智能自控排烟器控制系统

1、目录摘要1Abstract2引言31.系统基本原理方案设计51.1基本设计原则51.2控制系统方案选择51.3智能排烟器系统的整体布局51.4功能原理分析62.气敏传感器的选择及信号采集放大电路62.1 气敏传感器的选择72.1.1电阻型半导体气敏材料的导电机理82.1.2 电阻型半导体气敏传感器的结构82.1.3气敏器件的基本特性92.1.4带有温度补偿气敏传感器电路的设计92.2信号采集放大电路的设计93.系统的硬件设计103.1微处理器的选择103.2 A/D转换接口电路设计133.2.1ADC0809主要技术指标143.2.2 ADC0809功能介绍和硬件接口电路153.3系统驱动电路

2、设计173.4电动机的选择184.软件程序设计194.1程序语言与内存划分194.2 程序主要模块和汇编语言编程205.控制系统总电路21结束语23参考文献23致谢24附录25 ContentsIntruduction11. Total programme design51.1 Design philosophy51.2 The option of control system 51.3 The ware control systematic whole of smoke evacuation layou51.4 The analysis of function and principle62

3、. The option of angry quick sensor and enlarge circuit62.1 The option of angry quick sensor72.1.1 Conductive mechanism of resistance type semiconductor material82.1.2 The resistance structure of type semiconductor angry quick sensor82.1.3 The basic property of angry quick device92.1.4 Compensate wit

4、h temperature of hysteresis comparator92.2 Signal collection is enlarged the design of circuit93. Systematic hardware design103.1 The option of tiny processor103.2 The design of the conversion interface circuit of A/D133.2.1ADC0809 major technical indexes143.2.2 ADC 0809 function introduction and ha

5、rdware interface circuit153.3 Systematic drive the design of circuit173.4 Choice of the motor184. Systematic software design194.1 The partition of memory and program language194.2.Major program modular and programme of assembly language205. The whole electric picture of control system21conclusion23B

6、ibliography 23Acknowledgement24Appendix25智能自控排烟器控制系统作者：XXX 指导教师：XX 副教授摘要 当前的抽油烟机系统主要采用了传统的电路系统，并且是手动的。这种系统不能迅速而又有效地排除油烟，且风扇的安装位置受到限制，工作噪声大。本论文所设计的抽烟器系统采用了一种新型的智能传感器135，用单片机作为控制系统，可以解决目前抽烟器系统存在的不足问题。本论文对智能传感器电路的工作原理，硬件组成，软件设计作了详细的论述456。该设计方案是经过大量的科学调研及现场考察制定的。论文的内容包括：传感器的选择，实现控制系统软硬件的合理设计及匹配等设计。系统的硬件

7、采用了模块结构设计。主要包括采样模块，CPU主控模块，A/D转换模块，和电极驱动等几个部分组成。在软件设计中力求程序设计简单，运用子程序的设计和调用，使程序设计有易扩展，可移植等优点111213。本系统可以有效地解决油烟不能及时排尽的难题，且系统体积小，降低噪声等优点，会获得良好的社会效益。关键词： 智能 传感器 单片机 模块结构 Intelligent Exhaust Smock Machine Control SystemAuthor: XX Director :XX TutorAbstract：Current take out lampblack machine system have

8、adopted the circuit system of tradition mainly, and is by hand. This kind of system can not quick and remove lampblack efficiently, just the installation location of fan get restriction, working noise big.This paper design smoke ware system have adopted a kind of new intelligent sensor, is control s

9、ystematic with single flat machine, may solve now smoke the insufficient problem of ware systematic existence. This paper has made detailed exposition for software design, hardware composition and the working principle of intelligent sensor circuit.This design scheme is established via plenty of sci

10、entific investigations and the investigation on-the-spot. The content of paper includes: the option of sensor, realize the reasonable design of control systematic software and hardware and match wait for design. Systematic hardware has adopted modular structural design. Including sampling modular ma

11、inly, CPU God control modular and the conversion modular of A/D, wait for some partial compositions with electrode drive. Making great effort programming in software design simple, utilize the design of subprogram with use, make programming have easy development, may transplant wait for advantage. T

12、his system may solve lampblack efficiently can not get typeset in time let baffling problem, just systematic volume little, reduce noise etc. advantage, can get good social benefit. Keyword: intelligent, single chip, sensor, modular structure引言油烟，不仅对室内墙壁、家具或饰物等物的污染能力是众所周知的，还对人造成严重危害。科学家指出，油脂经过反复高温煎炸

13、可发生热氧化、热分解、热聚合等一系列反应，产生许多有害的物质。这些分解产物有的毒性很大，有的可能有致癌作用。研究证明：深度氧化的油脂对实验动物的肝、肺、肾脏等具有危害。更有数据指出，妇女癌症约有50%的几率来自厨房油烟的影响。家庭主妇下厨时间过长，吸入大量的如丙乙醛等有毒气体，可能会产生中毒，表现为心跳变慢，呼吸不畅，血压升高等症状。调查发现，中国绝大多数家庭妇女不吸烟，但她们却是癌症的高发人群，这与吸入的油烟有一定的关系。吸入油烟对健康人和慢性支气管炎人肺功能有明显的影响，表现为PEFR、V76、V25均明显下降，慢性支气管炎组FVC、FEV1也明显降低，吸入者表现咳嗽、胸闷、气短等症状，说

14、明油烟对气道有强烈的刺激作用，使气道收缩，呼吸阻力增加。同时我国至今还有不少家庭做饭依靠燃煤球或煤块，煤燃烧时逸出的二氧化碳等有害气体也有致癌作用。有的家庭主妇处于“双管齐下”的毒害中，自然就更加容易得肺癌。另外，医学界还发现家庭主妇易衰老，易患心血管病、脑血管病、消化道疾病（如直肠病等）。经科学家研究证明，所有的这些疾病都与油烟有一定的关系的。 从上个世纪80年代末发展至今，我国的城市居民人均居住使用面积已经从不到10平米提高到了18平米左右，并且还在以每年5%左右的增长幅度保持继续增长。与此同时，我国城市居民的可支配收入也在稳步上升。2003年1-3季度城市居民人均可支配收入6347元，比

15、去年同期增长9.5%，扣除物价因素，实际增长9.0%。人均消费性支出4844元，比去年同期增长7.2%，扣除物价因素，实际增长6.7%。而且据统计，用于家庭居住方面的支出增长速度明显高于全部消费支出增长速度，粗略统计在5年之内将会有3000万家庭为装修新家而进行家居电器消费，按照1万元每户的保守价格，呈现出的是一个3000亿元的巨大家电消费市场。从以上数据充分说明本论文所设计的智能排烟器控制系统是有一定的市场的，随着人们在生活水平各方面的提高，必然会买更先进的家用电器来保障人们的健康。但目前的排烟器系统，还不能及时快速地使油烟排尽，从而油烟滞留在室内，对人造造成了危害。并且噪声过大，给人们造成

16、生活不便。而且排烟器系统还不是智能型的，对迅速而有效地排除油烟有一定的障碍作用。 本论文所设计的排烟器，克服了上述缺点的不足。采用智能型的控制系统，使传感器随时处于待工作状态。采用管道吸入改变流速的原理，因此油烟排尽率高。排烟筒较长，能抵御自然风的倒灌，在大风的天气下使用，更显其卓越的排烟优点。而且安全性高，不用人工操作；噪声小，没有噪声污染；占地空间小。1.系统基本原理方案设计 系统基本原理方案是整个设计过程的依据，也是贯穿整个设计系统的灵魂线，它的好坏直接关系到整个方案的成败。在其设计上要经过查询考证、深思熟虑、反复推敲，有时离不开大量的实验，最后再比较几种选定方案而得出的。1.1基本设计

17、原则对于智能排烟器控制系统的整体设计，要遵循这样的设计原则：（1）首先满足厨房，餐饮业等地方室内空间油烟浓度低的要求，具有迅速排除油烟的要求。（2）吸收国内外排烟器的新技术，采用新原理、新结构、新工艺，使用可靠并能降低电能损耗。1.2控制系统方案选择控制系统在整个智能排烟器控制中的地位是至关重要的，它控制着整个系统的运行，是系统是否正常运行的关键。选用的控制系统是否合理是关系到整个系统设计成败的关键。为此必须慎重地选择控制系统。当前对抽烟器控制系统的方案主要有以下三种。1.手动控制方式所谓的手动控制方式，即人工操作按钮，来控制电路的开、断。平常的家用电器都是用这种方式来控制的。这种控制方式，电

18、路相对简单，操作方便。但只是靠人工嗅觉来感觉油烟的浓度，不能及时地开动排气扇排除油烟。若开动排气扇时间过长，则浪费电能。2.智能控制方式所谓的智能控制方式，即自动控制方式，抽油烟器控制系统自动感应油烟的浓度，当室内油烟高于一定的浓度时，自动接通电路，开动排气扇排除油烟；当油烟低于一定的浓度时，自动关断电路。这些过程不需要任何的人工操作，全部自动进行。3.手动控制与智能控制方式所谓的手动控制与智能控制方式，即同时具有手动和智能控制两种控制方式。即可人工操作，也可自动控制。经过慎重地考虑、科学地论证和实验，本论文采用了第三种方案；并用单片机作为控制系统的核心部分，来控制着系统的运行。选用单片机的好

19、处是：单片机控制功能强、体积小、功耗低、价格低廉。两种控制方式，既满足了不同场合的需要，也满足了不同人的需要和使用习惯。1.3智能排烟器系统的整体布局智能排烟器系统由气敏传感器、微控单元单片机、排气扇、电机等组成。如图1-1所示。其中传感器整个硬件中最重要的组成部分，是系统是否成功的关键；微控单元是系统的软件部分，控制整个系统的运行，是系统是否正常工作的保证。31ECU42、1.气敏传感器 2.微控单元ECU 3.风扇电机 4.风扇图1-1设计系统的整体布局1.4功能原理分析智能排烟器系统的工作原理是这样的：传感器随时处于待工作状态，当室内的油烟达到一定的浓度时，传感器就会感应到，将产生模拟量

20、信号，并将产生的模拟信号传送到A/D转换器；A/D转换器接收到模拟信号后将其转换为数字量信号，并将数字信号输送到单片机；单片机接受到信号后，将数字量信号进行处理，并将发出控制信号传送到电机线路，把线路接通，使电机开始运转，电机运转后带动排气扇开始工作。智能排烟器控制系统工作后，室内的油烟浓度逐渐降低，当室内的油烟低于一定的浓度时，开始定时15秒；15秒后，电机自动切除线路，电动机停止运转，从而排气扇也停止工作，一个工作过程就算是这样完成了。传感器接着等待进入下一个工作过程。2.气敏传感器的选择及信号采集放大电路 气敏传感器是构成本智能测控系统最重要的物质基础之一。它的选择对智能测控系统来言至关

21、重要。因为气敏传感器处于测控系统的前沿，其质量和性能的好坏直接影响着整个测控系统性能的优劣。信号采集放大电路也是非常重要，把微弱的信号放大后的信号质量的高低，也是影响着整个控制系统135。2.1 气敏传感器的选择传感器是一种转换器件，它以一定的精度将被测非电量转换为与之有确定关系并易于测量的电量。它一般由敏感元件、转换元件和信号调节电路三部分组成。其一般框图形式如图2-1所示。输出量被测量信号调节电路转换元件敏感元件电量（非电量）辅助电源图2-1 传感器组成框传感器的主要技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞性、重复性与分辨率。在选择传感器时，不必要求这几项指标是最优，而应根据实际情况，在保证主要性

22、能指标满足要求的前提下，使整个系统性价比达到最优。本测控系统采用陶瓷气敏传感器TGS821系列。陶瓷气敏传感器TGS821如图2-2所示：VC为调节元件电源，最大为24V；VH为辅助电源。大小为5V；RL可变为信号调节电阻。由于传感器电阻发生了变化，负载电阻的输出电压也发生可变化。VRL和RL的关系可用下式表示： VRL=(RLVC)/（RS+RL） 气敏传感器是用来测量气体类别、浓度和成分的传感器。由于气体种类繁多、性质各不相同，不可能用一种传感器来检测所有类别的气体，因此能实现气-电转换的传感器种类很多。按构成气敏传感器材料可分为半导体和非半导体两大类。目前使用最多的是半导体气敏传感器。本

23、论文选用的陶瓷气敏传感器TGS821是半导体气敏传感器。半导体气敏传感器按照半导体与气体的相互作用只在其表面，还是在内部，可分为表面控制型和体控制型两类。按照半导体变化的物理性质，有可电阻型和非电阻型。本论文采用了电阻型半导体气敏传感器。图2-2气敏传感器TGS821基本连接电路半导体气敏传感器按照半导体与气体的相互作用只在其表面，还是在内部，可分为表面控制型和体控制型两类。按照半导体变化的物理性质，有可电阻型和非电阻型。本论文采用了电阻型半导体气敏传感器。2.1.1电阻型半导体气敏材料的导电机理半导体气敏传感器是利用导体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化而制成的。当半导体器件被

24、加热到稳定状态，在气体接触半导体表面而被吸附时，被吸附的分子首先在表面物性自由扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一部分残留分子产生热分解而化学吸附在吸附处。当半导体的功函数小于吸附分子的亲和力，则吸附分子将从器件夺得电子而变成负离子吸附，半导体表面呈现电荷层。如果半导体的功函数大于吸附分子的离散能，吸附分子将向器件释放出电子，而形成正离子吸附。具有正离子吸附倾向的气体被称为还原型气体或电子供给型气体。当氧化型气体吸附到N型半导体，还原型气体吸附到P型半导体上时，将使半导体载流子减少，而使电阻值增大。当还原型气体吸附到N型半导体上，氧化型气体吸附到P型半导体上时，则载流子增多，使半导体电

25、阻值下降。而使电阻值增大。2.1.2 电阻型半导体气敏传感器的结构 气敏传感器通常由气敏元件、加热器和封装体等三部分组成。气敏元件从制造来分有烧结型、薄膜型和厚膜型三类。加热器的作用是将附着在敏感元件表面上的尘埃、油雾等烧掉，加速气体的吸附，提高其灵敏度和响应速度。加热器的温度一般控制在200400左右。加热的方式一般有直热式和旁热式两种。因而形成了直热式和旁热式气敏元件。直热式结构的气敏传感器的优点是制造工艺简单、成本低、功耗小，可以在高压回路中使用。它的缺点是热容量小，易受环境气流的影响，测量回路和加热回路没有隔离而相互影响。旁热式结构的气敏传感器克服了直热式结构的缺点，使测量极和加热极分

26、离，而且加热丝不与气敏材料接触，避免了测量回路和加热回路的相互影响；器件热容量大，降低了环境温度对加热温度的影响，所以这类结构器件的稳定性、可靠性比直热式的好。本论文选用的TGS821气敏传感器采用旁热式结构。2.1.3气敏器件的基本特性图 2-3 SnO2气敏电阻温湿特性SnO2气敏元件易受环境温度和湿度的影响，图2-3给出了SnO2气敏元件受环境温度、湿度影响的综合特性曲线。2.1.4带有温度补偿和比较器的气敏传感器电路的设计气敏传感器电阻随温度的变化可以应用具有相似温度特性的热敏电阻来补偿。图2-4给出了一个连接在桥式电路上气敏传感器的温度补偿电路，电路中还接入滞后比较器。信号大小用可变

27、电阻RP1调节。当加在反向输入端的电压超过阀值电压的上限时，输出设在低电平水平。在电压加载到反向输入端之前，其电压低于阀值电压时，将输出端设置在高电平水平。2.2信号采集放大电路的设计因为气敏传感器采集的气体浓度信号是很弱的，不能直接进行模数转换，因此需要对模拟电信号进行放大处理。本放大电路中采用低漂移、低噪声的运算放大器OP07。信号采集放大电路如图2-5所示：TGS821测得电流信号输入至OP07放大，室内油烟浓度信号放大后输入至A/D转换模块中ADC0809的IN0通道。图 2-4 改进后的气敏传感器图2-5信号采集放大电路3.系统的硬件设计硬件是指单片机本身及其外围设备，是单片机控制系

28、统的物质基础，其结构的合理、可靠与否，直接影响整个系统的性能，因此必须慎重选择789。系统的硬件系统（如图3-1所示）主要由气体浓度测量模块、主控单元、A/D转换模块、和驱动模块等组成。图3-1系统的结构框3.1微处理器的选择 微处理器是整个测控系统的核心部件,它直接影响到整个系统的软硬件设计,并对系统的功能、性价比以及研制周期起决定性作用。本控制系统的微处理器选用了8位单片机89C51,它是80C51微控制器系统的派生。89C51具有以下特点。1.CMOS制造工艺，功耗低，成本低廉。正常运行电压5V，速度可达33MHZ。片内有128字节的RAM存储器和4字节的EPROM存储器，不扩展存储器可

29、满足系统需要，可降低成本且提高系统抗干扰能力。2.扩展性能好。具有4个8位I/O口，通过芯片外引脚构成三总线结构（地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB）。RAM可扩展到64K字节，另外具有片内FLASH程序存储器，同时含有2个外部中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口。89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。3.可靠性高。芯片本身按工业测控环境要求设计，抗噪声干扰强；运行温度范围宽(-40-60)；允许电源波动范围大(5V20%)89C51芯片引脚排列如图8所示。引脚按功能可分为：I/O口线、控制口线、电源和时钟引线三部分。 1.I/O口（1）P0口：P0口是

30、一个8位双向I/O口，可以写“”作高阻抗悬浮。也可以作多路转换，在访问外部程序存储器时作地址的低字节，在访问外部数据存储器时作数据总线，当送“”，通过外部强上拉。（2）P1口：P1口是带有内部上拉的双向I/O口。向P1口写1时，1口被内部上拉为高电平，并且可以用作输入口。当作为输入脚时，P1口管脚被外部拉低，因为外部上拉而产生电流。（3）P2口：P2口是带有内部上拉的双向I/O口，向P2口写“1”时，1口被内部上拉为高电平，并且以用作输入口，当作为输入口时，P2口管脚被外部拉低，因为外部上拉而产生电流。在访问外部程序存储器和外部数据时作地址的高字节（MOVXDPTR），当向口送“1”时采用强内

31、部上拉。当访问位外部数据存储器（MOVRI），P2口的内容送到特殊功能寄存器中。图3-2 89C51管脚排列（4）P3口：P3口是带有内部上拉的双向I/O口，向P3口写“1”时1口被内部上拉为高电平，并且以用作输入口，当作为输入脚时，P3口管脚被外部拉低，因为外部上拉而产生电流。89C51在P3口脚提供第二功能，它的第二功能定义如表3-2所示：表3-1 P3口第二功能I/O引脚第二功能 注释P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7串行数据输入口串行数据输出口外部中断0请求外部中断1请求定时器/计数器0外部输入定时器/计数器1外部输入外部数据存储器写选通外部数据存储器读选

32、通2.控制口线（1）程序存储使能，读外部程序存储。当从外部读取程序时，每个机器周期被激活两次，在访问外部数据器有效，访问外部程序时无效。(2)：地址锁存使能，在访问外部存储时，输出脉冲用来锁存低地址的字节，在正常的情况下，输出1/6的振荡频率可以当作外部时钟或定时，每访问外部数据一个脉冲将被忽落。（3）/VPP外部寻址使能/可编程电压，必须置低在访问整个外部程序存储器时，如果为高时，将执行内部程序，除非程序计数器可以大于可以访问4K的器件，1FFFH可以访问8K的器件，3FFFH可以访问16K器件,7FFFH可以访问32K。该引脚在编程时接12编程电压。（4）RESET：复位，当晶振在运行，只

33、要复位管脚出现2个机器周期高电平即可复位，内部带电阻连接到VSS，仅需要一个外部电容接到VCC。当主电源发生故障时，RESET还是备用电源输入端，可以保证存储在内的信息不丢失。 3.电源和时钟引线 （1）VCC：电源端，接5V电压。 （2）VSS：接地端。（3）XYAL1（XYAL2）：当使用单片机内部振荡电路时，这两个用来外接石英晶体和微调电容；XTAL1接地，XTAL2接外部时钟源。4.复位电路及时钟电路单片机应该是一个最小应用系统，但在这个最小系统中，仍有一些功能器件如晶体振荡器、复位电路等无法集成到芯片内部，因而需要在片外接相应的电路。89C51通常采用电自动复位和开关复位两种方式，本

34、系统选用上电复位电路，复位电路如图3-3 （a）所示，在RC电路的充电过程中，RESET端出现正脉冲，RESET端保持10以上的高电平，单片机可有效复位。系统单片机的时钟电路如图3-3（b）所示：在XTAL1、XTAL2引脚上外接石英晶体和微调电容组成并联谐振回路，外接两个30Pf的谐振电容，选用6MHz的晶振。（a） 复位电路 （b）时钟电路图3-3 复位及时钟电路3.2 A/D转换接口电路设计在本控制系统中，测量对象是连续变化的模拟量油烟的浓度，输入的模拟信号需要经过A/D转换后送给89C51。本系统的A/D转换器选用了ADC0809，ADC0809是逐位逼近式CMOS的A/D转换器，通常

35、都是以二进制输出的。ADC0809是28引脚双列直插式封装芯片。该芯片内部由8位模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、电阻网络、网状电子开关、逐次逼近寄存器、控制与时序电路、三态输出锁存器等组成。3.2.1ADC0809主要技术指标1.转换精度转换精度反映实际A/D转换器与理想A/D转换器在量上的差值。一般用绝对误差与相对误差表示。由于理想A/D转换器也存在着量化误差，因此，实际A/D转换器转换精度所对应的误差指标不包括量化误差。通常给出的转换精度分项误差指标有（如图3-4 所示）：偏移误差、满刻度误差、非线性误差、微分非线性误差等。（1）偏移误差：是指输出为零，输入不为零时的值。偏移误差通常由

36、放大器的偏移电压或偏移电流引起的，ADC0809不需要进行零点校正。（2）满刻度误差：是指当A/D转换器满刻度时，输出代码对应的实际输入电压与理想电压值之差。满刻度误差一般由参考电压、放大器放大倍数、电阻网络误差等引起。ADC0809不需要满刻度校准。（3）非线性误差：是指实际转换函数与理想直线的最大偏移。 图3-4 A/D 转换器转换精度分项误差指标2.分辨率与量化误差分辨率是衡量A/D转换芯片能分辩出的输入模拟量最小变化程度的技术指标。分辨率取决于A/D转换器的位数，ADC0809的分辨率为8位，即它输出数据可用28个二进制进行量化。用百分率表示为： 1/2N100%=1/28100%=1

37、/256100%=0.391%量化误差（如图3-5所示）是由于A/D转换器有限字长的数字量对输入模拟量进行离散取样而引起的误差，其大小在理论上为一个单位的分辨率。该量表示A/D转换器所能辨认的最小数字量，量化误差和分辨率是统一的，提高分辨率可以减少量化误差。图3-5A/D转换量化误差4.转换率与转换时间转换率是指A/D转换器在每秒钟所能完成的转换次数。这个指标也可以表述为转换时间，即A/D转换器从启动到得到转换结果所需要的时间，两者互为倒数。ADC0809的转换时间为100。5.满刻度范围满刻度范围是指A/D转换器所允许输入的电压范围。实际A/D转换器的最大输入值总比满刻度值小1/2n（n为转

38、换器位数）。3.2.2 ADC0809功能介绍和硬件接口电路 ADC0809各个部分功能大致如下：地址锁存与译码器控制8位模拟开关，实现对8路模拟信号的选择。8个模拟输入端能接收8位模拟信号，但相对某一时刻只能选择其中的一路进行转换。树状开关与256R电阻网络一起构成A/D转换电路，产生与逐次逼近寄存器中的二进制数字量对应的反馈模拟电压，送至比较器，与输入模拟电压进行比较。比较器的输出结果和控制与时序电路的输出一起控制逐次逼近寄存器中的数据从高位至低位变化，依次确定各位的值，直至最低位被确定为止。在转换完成后，转换结果送到三态输出缓冲器。当输出允许信号OE有效时，选通输出缓冲器，输出转换结果。

39、A/D转换的硬件接口电路设计如图3-6所示。引脚功能介绍与电路说明如下：1.ADC0809 的引脚功能 : ADC0809 共有28个引脚，28个引脚功能如下：（1）IN0-IN7 ：8路模拟电压输入端。（2）ADDA，ADDB，ADDC ：模拟输入通道的地址选择线。当CAB=000时，选中IN0通道；CBA=001时，选中IN1通道，依次类推，当CBA=111时，选中IN7通道。图3-6 ADC0809接口电路（3）ALE：地址锁存允许信号输入端。该端接高电平时有效，仅当该信号有效时，才能将地址信号锁存，经译码后选中一个通道为信号输入通道。（4）START：启动转换脉冲输入端。该端所加信号的

40、上升沿将所有内部寄存器清0，下降沿开始进行模数转换。（5）CLK：时钟脉冲输入端。（6）D7-D6：数据输出端，D7为高位。（7）OE ：输出允许端，高电平有效。该端为高电平时，打开三态输出缓冲器，输出转换结果。（8）REF（+）和REF(-):参考电压正端和负端.2.ADC0809的逻辑真值表见表3-2表3-2 ADC0809被选模拟量数与地址的关系ADDCADDBADDA输入通道 0 000111 1001100110101010 1IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN73.电路说明由于ADC0809没有内部时钟电路，其时钟信号CLK由单片机的地址锁存允许信号ALE提供，由单片机

41、精振频率为6MHZ，利用74LS04将其分频为500MHZ满足CLK信号低于640MHZ的要求。当P2.7和同时有效时，以线选方式启动A/D转换，同时选通ADC0809的ALE。锁存器74LS373输出的地址编码送入到ADDC、ADDB、ADDA，本系统只有一路模拟信号需要进行A/D转换，只使用IN0输入通道，由上表可以得到对应ADDC、ADDB、ADDA，当P2.7和RD同时有效时，输出缓冲器打开，单片机接收转换数据。为了减少中断的利用，系统将转换完成信号EOC与单片机89C51的I/O口P1.5相连，单片机以查询的方式判断A/D转换是否已经完成，并做相应的处理。3.3系统驱动电路设计系统驱

42、动电路是排气扇驱动电路的设计。控制气体浓度系统是在对室内气体浓度参数进行采集、分析处处理的基础上有P1.2输出高电平或低电平的开关量，去控制执行机构的起停。从而起对室内的油烟浓度的调节作用。在该系统中，由于开关量是通过对89C51的I/O口P1.2输出，控制开关继电器。因此需要设计驱动放大电路。本系统选用了XSSR-D4810型号的固态继电器。该继电器额定输入电压为3-32V，可以软启动。系统输出电压为75-480V，最大切换电流为10 A。该电路系统中的风扇驱动框图如图3-7所示。在系统中将XSSR-D4810型继电器串入单片机I/O口输出放大电路与蓄电池之间。利用软件控制I/O口的输出为高

43、电平还是低点平来控制继电器的开闭，进而达到风扇起停的要求。同时由于单片机复位时，单片机的I/O口P1.2的复位为1，因此在I/O口P1.2与继电器之间加了一个非门74LS02。这样在复位状态图3-7 风扇驱动框图下I/O口P1.2的输出经非门后对继电器输出的值置“0”，则继电器为常开。即在没有信号输出的时候排气扇是不工作的。如果油烟的浓度超过0.2%时，则由软件控制在P1.2上输出0 ，经过非门后，对继电器的输出为“1”，继电器吸合，从蓄电池到风扇的驱动电路导通，风扇启动。风扇启动会降低室内油烟的浓度，当油烟浓度低于0.2%，排气扇再工作15秒后，软件控制P1.2口上输出变为1，驱动电路开，风

44、扇停止工作。另外在开关量的输出电路中会受到电机起、停的冲击干扰，因此必须对系统进行输出隔离，来有效地减弱控制系统自身的强电对弱电测控系统的干扰和冲击。系统驱动电路中采用继电器隔离输出方式，继电器的触电负载能力远大于光电耦合的负载能力；能直接控制强电回路，可以有效地隔离电机的冲击干扰。3.4电动机的选择为了使排烟器更好的工作，消耗电能少，噪声小、运行可靠。必须慎重地选择电动机。下面为选用电动机所要注意的事项。（1）所选用的电动机应满足生产机械的要求，如速度、加速度、启动过载能力及调速特性等。（2）按技术经济合理原则选择电动机的电压、电流种类、电动机类型及结构形式以保证生产机械的可靠性。（3）选用

45、的电动机应适当的备用容量，负荷率一般取0.8-.09，但同步电机不受此限制。过大的备用容量会使电机效率降低，对感应电动机，其功率因数将变坏，并使按电动机最大力矩校验强度的机械本身造价提高。（4）选用电动机的类型，除满足工艺要求外，尚满足电网的要求，如启动时，维持电网电压水准，保持功率因数在合理的范围内。（5）电动机的结构形式应满足环境条件的要求。（6）选用的电动机要根据设备供货情况，基建投资、运行费用、操作维持及生产过程中前后期电动机容量变化关系来考虑。综合考虑上述选择电动机所注意的事项，抽烟器控制系统反复短期工作制机械，选用YB系列隔爆型三相异步电动机。YB系列隔爆型三相异步电动机，具有效率

46、高、噪声低、振动小、起动性能好、运行可靠等特点。额定电压220、380、660、220/380、380/660V，频率50Hz，也可制成60Hz.本系列电机的功率等级、安装尺寸均与Y系列相同，符合国际电工委员会(IEC)标准，其外壳防护等级为IP44，冷却方法为IC0141，采用F级绝缘，可在温度不超过40C的环境内连续运行。其电气性能指标与Y系列电机相同。 4.软件程序设计软件程序是系统的神经中枢，它控制着整个系统的运行。软件程序编程程序质量的高低是系统是否正常运行的保证。4.1程序语言与内存划分程序语言是编写程序所运用的工具，恰当地选择编写程序的语言是编写程序的第一部，更是良好的开始；正确

47、而又适当内存的划分，有利于保证程序正确的运行。1.程序编辑语言 仅由硬件组成的单片机系统是不能工作的，还必须配备各种功能的软件才能发挥作用。软件是指能完成各项功能的计算机程序的总和，如操作、监控、管理、计算和自诊断等。它是硬件系统的灵魂，整个系统的动作都是在软件指挥下协调工作的。按语言类型来分，软件可分为机器语言、汇编语言和高级语言。本测控系统软件主要采用汇编语言。汇编语言与系统硬件结构密切相关，具有指令丰富、寻址方式、转移指令多，执行速度快的优点。2.内存地址的划分系统对RAM、ROM的划分符合以下规则：ROM划分原则（ROM的划分如表4-1 所示）（1）按照规定：002F单元地址以前的空间

48、都作为中断、复位入口地址区，在这些单元中设置转移到相应中断程序的指令或复位启动程序。（2）程序存储器中，功能程序和子程序数较多时，设置入口地址表表4-1 ROM空间划分。（3）留有扩展余地二次开发扩展区尽可能放在高位地址区。RAM 划分原则：89C51共有256个字节的RAM空间，其中128个作为单片机专用寄存器进行了统一的编址，因此对RAM的划分就是对剩余128个字节RAM的地址划分。划分原则：（1）将使用频繁、占用内存数量较为固定的数据放在高位地址。（2）由于片内数据存储器容量较小，因此可以重叠使用寄存区。4.2 程序主要模块和汇编语言编程本测控系统软件编程采用了模块化，子程序设计思路。即

49、整个控制软件由许多独立的小程序模块组成，它们之间通过软件连接。连接的原则是：模块内数据关系紧凑，模块之间数据关系松散，按功能划分模块，即便于调试，链接，又便于移值、修改。本系统软件主要完成数据采集，限判断，参数设置，驱动执行等功能，所包括的主要模块有：（1） 主程序模块与中断服务模块。（2） 数据采集与A/D转换模块。（3） 循环采样模块。1.主程序模块主程序模块的主要功能是完成定义字节、系统初始化、协调微单元各个组成部分有效工作等任务，其中系统初始化完成了指定堆栈指针（sp）初值，对内部RAM清零，设定T0的工作方式及定时计数初值、开中断、指定数据存储单元的初值等任务。本程序模块的主流程图如

50、图4-1所示，为了程序易于控制，对A/D转换完成于否采用程序查询方式，减少的中断使用。图4-1主程序流程框图2.中断服务模块程序运用了定时器T0中断和定时。定时器T0是一个执行程序，主要是完成对室内油烟浓度采样、滤波、求当前油烟的浓度、判断是否大于限定油烟浓度等任务。系统中断流程框图4-2所示。图4-2 T0 中断服务程序流程图 3.汇编语言编程 ORG 0000H RESET: AJMP START ORG 000BH AJMP T0INT ORG 002FH START: MOV s p, #60H MOV TH0, # 0F0H MOV TL0 SETB TR0 SETB ET0 SET

51、B EA MAIN: AJMP MAIN T0INT: CLR EA CLR TR0 MOV A, #0FCH ADD A, TH0 MOV TH0, A MOV A, #0CH ADD A, #0EH ADD A, TL0 JNB ACC, 5, MMM INC TN 0 ANL A, #B MMM: MOV TL0, A CPL P2.7 SETB TR1 SETB EA RET1 5控制系统总电路系统的功能原理如下：传感器TGS821感应室内油烟浓度模拟量信号，并把此信号传送到信号放大器OP07；油烟浓度模拟量信号经放大后再传送到ADC0809，通过A/D转换器ADC0809把模拟量信号

52、转换成数字量信号；数字量信号又被传送到单片机89C51；单片机89C51经过一系列分析、判断此数字量信号后，发出控制信号来决定YB系列隔爆型三相异步电动机的转、停。总电路图如图5-1所示。 使用本文所设计的智能排烟器控制系统，不用任何人工操作，使用方便；而且价格低廉，是未来排烟器系统的发展方向。图5-1 系统电路总图结束语通过了三个星期的实习,以及两个月来的辛苦查资料和撰写论文,我的毕业论文终于完成了。感到从实践中和查资料中学到了许多有用的东西。本论文主要运用了传感器技术和单片机控制技术对抽烟器控制系统进行了实时监控，实现了控制智能化。采样电路检测的信号经A/D转换后送给单片机，数据处理后，自动发出信号，控制风扇的工作。系统的软件编程采用了模块化结构，使程序易于更改与移植，便于软件上的扩展与二次开发。本论文在设计时，充分考虑了系统功能的可扩展性及完善性。随着人们的生活水平的提高，对抽烟器的要求也越来越高，智能型、低噪音、低耗能已成为抽烟器的发展方向。参考文献1黄贤武.传感器实际应用电路设计.电子科学出版社.1997:168-169页.2I.J.Nagrath,M.Gopal.Control System Engineering.New York:Halsted press,A Division of John & So