黄国凯，张郡夫，吕海玉，于海霞

（大连理工大学城市学院，辽宁 大连 116000）

0 引 言

目前，国内肺癌发病率急剧上升，其中一部分原因是厨房内产生的碳颗粒及挥发性亚硝胺等致癌物质进入人体肺部所致。此外，糖尿病、心脏病等也可能与厨房油烟有关。

智能家居是近些年随着物联网、自动控制等技术的快速发展及应用而出现的新生事物[1-2]。它不仅智能高效，节省时间，安全性高，还节约了家居成本[3]。

基于此，本文设计了基于单片机的厨房致癌气体及油温检测系统，它由主控制器模块、指示灯电路模块、温湿度检测模块、烟雾检测模块、键盘模块、LED显示器模块等组成。

1 系统方案

该系统的主控制器为STC89C52单片机，温湿度传感器为DHT11，烟雾传感器为MQ-135，显示器为LCD1602，模数转换器为XPT2046。其工作原理大致如下：DHT11温湿度传感器检测温度，MQ-135烟雾传感器检测烟雾浓度，所测数据被XPT2046转换后将对应数字信号传送给单片机；单片机对接收到的数据进行处理，并传输到LCD1602显示屏显示，也可通过蓝牙传输到手机端实时查看。若检测的数字信息超过系统内预设的参数值，单片机触发报警系统，提醒使用者所处环境存在危险，同时启动风扇更换厨房内的空气。根据烟雾浓度的不同，风扇频率会随之改变；灯光由独立按键控制，功能键盘具备复位、设置、确认、模式选择、电机开关、灯开关等功能。系统组成如图1所示。

1.1 硬件设计

1.1.1 主控芯片

系统采用STC公司出品的低功耗STC89C52RC单片机作为主控芯片。该单片机具有8 KB可编程FLASH程序存储器，使用的MCS-51内核比基础51单片机功能更完善。

图1 系统组成

1.1.2 显示模块

显示模块采用的LCD1602显示屏每行显示16个字符，共两列，共计可显示32个字符。此外，LCD1602还可显示英文，且价格低廉，货源充足。

1.1.3 温湿度检测模块

温湿度检测模块采用的DHT11是一款具有数字信号输出能力的温湿度复合传感器，运行稳定[4]。该传感器具有抵抗性湿度检测和NTC温度测定功能，以高性能8位微控制器连接，质量过硬、应答迅速、抗干扰能力强、成本低。DHT11传感器在出厂之前已准确校正，校正系数以程序形式存储在OTP内存中[5]。

1.1.4 烟雾传感模块

烟雾传感模块采用MQ-135传感器。该传感器使用的煤气感应材料具有在空气中导电性能低的特点。此外，MQ-135传感器成本低，使用寿命长，应用范围广[6]，可将获取的厨房烟雾数据转换为煤气浓度信号[7]并输出。MQ-135传感器能感应多种有害气体，尤其对氨气、磺化物、芳香烃极其敏感，很适合对烟雾及其他有害气体进行监测。

1.1.5 模数转换模块

XPT2046模数转换模块的数据接口为串联接口，可通过串联接口获得数据信号处理器所发送的图像信号。数据信号处理器可使用SPI、SSI、Microwire等同步串联接口与传真机通信。通信时段被用来控制DIN-PIN输入字节，变量在获得充分信息后，可根据获得的信息设置输入复式软体和参考源，并进入抽样模式，必要时启动触摸面板。三次循环后，设定控制字节系统输入处于维持状态。比率转换SER/DFR=0时，驱动器在转换过程中持续工作，直到输出模数转换结果[8-10]。

2 软件设计方案

智能抽油烟机系统软件流程如图2所示。

图2 智能抽油烟机系统软件流程

系统软件流程大致如下：主函数开始运行，初始化设定参数量程，之后MQ-135烟雾传感器检测烟雾浓度、DHT11温度传感器检测温度、光敏电阻检测光线强度，系统将检测到的浓度、温度、光线强弱等参数经过模拟信号转换为数字信号，由单片机将获得的数值与系统预设的初值进行比较，判断获取的数据是否超出量程，一旦超出量程，将引发声光报警装置，并开启风扇，同时把数据信息传输到LCD1602液晶显示屏进行显示。

3 结 语

目前，国内外厨房对常规抽油烟机的改进，仅从其耐高温性、功率、出风方式等方面考虑，缺少智能化功能。基于单片机的厨房致癌气体及油温检测系统运用物联网技术提高了厨房用品的智能化、安全性水平。该系统不仅可以检测厨房油烟的烟雾浓度，还可以将统计的烟雾浓度进行整合，对烹饪方法进行调整。此外，该系统后续还可应用于室内香烟烟雾浓度的检测，并进行室内空气的自动更换，从而杜绝二手烟对非吸烟人士的伤害，降低疾病发病率。