[发明专利]一种基于FPGA的厨房安全监控系统及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的厨房安全监控系统，其特征在于，包括：CO传感器、天然气传感器、灰尘传感器、温湿度传感器、第五电阻Rshunt1、第六电阻Rshunt2、第一差分转单端放大器U1、第二差分转单端放大器U2、运算放大器U3、第一电阻Rg1、第二电阻Rg2、第三电阻Rg3、第四电阻Rg4、ADC、控制芯片FPGA、电源模块，报警模块、OLED显示模块和可选的扩展接口；

所述CO传感器与所述第五电阻Rshunt1的一端连接，所述第五电阻Rshunt1的另一端接地，所述第一差分转单端放大器U1的两输入端分别与所述第五电阻Rshunt1的两端连接，所述第一电阻Rg1的两端分别与所述第一差分转单端放大器U1的一输入端和输出端连接，所述第一差分转单端放大器U1的输出端与所述ADC连接；

所述天然气传感器与所述第六电阻Rshunt2的一端连接，所述第六电阻Rshunt2的另一端接地，所述第二差分转单端放大器U2的两输入端分别与所述第六电阻Rshunt2的两端连接，所述第二电阻Rg2的两端分别与所述第二差分转单端放大器U2的一输入端和输出端连接，所述第二差分转单端放大器U2的输出端与所述ADC连接；

所述灰尘传感器与所述第四电阻Rg4的一端连接，所述第四电阻Rg4的另一端与所述运算放大器U3的输入端连接，所述第三电阻Rg3的两端分别与所述运算放大器U3的两端连接，所述运算放大器U3的输出端与所述ADC连接；

所述温湿度传感器、所述ADC、所述电源模块、所述报警模块、所述OLED显示模块和所述可选的扩展接口都与所述控制芯片FPGA连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的厨房安全监控系统，其特征在于，所述控制芯片FPGA采用的是不集成硬核的芯片。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的厨房安全监控系统，其特征在于，所述温湿度传感器与所述控制芯片FPGA通过IIC接口进行通信。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的厨房安全监控系统，其特征在于，所述OLED显示模块与所述控制芯片FPGA通过SPI接口进行通信。

5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的厨房安全监控系统，其特征在于，所述第五电阻Rshunt1和所述第六电阻Rshunt2为分流电阻。

6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的厨房安全监控系统，其特征在于，所述第一电阻Rg1、所述第二电阻Rg2、所述第三电阻Rg3和所述第四电阻Rg4都是可调节电阻。

7.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的厨房安全监控系统，其特征在于，所述OLED显示模块中的OLED选用的是0.96尺寸OLED。

8.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的厨房安全监控系统，其特征在于，所述控制芯片FPGA采用高效的单端口ROM管理机制。

9.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的厨房安全监控系统，其特征在于，所述可选的扩展接口是预留连接油烟机或者风机。

10.一种采用权利要求1至9任一项所述的一种基于FPGA的厨房安全监控方法，其特征在于，包括：

通过CO传感器采集厨房内的CO浓度值，经过所述CO传感器的处理后，输出电流，电流经过第五电阻Rshunt1后，使得所述第五电阻Rshunt1获得电压，电压通过第一差分转单端放大器U1放大后，获得放大后的单端输出电压，电压的放大倍数能够通过第一电阻Rg1进行调节，使得单端输出的电压接近ADC的输入电压满量程的范围内；

通过天然气传感器采集厨房内的天然气浓度值，经过所述天然气传感器的处理后，输出电流，电流经过第六电阻Rshunt2后，使得所述第六电阻Rshunt2获得电压，电压通过第二差分转单端放大器U2放大后，获得放大后的单端输出电压，电压的放大倍数能够通过第二电阻Rg2进行调节，使得单端输出的电压接近ADC的输入电压满量程的范围内；

通过灰尘传感器采集厨房内的颗粒度浓度值，经过所述灰尘传感器的处理后，输出电压，电压经过运算放大器U3的放大后，输出放大后的电压，电压的放大倍数能够通过第四电阻Rg4和第三电阻Rg3进行调节，使得输出的电压接近ADC的输入电压满量程的范围内；

将所采集的CO浓度值、天然气浓度值、颗粒度浓度值的模拟信号经过所述ADC处理后，转换为数字信号，并将所转换的数字信号传输到控制芯片FPGA中进行处理；

通过IIC接口使得温湿度传感器采集的温度值传输到所述控制芯片FPGA进行处理；

经过所述控制芯片FPGA的处理，判断CO浓度值、天然气浓度值、颗粒度浓度值和温湿度值是否超过阈值，如果其中任何一个值超过阈值都立即响应报警系统进行报警；

通过所述控制芯片FPGA的控制将所采集的CO浓度值、天然气浓度值、颗粒度浓度值和温湿度值在OLED显示模块中进行显示。