51-基于单片机的多功能油烟机控制系统设计与实现

1  选题背景与意义

       厨房，这个承载着家庭烟火气的空间，在满足人们味蕾享受的同时，也悄然埋下了健康与环境的隐患。中式烹饪风格丰富多样，煎、炒、烹、炸等烹饪方式虽造就了一道道美味佳肴，却也带来了大量的厨房油烟。这些油烟绝非仅仅是肉眼可见的油腻雾气，而是隐藏着对人体健康和生态环境的双重威胁。传统油烟机功能较为单一，主要聚焦于基本的油烟抽吸功能，仅能满足用户最基础的需求。在烹饪过程中，不同的烹饪方式产生的油烟量和温度差异巨大，例如煎炒时油烟量较大且温度较高，而蒸煮时油烟量相对较少。然而，传统油烟机往往缺乏精准的调节功能，无法根据这些变化自动调整工作模式。用户在烹饪时，需要频繁手动调节风速档位，这在忙碌的烹饪过程中显得极为不便，容易分散用户的注意力，影响烹饪体验。此外，传统油烟机的控制界面大多设计简单，操作不够智能化，对于老年人或不熟悉操作的人来说，上手难度较大。

        传统油烟机普遍存在能源消耗大、排烟效率低的问题。从能源消耗方面来看，许多传统油烟机采用的是定频电机，无论油烟量大小，电机都以固定的功率运行，这导致在油烟量较小的情况下，电机仍消耗大量电能，造成能源的浪费。据统计，传统定频油烟机在日常使用中，约有 30% - 50% 的电能被无效消耗 。实现油烟浓度自动检测、风速自适应调节、安全报警等功能，提升使用便捷性，降低厨房安全隐患，改善烹饪环境，推动油烟机从 “单一净化” 向 “智能感知 + 安全防护 + 节能高效” 转型，契合绿色家电与智能家居的发展趋势。

2  技术框架

技术框架：STM32单片机+WiFi无线通信技术+手机App

开发环境：STM32开发环境：Keil μVision5开发环境

                  手机App开发环境：易安卓开发环境

3  实现功能

1、温湿度监测:采用DHT11温湿度传感器实时监测厨房环境的温度和湿度情况,当温度或湿度未出于阈值范围内，蜂鸣器报警提醒。

2、天然气监测:采用MQ-4天然气传感器实时监测厨房可燃气体浓度，当天然气浓度高于设定阈值极限，蜂鸣器报警提醒。

3、烟雾浓度监测：采用MQ-2烟雾传感器实时监测厨房的烟雾浓度，当烟雾浓度高于0%，风扇风速为1挡，当烟雾浓度处于阈值设定范围内，风扇风速为2挡，当烟雾浓度高于阈值设定范围内，风扇风速置于3挡，蜂鸣器报警。

4、光线监测：采用5516光敏电阻传感器实时监测厨房环境的光照强度，当光线低于阈值的最小值，自动打开照明灯，直到到达阈值最大值停止。

5、阈值设定：可以根据实际环境及四季气候进行温度、湿度、光线、甲烷浓度和烟雾浓度最佳阈值的设定；

6、屏幕显示:通过OLED可视化屏幕显示系统数据情况；

7、手动控制：可以通过手机App和按键控制风扇的排风等级和灯光的开关；

8、手机App监测与控制:通过WiFi无线通信技术将监测数据发送至手机App，用户可以通过手机App查看厨房环境数据、阈值设定和设备控制。

4  系统总体设计

        基于单片机的多功能油烟机控制系统能够根据厨房的烟雾浓度程度来自动调节排风机的挡位，进而实现资源的节约，并保留传统的手动控制油烟机排风扇挡位的功能，在此基础上，系统设计了环境的温湿度检测、天然气泄漏检测和环境灯光监测与控制功能。采用STM32单片机作为微处理器，通过温湿度检测模块、烟雾检测模块、天然气检测模块和光线检测模块实现对环境温度、湿度、天然气浓度、烟雾浓度和光线等数据的实时监测，能够联动排风扇和照明灯进行自动化调节来改善环境状况，再通过单片机的通信接口进行数据获取与存储后，通过OLED显示屏进行数据可视化，并通过WiFi无线通信技术将监测数据发送至手机App，进而实现数据查看、阈值设定和设备控制。

5  实物效果图