单片机控制电路由AT89S52单片机、定时显示、声音报警、抽油烟机开关电路和油烟的净化