【正文】 ● 設(shè)置PWM輸出的方向，這個(gè)輸出是一個(gè)通用I/O管腳● 啟動定時(shí)器● 使能PWM控制器 PWM的一個(gè)很大的特點(diǎn)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(jì)的時(shí)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(gè)系統(tǒng)的控制性的影響。一般來說，噪聲只有在有強(qiáng)烈的幅值變化的時(shí)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(qiáng)是PWM相對于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)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(shí)，就可以完成對整個(gè)系統(tǒng)電壓的控制要求。如果在一個(gè)控制系統(tǒng)中采用PWM驅(qū)動控制整個(gè)系統(tǒng)的控制性能，電源的斷開和閉合通過一個(gè)特定的頻率來實(shí)現(xiàn)，并且根據(jù)系統(tǒng)的具體要求讓電源在一個(gè)周期內(nèi)“斷開”和“閉合”有規(guī)律的實(shí)現(xiàn)?？刂浦绷麟妱訖C(jī)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(jī)電樞上電壓的“占空比”來實(shí)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(jī)持續(xù)接通電源保持不會斷開的時(shí)候，分析如下：，設(shè)占空比為，電機(jī)的平均速度 ，（指的是電機(jī)的平均速度； 是指電機(jī)在全通電時(shí)的最大速度；是指占空比。）當(dāng)占空比時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度，就可以對直流電動機(jī)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(jī)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(jī)控制電路（部分）如圖317所示是本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)所應(yīng)用的直流電機(jī)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(jī)驅(qū)動電路的主要是由4個(gè)三極管和一個(gè)直流電機(jī)電機(jī)構(gòu)成。電動機(jī)的正常運(yùn)行需要同時(shí)讓在一條對角線上的三極管同時(shí)開通或者關(guān)斷，所以我們需要為電路提供一個(gè)合理的控制信號，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。四個(gè)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(shí)現(xiàn)電動機(jī)的正向運(yùn)行和反向運(yùn)行。這是H橋電路控制電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)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(jī)的正向運(yùn)行，則根據(jù)下圖318所示可以看出，我們需要將Q1和Q4兩個(gè)三極管同時(shí)通以開通信號，此時(shí)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(jī)，在經(jīng)過Q4流回電源的負(fù)極，完成對電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，使電動機(jī)按照圖所示的方向，即為開始假設(shè)的正向運(yùn)行轉(zhuǎn)動。圖318 H橋電路驅(qū)動電機(jī)順時(shí)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(shí)現(xiàn)直流電動機(jī)的反向運(yùn)行。此時(shí)的控制電路通以同時(shí)信號的是Q2和Q3兩個(gè)三極管，電流此時(shí)經(jīng)過Q3三極管流入電動機(jī)，然后在電動機(jī)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(jī)的反向運(yùn)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(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動當(dāng)直流電機(jī)是用PWM控制電路驅(qū)動的時(shí)候，使能控制和方向邏輯為控制電機(jī)正反向運(yùn)行的具體決定因素，而且H橋同側(cè)的兩個(gè)三極管是不能夠同時(shí)導(dǎo)通的，這一點(diǎn)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(shí)導(dǎo)通，此時(shí)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(jī)，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(gè)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(jī)的驅(qū)動作用。由于以上原因，在實(shí)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(gè)與門和2個(gè)非門加入到基礎(chǔ)的H橋驅(qū)動電路上。將同一個(gè)使能的導(dǎo)通信號與4個(gè)與門接通，整個(gè)控制電路的開關(guān)就可以只通過一個(gè)信號進(jìn)行控制。將兩個(gè)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(yùn)行的時(shí)候發(fā)生同一側(cè)三極管同時(shí)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(yùn)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(gè)信號就能夠完成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制要求。兩個(gè)方向信號、一個(gè)使能信號為控制整個(gè)控制電機(jī)的三個(gè)信號。當(dāng)DIR－L的信號為0，DIR－R的信號為1的時(shí)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(jī)（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(jī)。圖321 使能信號與方向信號的使用 因?yàn)镠橋很復(fù)雜，所以在實(shí)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(jì)的復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)時(shí)間。 本章小結(jié) 本章主要是圍繞抽油煙機(jī)控制系統(tǒng)中控制部分，每個(gè)模塊接入單片機(jī)后，經(jīng)過單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊的工作，設(shè)計(jì)的油煙機(jī)的主要控制系統(tǒng)中心為單片機(jī)AT89S52,T通過單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)任何一個(gè)模塊功能的實(shí)現(xiàn)，最后完成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，每個(gè)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(bào)警沒有啟動油煙機(jī)的時(shí)候會工作，其他模塊都在油煙機(jī)啟動后才會工作。當(dāng)一個(gè)工作穩(wěn)定系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)他就需要各個(gè)部分的密切協(xié)調(diào)運(yùn)作，本次設(shè)計(jì)不能只是說以完成為目的，更多的是為了了解單片機(jī)如何控制一個(gè)智能系統(tǒng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考考慮很多，不如說系統(tǒng)初期設(shè)和系統(tǒng)運(yùn)作硬件的選擇，電路圖的連接及優(yōu)化，之后系統(tǒng)運(yùn)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(jì)中我所使用的單片機(jī)型號為AT89S52芯片，然后根據(jù)老師布置的設(shè)計(jì)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(jì)要設(shè)計(jì)的合理，一目了然。 如圖322所示為本次設(shè)計(jì)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?yàn)橹?，這次設(shè)計(jì)中單片機(jī)AT89S52為核心控制的抽油煙機(jī)控制系統(tǒng)的軟件編程方面涉及到了4個(gè)部分，我把這4各部分的程序分開來講述，還有每個(gè)主程序的流程圖都清晰的展示了整個(gè)程序運(yùn)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(bào)警我認(rèn)為這兩部分算是這次設(shè)計(jì)中比較重要的，另外就是LCD的顯示子程序，各個(gè)部分程序的正常運(yùn)行才能保證整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，最終達(dá)到理想的設(shè)計(jì)理念。 設(shè)計(jì)中選用AT89S52單片機(jī)作為控制中心來控制抽油煙機(jī)系統(tǒng)，選用AT89S52單片機(jī)的原因是因S5x系列的單片機(jī)比起C5x系列的單片機(jī)來說擁有較低的功耗，性能高特點(diǎn)，而且C5x系列單片機(jī)上增加了看門狗定時(shí)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(jī)外圍電路的復(fù)雜性。根據(jù)任務(wù)可知抽油煙機(jī)的基本開關(guān)功能就是實(shí)現(xiàn)手動的啟動和關(guān)閉功能，啟動時(shí)抽油煙及通電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，抽油煙機(jī)正常工作，關(guān)閉時(shí)抽油煙機(jī)斷電工作停止。抽油煙機(jī)煙霧溫度自動檢測功能，本次設(shè)計(jì)中是對煙霧溫度進(jìn)行檢測，將檢測到的溫度通過單片機(jī)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(qiáng)弱（大小）。抽油煙機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)中。將DS18B20連接到單片機(jī)AT89S52的引腳上，通過單片機(jī)分析和檢測來控制LCD液晶顯示，本設(shè)計(jì)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(jī)AT89S52控制來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)抽油煙機(jī)使用的過程中檢測煤氣并實(shí)現(xiàn)報(bào)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(jī)分析和控制，然后做出反映使得蜂鳴器響應(yīng)并報(bào)警，聽到報(bào)警后按下復(fù)位按鈕復(fù)位。設(shè)計(jì)中的報(bào)警提示采用的是蜂鳴器，蜂鳴器在工作時(shí)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(gè)安全舒適的烹飪環(huán)境而設(shè)計(jì)一款抽油煙機(jī)。本文先是對抽油煙機(jī)做一個(gè)簡單的介紹，介紹油煙機(jī)普通油煙機(jī)的功能及原理等方面，簡介對油煙機(jī)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(jì)系統(tǒng)的整體，這次設(shè)計(jì)中主要加入了氣敏傳感器，對烹飪時(shí)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(shí)，報(bào)警電路就會工作，發(fā)出警報(bào)聲，除此之外也加入了溫度傳感器檢測油煙溫度并顯示，實(shí)現(xiàn)智能化油煙機(jī)功能，這次設(shè)計(jì)的油煙機(jī)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(jì)，有中斷鍵盤掃描程序，中斷報(bào)警程序，LCD顯示子程序。從而實(shí)現(xiàn)了油煙機(jī)自動控制功能。 這次設(shè)計(jì)的抽油煙機(jī)還是以輕便，體積小，易于操作，功耗低為特點(diǎn)。 根據(jù)上述所講，通過單片機(jī)AT89S52控制抽油煙機(jī)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(bào)警，加入溫度傳感器進(jìn)行對煙霧溫度的檢測實(shí)現(xiàn)手動調(diào)節(jié)風(fēng)速的強(qiáng)弱，最終實(shí)現(xiàn)安全，潔凈，高效的烹飪環(huán)境。當(dāng)一個(gè)工作穩(wěn)定系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)他就需要各個(gè)部分的密切協(xié)調(diào)運(yùn)作，本次設(shè)計(jì)不能只是說以完成為目的，更多的是為了了解單片機(jī)如何控制一個(gè)智能系統(tǒng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考考慮很多，不如說系統(tǒng)初期設(shè)和系統(tǒng)運(yùn)作硬件的選擇，電路圖的連接和調(diào)試，系統(tǒng)的正長運(yùn)行和穩(wěn)定工作、運(yùn)行時(shí)的反應(yīng)靈敏度，還有工作的準(zhǔn)確性，在本次設(shè)計(jì)中我所使用的單片機(jī)型號為AT89S52芯片，然后根據(jù)老師布置的設(shè)計(jì)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(jì)要設(shè)計(jì)的合理，一目了然。此次設(shè)計(jì)的要求是要抽油煙機(jī)能夠檢測到空氣中的煤氣并發(fā)出報(bào)警聲，抽油煙機(jī)煤氣檢測的工作過程是，烹飪時(shí)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(jī)就會做出響應(yīng)，立即控制油煙機(jī)的電機(jī)開始工作，報(bào)警電路的蜂鳴器被觸發(fā)鳴叫；另外一項(xiàng)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(jī)分析和檢測將溫度顯示在LCD屏上，當(dāng)顯示溫度高時(shí)，采取手動操作控制油煙機(jī)風(fēng)速的強(qiáng)弱。如果烹飪時(shí)抽油煙機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行，室內(nèi)的有較強(qiáng)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(shí)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(jī)基本工作的簡介，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本完成，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。經(jīng)過長達(dá)3個(gè)月的設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)，我已經(jīng)明白了要做到獨(dú)立思考、和設(shè)計(jì)一個(gè)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(shí)踐讓自己的設(shè)計(jì)變得更完美，這次設(shè)計(jì)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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