编号：
M22007-03M-LW
设计摘要：
这项智能油烟机系统的设计旨在为用户提供便捷、安全、高效的使用体验。该系统采用了多种功能和特性，包括显示屏、按键控制、报警功能、自动调节风扇档位等。通过这些功能的协同作用，用户可以轻松监测和管理油烟机的工作状态，同时确保室内空气质量和用户的安全。整个系统采用了多个电子元件，包括32单片机、OLED12864显示屏、MX1508驱动芯片以及MQ-2和MQ-4传感器。这些元件的协同工作使得智能油烟机系统能够实现各项功能，并保证了系统的稳定性和可靠性。
综上所述，该智能油烟机系统通过多种创新功能和特性，为用户提供了便捷、安全、高效的使用体验。用户可以通过显示屏和按键进行设置和监控，蜂鸣器报警等功能为用户提供了及时的警报和通知。总之，这个智能油烟机系统为用户创造了更美好的使用体验。
关键词：单片机；智能油烟机；阈值报警
字数：12000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 燃气检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 MQ-2烟雾传感器
3.3 MX1508直流电机
3.4 液晶屏显示模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键功能图
4.4显示函数流程图
4.5 处理函数流程图
5 实物调试
5.1 燃气和烟雾检测实物测试
5.2 设置烟雾和燃气阈值实物测试
5.4 切换风扇档位实物测试
5.5 自动模式风扇转动测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2显示检测测试
6.3设置相关阈值测试
6.4手动控制风扇档位测试
6.5风扇自动转动测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着人们生活水平的提高和健康意识的增强，厨房环境改善成为一个越来越重要的话题。油烟污染是一个常见且困扰人们的问题，而传统的油烟机虽能排除部分油烟，但在功能、智能化方面仍有不足之处，无法满足人们对厨房环境提质的需求。因此，开发一种智能油烟机系统来满足人们的需求显得至关重要。同时，随着物联网、人工智能等技术的飞速发展，智能家居产品逐渐走入寻常百姓家。智能油烟机作为智能家居的重要组成部分，除了能提升用户体验、保障健康环保外，还具备巨大的市场潜力和需求[1]。
智能油烟机系统的意义体现在如下几个方面。首先，它可以显著提升室内空气质量。通过高效过滤技术和精确的控制算法，智能油烟机系统能够彻底清除油烟、异味和有害气体，为用户提供更加清新、舒适的厨房环境，保障人们的身体健康。其次，智能油烟机系统能够增强使用体验。相比传统油烟机需要手动调节风速等参数的繁琐操作，智能油烟机系统通过多种功能和特性的结合，例如自动调节风扇档位、智能感应等，使用户能够轻松操作和管理油烟机，提高使用的便捷性和舒适度。此外，智能油烟机系统还能促进节能减排。它可以根据实时情况自动调节风扇档位，避免不必要的能源浪费，减少对环境的负面影响，实现可持续发展。
本设计选题的目的在于通过智能化技术的应用，设计一种高效、安全、便捷的智能油烟机系统，满足人们对厨房环境改善的需求，并提升用户的使用体验。为实现油烟机的自动化管理和智能控制。用户只需简单设置相关参数，智能油烟机系统就能自动监测和调节油烟排放、燃气泄漏等情况，大大减少了人工干预的需要。此外，智能油烟机系统还配备了快速响应和警报功能，当出现燃气泄漏等危险情况时，它能够及时报警并通过短信等方式通知用户，保障用户的安全。
1.2 国内外研究现状
在国内，智能油烟机系统的研究和应用也呈现出快速发展的态势。大多数研究主要集中在技术创新和产品优化方面。一些知名企业和研究机构开发了一系列具有智能化功能的油烟机产品。这些产品通过采用先进的过滤技术和控制算法，能够有效去除油烟、异味和有害气体，保障室内空气质量。同时，它们还具备智能感应、自动调节风速等特性，使用户能够轻松操作和管理油烟机。此外，还有一些研究关注智能油烟机系统与人工智能和物联网等领域的融合。他们提出了基于大数据和云计算的智能油烟机系统，通过收集和分析大量数据，实现油烟排放的智能管理和预测，提高油烟机的性能和效果。同时，他们还探索了智能油烟机系统与智能家居的联动，将油烟机与其他家电设备相连接，实现更加智能、便捷的使用体验。
冯天成,卢社阶（2019）利用物联网技术,构建了一套餐饮企业智能油烟在线监测系统,该系统前台由厨房端和管道端组成,通过网关接入云平台管理系统,实时监控烟道阀门的启闭、变频风机的启停与风速及功率调节、油烟浓度数据等。结合动态参数的持续变化和云平台大数据的对比分析,提高餐饮企业的油烟净化综合监控能力,以便实现政府部门对餐饮企业的油烟数字化管制[2]。
侯钦泽,石文,孟永哲,等（2022）为了提高人们的生活质量,解决传统油烟机在使用过程中需要手动接触设置的问题，将会设计一款功能多样化的智能油烟机控制系统,使用语音指令实现对油烟机工作状态的选择,具备了通过语音控制选择风力大小、照明开关以及天然气泄漏检测的功能.主要分析了现代油烟机的基本要求,提出了基于语音控制的智能油烟机硬件设计方案;构造出智能油烟机各个硬件模块的具体情况;最后使用相应的语音指令对所设计的智能油烟机系统做了风力控制、照明开关、报警功能等测验,证明本设计的准确性和实用性[3]。
房大健、管国虎、孟永哲（2023）发明了一种吸油烟机的控制方法及吸油烟机。该发明提供的吸油烟机具有手势识别模块和油烟识别模块，所述吸油烟机的控制方法包括：手势识别模块接收手势信号；获取油烟识别模块识别的油烟信息；根据接收到的手势信号以及获取的油烟信息控制吸油烟机的运行。该发明提供的方案通过手势识别模块和油烟识别模块配合，综合判断用户所做出的的手势动作的意图，能够更加智能化的判断用户的手势信号是否是控制吸油烟机执行相应操作的指令，提升了用户的使用体验[4]。
在国内外，智能油烟机系统的研究与应用正得到越来越多的关注。目前，已经有许多研究机构和企业开展了相关研究，提出了各种创新的智能油烟机技术和解决方案。国外方面，很多国家和地区已经对智能油烟机进行了深入研究。在美国，一些知名企业和大学开发了基于人工智能和机器学习的智能油烟机系统。这些系统利用传感器和智能算法，能够自动检测和识别油烟、异味和有害气体，并根据实时情况调节风扇档位，提供高效的油烟排除效果。同时，它们还具备远程控制和监控功能，用户可以通过手机等设备随时随地了解油烟机的工作状态，并进行操作和管理。在欧洲，一些研究机构致力于探索智能油烟机系统在环境保护方面的应用。他们开发了一种智能油烟机系统，通过精确的油烟浓度检测和控制算法，可以实时监测油烟排放情况，并根据需要调节风扇档位和过滤器的工作状态。这种系统不仅能够降低油烟排放对环境的污染，还能减少能源消耗，提高能源利用效率。
在国外对于油烟机的研究也取得了不少成果。2016年Florijan R 发明的目的是厨房抽油烟机，尽管抽油烟机的高度较低，但还可以有效地抽排废气并安装足够的过滤表面，而抽油烟机内的空气捕获空间高度较低。与典型的现有厨房抽油烟机不同，这些抽油烟机仅设置在抽油烟机的后壁上设置一排过滤器，本发明的厨房抽油烟机，如果壁挂式抽油烟机或安装在一排热敏元件上方的抽油烟机出现问题，则在抽油烟机的中央部分设置两排过滤器（170，190）， 通常来自大量废气的来源。用于捕获废气的罩的捕获空间分为前捕获空间（110）和后捕获空间（205）。除引擎盖的后侧（210）外，引擎盖的侧侧的下部内部部分沿引擎盖的整个圆周设置，具有狭窄的插槽，用于将新鲜空气直接吹回引擎盖，以防止潜在的蒸汽饱和空气流出引擎盖区域。前吹入槽（130）布置在灯座的向后弯曲的下边缘（135）和引擎盖的前侧下边缘（150）之间，其结构也定义了用于打开引擎盖前侧的系统[5] 。
厨房内的有效排放控制，特别是在商业和工业生产厨房中，一直是行业专业人士，酒店运营商和最终用户非常关注的问题。2019年Han O , Li A , Kosonen R 对厨房通风系统的抽油烟机性能和捕获效率进行了文献综述。作为烟罩的关键性能指标，捕获效率已被广泛研究;然而，仍然需要一种可用于实验室和现场分析的标准测试方法。讨论了影响烟罩性能的各种因素，例如干扰气流，烟罩几何特征和位置以及排气流速。确定气流速率的最准确方法是基于对流载荷的设计方法。本文还综述了先进的空气分配系统，如通风天花板系统、热置换通风系统和附件通风系统[6] 。分析结果构成了开发新解决方案的基本框架，对食品服务和通风工程师的行业专业人士都有利。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机的智能油烟机的系统软件。设计用了多个电子元件，包括32单片机、OLED12864显示屏、MX1508驱动芯片以及MQ-2和MQ-4传感器。这些元件的协同工作使得智能油烟机系统能够实现各项功能，主要设计内容如下：
1、可通过显示屏显示油烟机状态、烟雾浓度、燃气浓度和模式
2、可通过按键设置烟雾浓度、燃气浓度的上限
3、可通过按键切换模式和控制风扇档位
4、当燃气泄漏时，蜂鸣器进行报警
5、自动模式下，烟雾浓度越高，风扇挡位越大
