【正文】 ● 設(shè)置PWM輸出的方向，這個輸出是一個通用I/O管腳● 啟動定時器● 使能PWM控制器 PWM的一個很大的特點那就是處理器輸出的信號和被控系統(tǒng)所應(yīng)用的信號都是數(shù)字量，因此我們在設(shè)計的時候并不需要再另外加入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，減少電路的復(fù)雜性。并且控制系統(tǒng)中一直使用數(shù)字量作為控制信號可以有效地降低噪聲對整個系統(tǒng)的控制性的影響。一般來說，噪聲只有在有強烈的幅值變化的時候，才會對系統(tǒng)中的數(shù)字信號產(chǎn)生干擾或者一定量的偏差。 對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點，而且這也是在某些時候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號還原為模擬形式。 PWM也就是脈沖寬度調(diào)制的工作原理為，將電源開關(guān)的頻率通過控制固定電壓來完成，當(dāng)改變敷在兩端電壓的大小時，就可以完成對整個系統(tǒng)電壓的控制要求。如果在一個控制系統(tǒng)中采用PWM驅(qū)動控制整個系統(tǒng)的控制性能，電源的斷開和閉合通過一個特定的頻率來實現(xiàn)，并且根據(jù)系統(tǒng)的具體要求讓電源在一個周期內(nèi)“斷開”和“閉合”有規(guī)律的實現(xiàn)。控制直流電動機轉(zhuǎn)速的方法就是改變平均電壓值的大小，具體可以通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來實現(xiàn)。PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。如圖315所示為PWM方波。圖315 PWM方波假設(shè)給直流電動機持續(xù)接通電源保持不會斷開的時候，分析如下：，設(shè)占空比為，電機的平均速度 ，（指的是電機的平均速度； 是指電機在全通電時的最大速度；是指占空比。）當(dāng)占空比時，就可以得到不同的電機平均速度，就可以對直流電動機進(jìn)行速度的控制。除了需要PWM波調(diào)速，還要將直流電動機接入H橋。H橋驅(qū)動電路如圖316所示。圖316H橋驅(qū)動電路圖317 電機控制電路（部分）如圖317所示是本次設(shè)計系統(tǒng)所應(yīng)用的直流電機控制電路。由圖可以看出電路的分布呈英文字母H型，所以這樣的電路也叫做H橋電路。如圖317所示，H橋式電機驅(qū)動電路的主要是由4個三極管和一個直流電機電機構(gòu)成。電動機的正常運行需要同時讓在一條對角線上的三極管同時開通或者關(guān)斷，所以我們需要為電路提供一個合理的控制信號，以保證系統(tǒng)的正常運行。四個三極管的開通關(guān)斷情況可以分成兩組情形來分析，分別可以實現(xiàn)電動機的正向運行和反向運行。這是H橋電路控制電機的主要優(yōu)點之一。 首先分析上述所提兩組情形的一種，假設(shè)本次情形完成的是電動機的正向運行，則根據(jù)下圖318所示可以看出，我們需要將Q1和Q4兩個三極管同時通以開通信號，此時電路的閉環(huán)通路，由此電流就可以經(jīng)過Q1到達(dá)電動機，在經(jīng)過Q4流回電源的負(fù)極，完成對電動機穩(wěn)定運行，使電動機按照圖所示的方向，即為開始假設(shè)的正向運行轉(zhuǎn)動。圖318 H橋電路驅(qū)動電機順時針轉(zhuǎn)動圖319所示的則是另外一組控制情形，此次則可以實現(xiàn)直流電動機的反向運行。此時的控制電路通以同時信號的是Q2和Q3兩個三極管，電流此時經(jīng)過Q3三極管流入電動機，然后在電動機流出，經(jīng)過Q2三極管，再流回電源的負(fù)極。從而完成了電動機的反向運行，具體電流的行進(jìn)路線如圖所示。圖319 H橋電路驅(qū)動電機逆時針轉(zhuǎn)動當(dāng)直流電機是用PWM控制電路驅(qū)動的時候，使能控制和方向邏輯為控制電機正反向運行的具體決定因素，而且H橋同側(cè)的兩個三極管是不能夠同時導(dǎo)通的，這一點很重要需要特別注意。具體原因如下：假設(shè)三極管Q1和Q2同時導(dǎo)通，此時電流直接從電源正極經(jīng)過Q1和Q2的通路流回電源的負(fù)極，而且并沒有流過電動機，因此系統(tǒng)中也就不存在負(fù)載的功率損耗。其結(jié)果就是導(dǎo)致電路回路中的電流達(dá)到一個很大的值，從而有可能會將三極管燒壞，影響H橋正常的工作，而且并沒有完成對電動機的驅(qū)動作用。由于以上原因，在實際驅(qū)動電路中要對三極管的開關(guān)進(jìn)行控制，一般使用的方法是在驅(qū)動電路中加入硬件電路。 圖320所示就是通過硬件電路對三極管的控制而改進(jìn)電路，將4個與門和2個非門加入到基礎(chǔ)的H橋驅(qū)動電路上。將同一個使能的導(dǎo)通信號與4個與門接通，整個控制電路的開關(guān)就可以只通過一個信號進(jìn)行控制。將兩個非門與電路相連，并且通以相同的輸入信號，從而可以很好的保證H橋電路在運行的時候發(fā)生同一側(cè)三極管同時導(dǎo)通的情況，保證了元器件的安全性和系統(tǒng)的完整的運行。圖320具有使能控制和方向邏輯的H橋電路圖320所示的H橋電路是有使能控制和方向邏輯的電路，通過使能控制和方向邏輯的方法，僅僅用三個信號就能夠完成電機運轉(zhuǎn)的控制要求。兩個方向信號、一個使能信號為控制整個控制電機的三個信號。當(dāng)DIR－L的信號為0，DIR－R的信號為1的時候，而且使能信號是1，則三極管Q1和Q4導(dǎo)通，電流從左至右流過直流電動機（如圖321所示）；假設(shè)DIR－L的信號變?yōu)?，但是DIR－R的信號變?yōu)?，則Q2和Q3就會導(dǎo)通，電流則反向流過電機。圖321 使能信號與方向信號的使用 因為H橋很復(fù)雜，所以在實際的系統(tǒng)應(yīng)用中，H橋都是直接在市面上購買的，以縮減設(shè)計的復(fù)雜程度和設(shè)計時間。 本章小結(jié) 本章主要是圍繞抽油煙機控制系統(tǒng)中控制部分，每個模塊接入單片機后，經(jīng)過單片機的控制實現(xiàn)每個模塊的工作，設(shè)計的油煙機的主要控制系統(tǒng)中心為單片機AT89S52,T通過單片機的程序設(shè)計來實現(xiàn)任何一個模塊功能的實現(xiàn)，最后完成整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，每個模塊之間都協(xié)調(diào)工作，不發(fā)生沖突，這些模塊功能只有煤氣報警沒有啟動油煙機的時候會工作，其他模塊都在油煙機啟動后才會工作。當(dāng)一個工作穩(wěn)定系統(tǒng)在運作時他就需要各個部分的密切協(xié)調(diào)運作，本次設(shè)計不能只是說以完成為目的，更多的是為了了解單片機如何控制一個智能系統(tǒng)，系統(tǒng)的設(shè)計要考考慮很多，不如說系統(tǒng)初期設(shè)和系統(tǒng)運作硬件的選擇，電路圖的連接及優(yōu)化，之后系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、反應(yīng)的靈敏度，還有工作的準(zhǔn)確性，在本次設(shè)計中我所使用的單片機型號為AT89S52芯片，然后根據(jù)老師布置的設(shè)計任務(wù)、系統(tǒng)的功能要求選定了元器件，進(jìn)行元器件的連接及硬件圖的連線，最主要的外圍電路設(shè)計要設(shè)計的合理，一目了然。 如圖322所示為本次設(shè)計的主程序流程框圖。圖322 主程序流程框圖 PWM波調(diào)速流程圖 本章主要以軟件程序為主，這次設(shè)計中單片機AT89S52為核心控制的抽油煙機控制系統(tǒng)的軟件編程方面涉及到了4個部分，我把這4各部分的程序分開來講述，還有每個主程序的流程圖都清晰的展示了整個程序運行的邏輯過程，對于中斷程序我分了兩類，中斷鍵盤和中斷報警我認(rèn)為這兩部分算是這次設(shè)計中比較重要的，另外就是LCD的顯示子程序，各個部分程序的正常運行才能保證整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，最終達(dá)到理想的設(shè)計理念。 設(shè)計中選用AT89S52單片機作為控制中心來控制抽油煙機系統(tǒng)，選用AT89S52單片機的原因是因S5x系列的單片機比起C5x系列的單片機來說擁有較低的功耗，性能高特點，而且C5x系列單片機上增加了看門狗定時器和在線更新程序的功能。不需要在外部再外加看門狗增加單片機外圍電路的復(fù)雜性。根據(jù)任務(wù)可知抽油煙機的基本開關(guān)功能就是實現(xiàn)手動的啟動和關(guān)閉功能，啟動時抽油煙及通電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，抽油煙機正常工作，關(guān)閉時抽油煙機斷電工作停止。抽油煙機煙霧溫度自動檢測功能，本次設(shè)計中是對煙霧溫度進(jìn)行檢測，將檢測到的溫度通過單片機AT89S52顯示在液晶屏上，通過人對液晶屏上數(shù)據(jù)的顯示來手動調(diào)節(jié)風(fēng)速的強弱（大?。３橛蜔煓C中檢測煙霧彎度的傳感器使用的是DS18B20，能夠感應(yīng)并測量到的溫度范圍為負(fù)五十五攝氏度正一百二十五攝氏度，并且內(nèi)部有熱溫上，下限警告的設(shè)置，很適合應(yīng)用在抽油煙機控制系統(tǒng)中。將DS18B20連接到單片機AT89S52的引腳上，通過單片機分析和檢測來控制LCD液晶顯示，本設(shè)計中液晶顯示模塊采用的是LCD1602，調(diào)節(jié)風(fēng)力大小就是人對按鈕的手動操作，通過單片機AT89S52控制來控制電機的轉(zhuǎn)速。設(shè)計中要實現(xiàn)抽油煙機使用的過程中檢測煤氣并實現(xiàn)報警功能首先要選定檢測煤氣的傳感器，我采用的是SnO2(MQ2氣體傳感器)來檢測廚房中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，在廚房中的可燃?xì)怏w就是煤氣，當(dāng)氣敏器件對煤氣中可燃?xì)怏w濃度進(jìn)行檢測并通過單片機分析和控制，然后做出反映使得蜂鳴器響應(yīng)并報警，聽到報警后按下復(fù)位按鈕復(fù)位。設(shè)計中的報警提示采用的是蜂鳴器，蜂鳴器在工作時會發(fā)出很大的響聲，有警示的作用，蜂鳴器屬于一種有極性的電子元件，有兩種型號，型號都分為兩類一類是有源型另外一類為無源型，有源型的蜂鳴器與無源型蜂鳴器不同的是內(nèi)帶振蕩源，只要蜂鳴器一通電，就會工作發(fā)出鳴叫警示，而不同與有源型的是，無源型的蜂鳴器如果用直流信號驅(qū)動，不會鳴叫，必須用方波驅(qū)動。本次論文就是為了創(chuàng)造一個安全舒適的烹飪環(huán)境而設(shè)計一款抽油煙機。本文先是對抽油煙機做一個簡單的介紹，介紹油煙機普通油煙機的功能及原理等方面，簡介對油煙機在日常生活中不可缺少的原因，在廚房中扮演著很重要的角色。然后論文闡述這次設(shè)計系統(tǒng)的整體，這次設(shè)計中主要加入了氣敏傳感器，對烹飪時會泄漏的煤氣進(jìn)行檢測， 當(dāng)煤氣的濃度達(dá)到設(shè)定值時，報警電路就會工作，發(fā)出警報聲，除此之外也加入了溫度傳感器檢測油煙溫度并顯示，實現(xiàn)智能化油煙機功能，這次設(shè)計的油煙機系統(tǒng)模塊有 檢測模塊、執(zhí)行電路模塊。然后通過這些模塊進(jìn)行了軟硬件設(shè)計，有中斷鍵盤掃描程序，中斷報警程序，LCD顯示子程序。從而實現(xiàn)了油煙機自動控制功能。 這次設(shè)計的抽油煙機還是以輕便，體積小，易于操作，功耗低為特點。 根據(jù)上述所講，通過單片機AT89S52控制抽油煙機智能工作，加入氣敏傳感器（檢測煤氣），對煤氣進(jìn)行檢測并報警，加入溫度傳感器進(jìn)行對煙霧溫度的檢測實現(xiàn)手動調(diào)節(jié)風(fēng)速的強弱，最終實現(xiàn)安全，潔凈，高效的烹飪環(huán)境。當(dāng)一個工作穩(wěn)定系統(tǒng)在運作時他就需要各個部分的密切協(xié)調(diào)運作，本次設(shè)計不能只是說以完成為目的，更多的是為了了解單片機如何控制一個智能系統(tǒng)，系統(tǒng)的設(shè)計要考考慮很多，不如說系統(tǒng)初期設(shè)和系統(tǒng)運作硬件的選擇，電路圖的連接和調(diào)試，系統(tǒng)的正長運行和穩(wěn)定工作、運行時的反應(yīng)靈敏度，還有工作的準(zhǔn)確性，在本次設(shè)計中我所使用的單片機型號為AT89S52芯片，然后根據(jù)老師布置的設(shè)計任務(wù)、系統(tǒng)的功能要求選定了元器件，進(jìn)行元器件的連接及硬件圖的連線，最主要的外圍電路設(shè)計要設(shè)計的合理，一目了然。此次設(shè)計的要求是要抽油煙機能夠檢測到空氣中的煤氣并發(fā)出報警聲，抽油煙機煤氣檢測的工作過程是，烹飪時泄漏的煤氣達(dá)到一定濃度值，通過傳感器的檢測后，氣敏傳感器的阻值就會下降，單片機就會做出響應(yīng)，立即控制油煙機的電機開始工作，報警電路的蜂鳴器被觸發(fā)鳴叫；另外一項任務(wù)是對煙霧溫度的檢測，我選用的是DS18B20測量煙霧的溫度，通過單片機分析和檢測將溫度顯示在LCD屏上，當(dāng)顯示溫度高時，采取手動操作控制油煙機風(fēng)速的強弱。如果烹飪時抽油煙機系統(tǒng)正常運行，室內(nèi)的有較強的可見光，自動照明系統(tǒng)就不會工作，LED燈就不會發(fā)亮，只有在夜晚時可見光的亮度逐漸變暗，自動照明電路中的光敏電阻阻值減小，開始工作LED等發(fā)亮；經(jīng)過上述對油煙機基本工作的簡介，整個系統(tǒng)的設(shè)計基本完成，達(dá)到了設(shè)計的目的。經(jīng)過長達(dá)3個月的設(shè)計和學(xué)習(xí)，我已經(jīng)明白了要做到獨立思考、和設(shè)計一個新的系統(tǒng)是很難的，要通過不斷的完善自己才能使自己做到更好，結(jié)合理論和實踐讓自己的設(shè)計變得更完美，這次設(shè)計也讓我鞏固了大學(xué)4年來所學(xué)的專業(yè)知識，很值得。 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