電磁爐設(shè)計與研究

1、 電磁爐的設(shè)計與實現(xiàn)專 業(yè)： 通信工程 班 級： 13通信2 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 電氣信息工程學(xué)院 2016 年 5 月電磁爐的設(shè)計與實現(xiàn)摘 要電磁爐是目前發(fā)展最快的，市場增長幅度最高的家電產(chǎn)品之一。開發(fā)的電磁爐具有成本低、界面多、功能齊全等優(yōu)點，有一定的市場競爭力。本文基于感應(yīng)加熱原理，設(shè)計開發(fā)了電磁爐的控制系統(tǒng)，完成了電磁爐控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，本文主要研究內(nèi)容如下:電磁爐的發(fā)展過程、工作原理、功能實現(xiàn)原理、硬件電路設(shè)計原理以及單片機程序的結(jié)構(gòu)等。硬件電路主要包括主回路、控制電路、保護(hù)電路、電源電路和顯示電路等單元回路。電磁爐實現(xiàn)的功能:加熱功能、定溫功能、定時功能、無鍋檢

2、測功能、報警功能，具體包括過熱報警、過壓或者欠壓報警、風(fēng)扇失效報警等。顯示界面是數(shù)碼管顯示界面。單片機的使用讓電磁爐實現(xiàn)了智能化，主要包括提供良好的人機界面、功率自動控制、溫度自動控制、定時控制以及各種自動檢測報警等。該系統(tǒng)覆蓋了電、機、磁等眾多的知識。單片機程序結(jié)構(gòu)分主程序和定時器中斷服務(wù)程序兩個部分，經(jīng)過反復(fù)試驗運行，程序運行穩(wěn)定可靠。關(guān)鍵詞:電磁爐 電磁感應(yīng) CKM001 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2第一章 緒論1.1課題研究背景在半個世紀(jì)以前，德國人利用電磁感應(yīng)原理發(fā)明電磁爐。從此，電磁爐開始走進(jìn)人們的生活。目前，在西方發(fā)達(dá)國家，電磁爐的使用率比較高，基本上達(dá)到80%左右?，F(xiàn)在由于人們生活水平的提高，廚

3、房電氣化程度越來越高，電磁爐在我國也逐漸地進(jìn)入千家萬戶。與其他傳統(tǒng)的加熱廚房用具相比，電磁爐作為高科技的產(chǎn)品，具有許多的優(yōu)點。它既環(huán)保又節(jié)能，被人們稱為“綠色爐具”。一般說來，電磁爐具備以下四個方面的優(yōu)點：(1) 安全衛(wèi)生使用電磁爐烹調(diào)時，無熱、無輻射、無煙、無明氣、無煙塵排放，十分有利于凈化空氣和環(huán)境保護(hù)1。同時，使用電磁爐也有利于減少火災(zāi)的發(fā)生。這是因為基于電磁感應(yīng)的原理，電磁爐自身是不會發(fā)熱的，只有使用鐵質(zhì)的鍋底才能產(chǎn)生熱量，所以假若在使用電磁爐做飯的過程中，手指不小心的碰到電磁爐，也不會有灼傷的危險。(2) 體積小、重量輕、使用方便電磁爐是全封閉的結(jié)構(gòu)，外面只有一只電源線。使用電磁爐沒

4、有場合的限制，只需要把電源線插到220V的插座上即可使用。電磁爐的用戶界面上有相應(yīng)的開關(guān)鍵和指示燈，操作比較簡單，而且電磁爐內(nèi)部有許多附加的保護(hù)電路，任何人都可輕松使用它。(3) 加熱的溫度可以隨意調(diào)節(jié)一般地說，電磁爐的輸入功率在200-2000W之間。與其他單一功率的廚房用具相比，可以依據(jù)煎、炒、炸、蒸、煮等選擇合適的功率，并且功率調(diào)節(jié)非常簡單。(4) 熱效率比較高且升溫比較快電磁爐是通過高頻電流經(jīng)過線圈產(chǎn)生變化的磁場，而變化的磁場在鐵質(zhì)的鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)，渦流產(chǎn)生大量的熱量使鐵質(zhì)鍋底快速發(fā)熱。在這個過程中，不存在熱量的損耗。一般的煤氣爐的熱效率為40，電爐為52而電磁爐為高達(dá)832

5、。有人根據(jù)現(xiàn)在的用電價格與煤氣的價格做過計算，使用電磁爐比用液化氣節(jié)省近三分之一。近年來，國內(nèi)對電磁爐的需求量十分大。它已成為中國市場上比較受歡迎的小家電產(chǎn)品之一。隨著環(huán)保意識和節(jié)能概念深入人心，電磁爐這種既環(huán)保又節(jié)能的廚房烹飪用具的市場潛力是巨大的。電磁爐正處于成長期。粗略地統(tǒng)計，目前國內(nèi)有1000多家廠家把電磁爐作為自己企業(yè)的重點發(fā)展方向，投入大量的資金開發(fā)更智能化的，功能更加齊全的電磁爐。1.2電磁爐的發(fā)展與趨勢早在1957年德國NEFF公司開始把電磁爐轉(zhuǎn)為民用。而后，在上世紀(jì)70年代美國也進(jìn)行電磁爐的開發(fā)。到了上世紀(jì)的80年代，在西方發(fā)達(dá)國家電磁爐的使用率在70%左右。而到了上世紀(jì)80

6、年代末，電磁爐才開始進(jìn)入國內(nèi)市場。雖然電磁爐在90年代初曾經(jīng)經(jīng)歷過一陣猛烈的旋風(fēng)，但是由于很多廠家急功近利，急于開發(fā)市場，而忽略了電磁爐的技術(shù)開發(fā)，片面以價格爭奪市場，導(dǎo)致電磁爐的質(zhì)量不穩(wěn)定，頻繁地招到消費者的投訴，終于在熱了一陣后走了下坡路4。直到上世末期，由于技術(shù)的進(jìn)步，眾多的家用電器的誕生，使電磁爐再次有了新的生機。就目前而言，我國的電磁爐市場比西方的發(fā)達(dá)國家至少晚了10年的時間3。.1.3 本課題的主要內(nèi)容本文設(shè)計的電磁爐是民用的小功率的廚房電氣設(shè)備。主要內(nèi)如下： (1)簡單介紹了研究電磁爐的背景，描述了國內(nèi)電磁爐的發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀，提出了電磁爐發(fā)展趨勢。(2) 感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)

7、的原理使電能轉(zhuǎn)變成熱能。電磁爐就是基于這個原理設(shè)計的。電磁爐加熱的原理：當(dāng)線圈中通過高頻電流時，線圈周圍產(chǎn)生高頻交變磁場，在高頻交變磁場的作用下，鐵質(zhì)鍋底中產(chǎn)生強大的渦流，鍋底迅速釋放出大量的熱量，達(dá)到加熱目的。(3)簡單介紹了電磁爐的可能出現(xiàn)的主要的故障和平時使用注意事項。第二章 電磁爐感應(yīng)加熱原理2.1概述1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，內(nèi)容為：當(dāng)一個回路中的電流變化時，它附近的另外一個閉合回路中就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。感應(yīng)加熱是法拉第電磁感應(yīng)定律的具體應(yīng)用。感應(yīng)加熱在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，例如渦流冶煉、淬火、焊接等等。在這些應(yīng)用中，可以非常方便地設(shè)定加熱參數(shù)，控制加熱效果。感應(yīng)加熱

8、有很多優(yōu)點：由于被加熱物體和加熱設(shè)備之間根本沒有電氣接觸，所以避免了許多電氣事故的發(fā)生；在很短的時間內(nèi)可以產(chǎn)生足夠大的能量，因而可以得到很高的能量密度。而如今，人們對高品質(zhì)、高效率、高安全性的家電產(chǎn)品的要求越來越高。采用感應(yīng)加熱原理的家電產(chǎn)品如電磁爐、電磁電飯煲、電磁熱水器等等以其安全、高效、快速、清潔、環(huán)保、節(jié)能等眾多優(yōu)點吸引了廣大的消費者。2.2感應(yīng)加熱基本工作原理627感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)的原理使電能轉(zhuǎn)變成熱能。感應(yīng)加熱的過程可簡單地描述為：根據(jù)安培定則，線圈中通過交變電流時周圍會產(chǎn)生交變的磁場，當(dāng)一個導(dǎo)體放入這個交變的磁場中時，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和集膚效應(yīng)，在導(dǎo)體的表面會產(chǎn)生感應(yīng)

9、電流（渦流），由于電流的熱效應(yīng)而產(chǎn)生熱量。感應(yīng)加熱的基本原理與變壓器類似。在一個金屬導(dǎo)體外面套上一個匝數(shù)為N1的線圈，如圖2-1所示，當(dāng)交變電流通入感應(yīng)線圈時，感應(yīng)圈內(nèi)就會產(chǎn)生交變磁通，使感應(yīng)圈中的工件受到電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電勢。圖2-1 感應(yīng)加熱原理2.3電磁爐感應(yīng)加熱系統(tǒng)現(xiàn)代先進(jìn)的半導(dǎo)體制造技術(shù)使得電力電子開關(guān)器件可以工作在越來越高的頻率，功能越來越強大，體積越來越小，成本越來越低。感應(yīng)加熱系統(tǒng)，曾經(jīng)只是應(yīng)用在航空、導(dǎo)彈等領(lǐng)域，現(xiàn)在也逐漸應(yīng)用到家電產(chǎn)品中去如電磁爐、電磁電飯煲、電磁熱水器等。2.3.1電磁爐的加熱原理電磁爐是利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換為熱能的工作原理。由整流電路將50/60

10、Hz的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓（AC-DC-AC、交流-直流-交流），再經(jīng)過控制電路將直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率為2035KHz的高頻電壓，高速變化的電流流過線圈產(chǎn)生高速變化的磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過金屬器皿底部金屬體內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)的小渦流，使器皿本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱器皿內(nèi)的東西，達(dá)到用戶使用的結(jié)果6。圖2-2電磁感應(yīng)加熱的基本過程圖2-2是電磁感應(yīng)加熱的基本過程，至少需要整流單元、功率開關(guān)管、功率開關(guān)管驅(qū)動控制單元、加熱線圈單元及鍋具等部件。電磁爐是運用高頻電磁感應(yīng)原理加熱。它將市電整流濾波后得到的脈動直流轉(zhuǎn)換為高頻電流，通過加熱線圈建立高頻磁場，磁力線經(jīng)線圈與金屬器皿底部構(gòu)成的磁回路穿透爐面作

11、用于鍋底，利用小電阻大電流的短路熱效應(yīng)產(chǎn)生熱量，在鍋底形成渦流而發(fā)熱，起到加熱器皿中的食物的作用。一般來講,器皿一般是用鋼質(zhì)、鐵質(zhì)材料來加熱，鋁、銅由于表面電阻率太小，而不易被加熱，陶瓷、木等又由于表面電阻率太大，使產(chǎn)生電流太小，所以也不易被加熱。2.3.2電磁爐主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)168電磁爐的主電路如圖2-3所示，市電經(jīng)橋式整流器變換為直流電，再經(jīng)電壓諧振變換器變換成頻率為2035kHz的交流電。電壓諧振變換器是低開關(guān)損耗的零電壓型（ZVS）變換器，功率開關(guān)管的開關(guān)動作由單片機控制，并通過驅(qū)動電路完成。圖2-3 電磁爐的主電路電磁爐的加熱線圈盤與負(fù)載鍋具可以看作是一個空心變壓器，次級負(fù)載具有等效

12、的電感和電阻，將次級的負(fù)載電阻和電感折合到初級，可以得到圖2-4所示的等效電路。其中R*是次級電阻反射到初級的等效負(fù)載電阻；L*是次級電感反射到初級并與初級電感L相疊加后的等效電感。圖2-4 電磁爐主電路等效電路第三章 電磁爐的設(shè)計方案3.1電磁爐的功能要求電磁爐實現(xiàn)的功能要求如下:電磁爐上電時，蜂鳴器響一聲，進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)。關(guān)機狀態(tài)下，沒有任何顯示，沒有加熱的脈沖，也沒有任何檢測、報警功能。此時按下開/關(guān)鍵，可以開機，要求實現(xiàn)以下具體功能。(1)加熱功能加熱火力分為6檔，由低到高分別為: 保溫、煎、煮、炸、炒。不同火力的檔位，輸出的功率是不同的。對應(yīng)的功率分別設(shè)為2000W，1800W，150

13、0W，1200W，900W,間歇。其中間歇檔為斷續(xù)加熱，即開3秒，停3秒。對應(yīng)的功率可根據(jù)用戶的需要再增加或減少。(2)定溫功能定溫溫度有6檔，由高到氏分別為240°C，210°C ，180°C ，140°C，100°C，60°C。溫度控制均為上、下限控制，每5秒鐘控制一次，若溫度高于上限則關(guān)斷加熱脈沖;若溫度低于下限則打開加熱脈沖，以最高火力檔加熱。定溫溫度檔數(shù)可根據(jù)用戶需要再增加或減少。(2)定時功能最高定時時間為120分鐘。開機后定時時間為120分鐘，按定時鍵可調(diào)整定時時間，定時時間以5分鐘為一檔遞增或遞減。定時時間到后，電磁爐

14、自動關(guān)機。(4)無鍋檢測當(dāng)爐臺上無鍋時，電磁爐可自動檢測，此時顯示全滅，每2秒蜂鳴器響一次，電源指示燈閃爍一次，持續(xù)30秒后(蜂鳴器響15次)，自動關(guān)機。若30秒內(nèi)，又將鍋放回爐臺上，則以原來的方式工作，無鍋檢測時間不計入定時時間。當(dāng)電磁爐處于關(guān)斷加熱脈沖時(如定溫溫度己超過上限)，無鍋檢測將失效。(5)報警功能當(dāng)開機時，微電腦不斷的檢測電磁爐的工作狀況，當(dāng)出現(xiàn)異常時，將發(fā)生報警。報警時，蜂鳴器響一次，發(fā)光二極管全亮，數(shù)碼管高位顯示E，低位顯示報警弓t，持續(xù)5秒后自動關(guān)機。報警號如下:1、欠壓、過壓報警當(dāng)市電電壓低于170V，或超過260V時報警，數(shù)碼管顯示El。2、IGBT超溫、IGBT傳感

15、器開路報警IGBT溫度過高或IGBT溫度傳感器開路報警。數(shù)碼管顯示EZ。當(dāng)環(huán)境溫度低于零下負(fù)30度時，將會誤判為傳感器開路報警。3、鍋底溫度超溫、傳感器斷路報警若鍋底溫度過高，或溫度傳感器斷路則報警，數(shù)碼管顯示E3。開機后，將延時一段時間，再進(jìn)行鍋底溫度傳感器斷路檢測。延時時間將據(jù)開機時的環(huán)境溫度(用IGBT溫度檢測通道)而變化，若環(huán)境溫度大于0度，則延時2分鐘;若環(huán)境溫度小于0度，則延時時間隨著環(huán)境溫度的降低而增加，最大延時時間為9分鐘。若無延時，當(dāng)環(huán)境溫度小于0度時，將會誤判為傳感器開路報警。4、負(fù)荷電流過大報警若負(fù)荷電流過大，則報警，數(shù)碼管顯示E4。5、風(fēng)扇工作異常檢測報警開機后，延時2

16、秒，再檢測風(fēng)扇工作電壓。當(dāng)風(fēng)扇受阻(如有異物進(jìn)入長住風(fēng)扇)，或風(fēng)扇電機線圈斷路，或匝間短路時報警，數(shù)碼管顯示ES。3.2電磁爐的按鍵和界面要求按照委托開發(fā)廠家海爾的要求，界面是LED數(shù)碼管顯示的。操作面板如3-1所示。圖3-1 操作面板Fig.3-1 Operation Panel按鍵說明如下：(1)本機具有 “開關(guān)”、“火鍋” 、“定溫” 、“童鎖”、“定時”5個按鍵和調(diào)大、調(diào)小用的指滑條。在圖3-1中，從左至右按鍵為“定溫”“定時”“滑動”“火力”“開關(guān)”“童鎖”。(2)開/關(guān)”鍵：用來開機、關(guān)機。(3)調(diào)節(jié)滑條：用于檔位的調(diào)整，向右滑動增加檔位，向左滑動時減小檔位，共6個檔位；也用于定時

17、時間的調(diào)節(jié)，向右滑動時，0-59增加循環(huán)調(diào)節(jié)分鐘，向左滑動時，0-3增加循環(huán)調(diào)節(jié)小時。(4)功能鍵：在待機狀態(tài)按下“火力”鍵，火力功能燈亮，進(jìn)入火力工作狀態(tài)；在待機狀態(tài)按下“定溫”鍵，定溫功能燈亮，進(jìn)入定溫工作狀態(tài)；“火力”“定溫”功能下可相互切換。(5)童鎖鍵：在非關(guān)機狀態(tài)下按“童鎖”鍵，童鎖功能燈亮，進(jìn)入童鎖狀態(tài)；在童鎖狀態(tài)按下只響應(yīng)開關(guān)鍵和童鎖鍵，其中開關(guān)鍵短按即可響應(yīng)，童鎖鍵需長按3S解鎖。(6)定時鍵：在“火力“或“定溫”狀態(tài)下按“定時”鍵，定時功能燈亮，進(jìn)入定時設(shè)定狀態(tài)；基本狀態(tài)說明如下：(1)上電狀態(tài)：插上電源，蜂鳴器響一長聲（約1 S），所有LED燈全亮（約1 S），然后進(jìn)入關(guān)

18、機狀態(tài)。(2)關(guān)機狀態(tài)： “開關(guān)”燈閃爍（1Hz），數(shù)碼管滅，其它LED燈熄滅。(3)待機狀態(tài)：“開關(guān)”燈亮，數(shù)碼管顯示“-”，其它LED燈熄滅。(3)定溫功能：在待機狀態(tài)下，按下“定溫”鍵，蜂鳴器響一聲，進(jìn)入定溫功能；定溫指示燈長亮，默認(rèn)定溫為第4檔，數(shù)碼管顯示 “180C ”，檔位LED顯示對應(yīng)火力檔 位（火力檔位LED共有18個燈，三個燈為一組，共6組，對應(yīng)6檔火力）。在定溫狀態(tài)下，按滑動鍵可進(jìn)行6檔溫度調(diào)節(jié)，最小可調(diào)到1檔，最大可調(diào)到6檔。在定溫狀態(tài)下按“開/關(guān)”可以關(guān)機。在定溫狀態(tài)下無按鍵操作時，2小時自動關(guān)機進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)。表3-1溫度表Table 3-1 檔位123456數(shù)碼管顯示

19、60100140180210240對應(yīng)功率W9009001200150018002000(4)火力功能：在待機狀態(tài)下，按下“火力”鍵，蜂鳴器響一聲，進(jìn)入火力功能；火力指示燈長亮，默認(rèn)火力為第6檔，數(shù)碼管顯示 “6 ” ，檔位LED顯示對應(yīng)火力檔 位。在火力狀態(tài)下，按滑動鍵可進(jìn)行6檔火力調(diào)節(jié)，最小可調(diào)到1檔，最大可調(diào)到6檔.在火力狀態(tài)下按“開/關(guān)”可以關(guān)機。在火力狀態(tài)下無按鍵操作時，2小時自動關(guān)機進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)。表3-2功率表檔位123456數(shù)碼管顯示123456功率范圍W間歇9001200150018002000(5)定時功能：在“火力”“定溫”功能時，按“定時”鍵，數(shù)碼管閃爍顯示定時時間，默認(rèn)

20、顯示定時時間為“00：00”,操作指滑鍵向右滑動時，調(diào)節(jié)分鐘循環(huán)加5，范圍為“00-59”；操作指滑鍵向左滑動時，調(diào)節(jié)小時循環(huán)加，范圍為“00-03”。當(dāng)定時時間設(shè)定為“00：00”時，閃爍10S后，取消定時，回到默認(rèn)功能時間2小時。其它定時間閃爍10S后確認(rèn)，顯示定時時間倒計時，定時時間到后關(guān)機。3.3設(shè)計方案電磁爐控制系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分。硬件部分是實現(xiàn)電磁爐上述功能的基礎(chǔ)，可以說是電磁爐的“肢體”;軟件部分則是完成電磁爐上述功能的關(guān)鍵，是設(shè)計的關(guān)鍵部分，也可以說是“靈魂。良好的軟件設(shè)計可以最大限度的發(fā)揮硬件資源的優(yōu)勢。所以，電磁爐控制系統(tǒng)的設(shè)計既要有合理的硬件資源，還要

21、有一套可靠的軟件系統(tǒng)作為支持。3.3.1硬件設(shè)計電磁爐主要是利用電磁感應(yīng)原理，電流經(jīng)過線盤產(chǎn)生變化磁場，磁場感應(yīng)到爐面上的鐵質(zhì)鍋具底部產(chǎn)生渦流，從而產(chǎn)生大量的熱能，直接令鍋具底部迅速發(fā)熱，進(jìn)而加熱鍋內(nèi)食物。電磁爐的感應(yīng)加熱原理如前所述，電磁爐硬件部分主要包括以下幾個方面:1)：整流部分(AC-DC)，包括三相不可控整流橋、LC濾波電路、電壓電流檢測電路等。2)：逆變部分（DC-AC)，包括大功率開關(guān)器件IGBT、IGBT的隔離驅(qū)動及過壓過流保護(hù)電路、緩沖電路等。3)：諧振槽路及負(fù)載電路部分，包括加熱線圈盤、鍋具等。4)：控制電路及保護(hù)電路電路，包括信號調(diào)理電路、溫度檢測電路、電源電路、檔位輸入

22、電路、顯示及故障報警電路、過溫、過壓、過流保護(hù)電路等。電磁爐的硬件組成框圖如圖3-2示。詳細(xì)的硬件設(shè)計將在第四章介紹。圖3-2電磁爐硬件構(gòu)成框圖Fig.3-2 Induction hardware structure diagram3.3.2軟件設(shè)計電磁爐的軟件部分采用模塊化程序設(shè)計思想。通過對電磁爐的各個功能進(jìn)行劃分，每個程序模塊完成相應(yīng)特定的功能。最后，將所有功能模塊連接在一起，完成整個控制系統(tǒng)程序的設(shè)計28。電磁爐的程序應(yīng)分為兩大部分：主程序和定時器中斷服務(wù)程序。主程序是電磁爐控制系統(tǒng)的總體程序，它負(fù)責(zé)整個控制系統(tǒng)中各個模塊程序的協(xié)調(diào)運行，是電磁爐控制系統(tǒng)的核心程序。主程序是循環(huán)執(zhí)行的，

23、主要實現(xiàn)那些需要實時處理的功能，如功率控制、定溫控制、無鍋檢測和報警等。定時器中斷服務(wù)程序是定時執(zhí)行的，主要是為主程序服務(wù)的，包括提供良好的人機界面，為主程序提供狀態(tài)轉(zhuǎn)換及定時數(shù)據(jù)，以及實現(xiàn)各種需要計時、定時控制的功能等等。為了使程序運行穩(wěn)定可靠，主程序與定時中斷服務(wù)程序應(yīng)遵循如下原則：(1) 主程序與定時中斷服務(wù)程序可以雙向傳送數(shù)據(jù)。但定時中斷服務(wù)程序提供數(shù)據(jù)給主程序，是為了協(xié)助主程序?qū)崿F(xiàn)電磁爐的某些功能。如程序在中斷中檢測到開機鍵按下，傳遞至主程序，主程序就進(jìn)行開機處理;主程序提供數(shù)據(jù)給后臺，是輔助性的，是為了更好地幫助自已實現(xiàn)電磁爐的功能服務(wù)的。(2) 由于中斷可能發(fā)生在主程序的任何地方

24、，定時中斷服務(wù)程序為主程序提供的數(shù)據(jù)隨時會改變，因此在一次主程序循環(huán)中，此數(shù)據(jù)最好只使用一次。(3) 在中斷服務(wù)程序中，也可以單獨實現(xiàn)一些需要周期性控制的功能。例如定時時鐘。第四章 電磁爐硬件電路設(shè)計4.1 交流電輸入部分市電220V經(jīng)接插件L1、N1接入電路。電路開始通電。由于電磁爐工作電流較大，接插件N1、L1和保險管兩端引腳焊接必須牢固，目的是避免接觸不良。電磁爐的保險絲是個保護(hù)裝置，在更換的過程中要選用同型號的更換。（過小電流不夠過、易熔斷。過大保護(hù)失去作用）。所以16A/250V的保險絲不能隨意改動或代換（更不能直接短路）。RZ1是壓敏電阻，作用是為了防止市電輸入電壓過高而損壞電磁爐

25、，其外型像瓷片電容（藍(lán)色）。壓敏電阻標(biāo)注一般為10D561K或10D471K，其最大允許使用電壓為300V（AC），當(dāng)電壓超出其范圍時，就會被炸裂。在維修過程中，更換時，要選合適的型號對號入座。L1、N1之間有電容C1，該電容既能防止電磁爐工作產(chǎn)生的高頻干擾脈沖竄入市電網(wǎng)干擾其他電器，又防止市電網(wǎng)的干擾脈沖竄入電磁爐電路影響其工作。該電容的容量通常為2uF5 uF。如圖4-1所示。圖4-1 交流輸入電路 Fig.4-1 AC input circuit4.2大電流整流濾波輸出部分220V的交流電引入后，需要經(jīng)過整流橋進(jìn)行整流。如圖4-2所示。BG1是個大電流高耐壓器件，其規(guī)格為20A800V。

26、當(dāng)其燒壞后，不能隨意用其它整流器代替。一定要用同型號或比它更大電流高耐壓的整流器（外觀、管腳、接口相同）替換。圖4-2 高壓整流濾波電路Fig.4-2 High-voltag rectifier filter circuitL1扼流圈、C4電容組成倒L型濾波電路7。作用是把整流出來的直流脈動成分濾去，使輸出波形更加平滑。當(dāng)C4、8uF/400V（DC）電容擊穿短路時，保險絲會燒斷，整流器也會因電流過大而燒壞。此電容容量變值時（變?。?，直流輸出300V電壓會明顯下降，當(dāng)C4沒有容量時，也會導(dǎo)致燒IGBT，維修時要特別注意。4.3線盤高頻振蕩電路在電磁爐電路中，開關(guān)管扮演著非常重要的角色。當(dāng)開關(guān)管

27、導(dǎo)通時，+300V經(jīng)加熱線圈、開關(guān)管以大電流給加熱線圈充電，電能轉(zhuǎn)化為加熱線圈中的電磁能。經(jīng)測試，此時加在開關(guān)管上的電壓約為十250V，工作電流在20A40A之間。如此大的工作電流，選擇合適的開關(guān)管才能安全穩(wěn)定地工作。一般說來普通的MOS場效應(yīng)管，雖然僅需微弱的驅(qū)動電壓即可工作，但工作在高電壓和大電流狀態(tài)時，因內(nèi)阻較大，管子發(fā)熱快，難以長時間工作；大功率達(dá)林頓管雖然可以在高電壓、大電流狀態(tài)下長時間工作，但需要較大的驅(qū)動電流。將場效應(yīng)管與大功率達(dá)林頓管有機地結(jié)合的IGBT管，將場效應(yīng)管作為推動管，大功率大功率管作為輸出管,在高電壓、大電流狀態(tài)下長期安全工作，并表現(xiàn)出極好的開關(guān)特性，輸出功率可達(dá)1

28、000W以上。因此電磁爐的開關(guān)選用IGBT管。圖4-3 是電磁爐高頻振蕩電路CN3、CN4（接上線盤）與C5、IGBT1組成一個高頻振蕩電路（振蕩頻率一般為20KHz 40KHz之間）。高頻交變電流是由線盤的電感量，與高頻諧振電容的容量決定的。因此線盤的電感量和電容的容量要根據(jù)功率來確定。當(dāng)IGBT擊穿后，要對其進(jìn)行檢測，C5容量變值都會導(dǎo)致IGBT燒壞（特別是電容短路）。IGBT是電磁爐的核心部件，采用西門子公司公司H20R1202（型號），其擊穿燒壞后維修一定要用同樣的型號更換（因為參數(shù)、溫升有些不同,可能會第二次出現(xiàn)故障）。R6是下拉電阻，DW1為限幅穩(wěn)壓管（二極管）作用是把驅(qū)動輸入限制

29、在0V18V之間。維修時，當(dāng)IGBT擊穿燒壞，也要對其進(jìn)行檢測，正常后才可以更換IGBT。R7為限流電阻.。圖4-3高頻振蕩電路 Fig.4-3 High-frequency oscillator circuit4.4電源電路22電磁爐的風(fēng)扇、IGBT的驅(qū)動電路、集成電路想要正常的工作就需要有一定的直流電壓提供能量。如圖4-4所示。圖4-4 直流電源電路 Fig.4-4 DC power supply circuit市電（交流220V）經(jīng)D1、D2整流。D6二次整流E1濾波后出來300V左右的高壓進(jìn)入U2的5、6、7、8腳。當(dāng)E2兩端電壓達(dá)到14.5V時（此電容是諧振電容），U2芯片開始工作，

30、場效應(yīng)管進(jìn)入開關(guān)狀態(tài)（場效應(yīng)在芯片內(nèi)部）。電路的穩(wěn)壓由U2的3腳（反饋輸入）內(nèi)接的控制電路與外接的穩(wěn)壓管DW2完成。C12是用于提高整流性能，以防高頻干擾。U2的1、2腳輸出19.5V的電壓（此電壓有高頻脈動成分）。經(jīng)過高頻變壓器的初級繞組后（為+5V準(zhǔn)備），L3、E5組成倒L型濾波電路（高頻脈動成分濾去）輸出相對平滑的直流電，為風(fēng)機供電。再由R13降壓E4、C10電容濾波輸出+18V比較平滑的直流電。為IGBT驅(qū)動供電。D8為鉗位二極管，把電位鉗制在0V以上。D7為保護(hù)二極管。R22為限流電阻。由于變壓器初級有高頻脈動成分，次級耦合也有高頻脈動成分。經(jīng)D11半波整流E3濾波出來8.5V的直流

31、電壓。進(jìn)入U3三端穩(wěn)壓集成輸入端。三端穩(wěn)壓集成內(nèi)部結(jié)構(gòu)（略）。在輸出端得到一個+5V的電壓。經(jīng)E6、C11濾波后為主芯片、保護(hù)電路、控制板供電。4.5 IGBT驅(qū)動電路26圖4-5 IGBT驅(qū)動電路 Fig.4-5 IGBT drive circuit驅(qū)動電路有兩個任務(wù)：一是對開關(guān)脈沖進(jìn)行激勵放大，充分激勵I(lǐng)GBT使之處于良好的導(dǎo)通狀態(tài)；而是為IGBT關(guān)斷提供反偏電壓，使IGBT能夠可靠的關(guān)斷。如圖4-5所示，在電路工作時（接上線盤）IC1的第3管腳發(fā)出一個脈沖信號控制Q4（在這里當(dāng)數(shù)字電路中的開關(guān)作用）。Q4導(dǎo)通（短暫）輸出低電平，來控制Q2。Q2基極因是低電平而截止，在集電極輸出高電平，來

32、控制Q1、Q3。Q1基極高電平，所以導(dǎo)通，18V通過了三極管進(jìn)入IGBT的G腳（控制腳）。Q3因為是PNP型三極管，導(dǎo)通與截止跟NPN型相反。所以Q3基極雖然是高電平。其輸出還是高電平。因IGBT的G極（控制極）有信號輸入，開始導(dǎo)通（但很快就截止了。因為是脈沖信號，輸入很快變?yōu)榈碗娖搅耍?。在線盤與C5之間產(chǎn)生了阻尼振蕩。經(jīng)同步電路分壓后，又有一個信號（稱為檢鍋信號）經(jīng)C30電容（因電容通高頻阻低頻特性）進(jìn)入Q2的基極。反復(fù)以上步驟。D5、D9是鉗位二極管。R8、R9上拉電阻。R41為下拉電阻。4.6控制電路4.6.1同步電路電磁爐工作時，IGBT快速交替地工作在截止與導(dǎo)通狀態(tài)之間。設(shè)定不同的火

33、力時，IGBT的截止與導(dǎo)通時間比例不同。在IGBT導(dǎo)通時，線盤中感應(yīng)電動勢的極性為CN3“”CN4“”。由于電感線圈中的電流不能突變，流過IGBT的C、E極間電流逐漸增大。當(dāng)電流增大至某一值時IGBT立即截止，以避免大電流擊穿IGBT。當(dāng)IGBT截止時，線盤中的感應(yīng)電動勢極性立即變?yōu)镃N3“”CN4 “”，線盤經(jīng)C5充電，接著C5對線盤放電。線盤與C5電容產(chǎn)生阻尼諧振，電磁能迅速轉(zhuǎn)化為熱能。加在IGBT的C、E極上的電壓非常高，在這個期間，要確保IGBT可靠截止。否則，高電壓形成的大電流必將損壞IGBT。按以上的情況，要使IGBT工作狀態(tài)與線盤的狀態(tài)保持協(xié)調(diào)，也就是說要IGBT導(dǎo)通與截止，跟線

34、盤狀態(tài)保持一致。那么，就要設(shè)計一種電路來完成這種任務(wù)，這種電路就是同步控制電路。如圖4-7所示。IGBT導(dǎo)通時，線盤兩端電壓極性CN3“”CN4 “”正電位（正電壓）。R3、R19、R17、R14分壓后得3.0V電壓到IC1的第19管腳，負(fù)電壓經(jīng)R4、R5、R32、R37、R15、R16、R24分壓后得2.85V電壓到IC1的第20管腳（以上是線盤沒有工作情況下電壓）。當(dāng)IGBT燒壞或沒有功率輸出情況下，R3、R19、R17、R14 、R4、R5、R32、R37、R15、R16、R24都要進(jìn)行檢測，查看是否開路或變值。R18再分個電壓1.03V出來進(jìn)入IC1的第18管腳。用來檢知線盤工作時的峰

35、值。C8為濾波電容。圖4-6同步電路Fig.4-6 Synchronization circuit4.6.2風(fēng)扇的驅(qū)動電路CPU控制FAN端口輸出高電平，使Q5三極管導(dǎo)通，18V電壓加在風(fēng)扇兩端經(jīng)過Q5到地，使風(fēng)扇運轉(zhuǎn)，當(dāng)FAN輸出低電平時，Q5截止，風(fēng)扇停止工作。如圖4-7所示。它的作用是排出爐內(nèi)熱氣：將IGBT及整流橋緊貼在散熱片上，利用風(fēng)扇運轉(zhuǎn)，通過電磁爐外殼上的進(jìn)、出風(fēng)口形成的氣流將散熱片上的熱及線盤等零件工作時所產(chǎn)生的熱，加熱鍋具輻射進(jìn)電磁爐內(nèi)的熱、以及其它器件所散出的熱排出爐外。降低爐內(nèi)的環(huán)境溫度，以穩(wěn)定電磁爐正常工作。CPU根據(jù)程序判斷發(fā)出控制命令。(1) 結(jié)合爐面?zhèn)鞲衅髋cIGB

36、T傳感器取到的AD值，控制風(fēng)扇工作。(2) 判斷是否開機，風(fēng)扇長轉(zhuǎn)。(3) 判斷是否有特殊要求控制風(fēng)扇工作圖4-7 風(fēng)扇驅(qū)動電路 Fig.4-7 Fan drive circuit4.7保護(hù)電路4.7.1電源電壓檢知電路市電（交流220V）經(jīng)D1、D2整流后由R29、R26、R10、R12分壓得到一個電壓進(jìn)入IC1的11腳ADC1進(jìn)行檢知。當(dāng)電壓變化（大于270V或低于140V）時，IC1就會關(guān)閉PWM，顯示故障。起到保護(hù)元器件的作用。如圖4-8所示。圖4-8電源電壓檢知電路 Fig.4-8 Power supply voltage detection circuit4.7.2電流檢知電路市電

37、（交流220V）經(jīng)過橋式整流電路，在經(jīng)過LC電路濾波，經(jīng)過小電阻RK1(15歐)引出大電流，經(jīng)過R2,VR1,R40,R44,R43分得電流進(jìn)入IC1的16腳ADC0進(jìn)行檢知。當(dāng)電流變化過低或過高時，IC1就會關(guān)閉PWM，顯示故障。起到保護(hù)元器件的作用。如圖4-9所示。圖4-9 電流檢知電路 Fig.4-9 Current detection circuit4.7.3爐面溫度與IGBT溫度檢知電路爐面?zhèn)鞲衅鳎籂t面加熱鍋具的溫度透過微晶玻璃板傳至緊貼在微晶玻璃板底部的傳感器，該傳感器的阻值變化直接反映了鍋具溫度的變化，傳感器與R27電阻分壓電壓的變化反映了傳感器的阻值變化，就反映出加熱鍋具的溫度

38、變化。如圖4-10右側(cè)所示。CPU通過檢測ADC6路值的變化作出如下的指令控制：(1) 定溫控制，控制加熱溫度點，恒定加熱物體溫度恒定在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。(2) 自動功能及火鍋控制，利用探測溫度及結(jié)合時間，控制鍋具內(nèi)部的溫度，達(dá)到最佳的烹煮效果。(3) 自動功能工作時，鍋具溫度是否高過設(shè)定溫度，立即停止工作，并關(guān)機。(4) 鍋具干燒時，立即停止工作，并關(guān)機。(5)傳感器開路或短路時，開機后發(fā)出不工作信號（開路需要1分鐘后再判斷），并報知故障信息。IGBT熱敏電阻：該熱敏電阻放在緊貼著IGBT的正面。用導(dǎo)熱硅脂涂在它們之間，并壓在PCB板上，IGBT產(chǎn)生的溫度直接傳到了熱敏電阻上，熱敏電阻與R2

39、8電阻分壓點的變化反映了熱敏電阻的阻值變化。直接反映出IGBT的溫度變化。圖4-10左側(cè)所示。CPU通過檢測ADC7路值的變化作出如下指令控制: (1) 當(dāng)探測到IGBT結(jié)溫>85時，根據(jù)當(dāng)前工作情況，升功率或降功率，或間隙加熱方式，讓IGBT結(jié)溫85。如果在不正常情況下溫升還繼續(xù)升高，高于110，則立即停止加熱，并報知信息或不報知信息，而是每4S檢測一下鍋具。待溫升下降到60又再次加熱，循環(huán)工作。(2) 熱敏電阻開路或短路時，開機后發(fā)出不工作信號，（開路需要1分鐘后再判斷），并報知故障信息。(3) 在關(guān)機狀態(tài)下，如果IGBT溫升高于55，CPU則控制風(fēng)扇一直工作，直到溫度小于45后停止

40、工作。第一次上電時不作判斷處理。圖4-10爐面溫度與IGBT溫度檢知電路Fig.4-10 Furnace surface temperature and the IGBT temperature detection circuit 4.8顯示板圖4-11 按鍵輸入電路 Fig.4-11 Key input circuit74HC165是一個8位并行輸入串行輸出的移位寄存器。當(dāng)引腳1 ()是低電平時，外部的開關(guān)狀態(tài)通過IC1存入寄存器中。當(dāng)引腳1 ()是高電平時，寄存器把這些數(shù)據(jù)移出送到單片機的PC3口。如圖4-11所示。圖4-12 數(shù)碼顯示電路 Fig.4-12 Digital display

41、 circuitTM1618 是一種帶鍵盤掃描接口的LED（發(fā)光二極管顯示器）驅(qū)動控制專用電路，內(nèi)部集成有MCU 數(shù)字接口、數(shù)據(jù)鎖存器、LED 高壓驅(qū)動、鍵盤掃描等電路。本文引用于LED的驅(qū)動。單片機將顯示的數(shù)據(jù)通過TM1618的1引腳DIO在時鐘上升沿輸入串行數(shù)據(jù)，從低位開始。SEG1-SEG8用于段輸出，Grid1-Grid7 用于位輸出。如圖4-12所示。第五章 電磁爐單片機軟件設(shè)計5.1主程序框架如圖5-1是電磁爐的主程序流程圖。完成上電初始化程序以后，便進(jìn)入主程序的循環(huán)，實際上主程序循環(huán)包括兩個部分即開機循環(huán)和關(guān)機循環(huán)。電磁爐一上電，便默認(rèn)為關(guān)機狀態(tài)，因此主程序進(jìn)入關(guān)機循環(huán)，然后不斷

42、的檢測是否有開機鍵按下。關(guān)機處理是一次性的，所以關(guān)機循環(huán)純粹地等待開機鍵的按下。在關(guān)機狀態(tài)下，按下開機鍵，主程序在完成開機初始化后，便進(jìn)入開機循環(huán)。在開機循環(huán)中，開機初始化是一次性的，程序既要檢測是否有關(guān)機鍵按下，又要進(jìn)行開機處理，開機處理則包括功率控制、定溫控制、無鍋檢測和報警等等，是電磁爐主要功能實現(xiàn)的地方。在開機狀態(tài)下，如果按下關(guān)機鍵，主程序則又返回到關(guān)機循環(huán)，再重復(fù)上述過程。圖5-1 主程序流程圖Fig.5-1 The main program flow chart從主程序框架流程圖中，可以看出只有一個控制信號即電磁爐是開機還是關(guān)機。在實際的編程過程中，可以設(shè)置一個開關(guān)機的標(biāo)志位pow

43、er-flag，開機為1，關(guān)機為0，這個信號可來自中斷(鍵盤)，也可來自主程序本身報警檢測，無鍋檢測)。主程序要保證在主程序循環(huán)一次的過程中，只使用了一次Power-flag信號，并且還需要保證在主程序循環(huán)的子程序中不再使用此標(biāo)志。5.1.1上電初始化上電初始化包括接口的初始化、測試鍵的檢測、鍵盤的顯示掃描初始化、定時器中斷的初始化、AD轉(zhuǎn)換的初始化。圖5-2是上電初始化的流程圖。延時600ms的軟件延時目的是等待電路狀態(tài)的穩(wěn)定，否則，一上電立刻按開/關(guān)鍵，有可能引起誤報警。圖5-2 上電初始化流程圖Fig.5-2 Power-on initialization flow chart5.1.2

44、關(guān)機處理關(guān)機信號Powflag可以來自于電磁爐上電、定時、鍵盤和報警檢測。關(guān)機狀態(tài)下有如下特征:(1) 顯示部分全部熄滅，這時只有開/關(guān)鍵有效。在中斷中可以實現(xiàn)這個功能。(2) 關(guān)斷控制線，PWM輸出關(guān)機的占空比。(3) 可以檢測到開機信號。(4) 關(guān)閉電風(fēng)扇。關(guān)閉條件是IGBT溫度在50度以下。在上述四個功能中，第一個功能在中斷中實現(xiàn)，后三個功能在主程序中實現(xiàn)。5.1.3 A/D轉(zhuǎn)換子程序圖5-5是AD轉(zhuǎn)換的流程。這里首先簡單介紹一下AD轉(zhuǎn)換在本程序的使用說明。(1) ADC值緩沖區(qū)的首地址為adc-fr，6個字節(jié)分別對應(yīng)存放著6個通道的ADC值，尋址方式為間接方式尋址。(2) ADC定時計

45、數(shù)器adc-tm。以1MS中斷計數(shù)，每10MS進(jìn)行一次AD轉(zhuǎn)換。(3) 累加和ade-sumh最大/最小值ade-max/adc-min為進(jìn)行中間計算的暫存器。(4) 使用通用寄存器:R0為計數(shù)通道數(shù)，R1為采樣次數(shù)。圖5-5 AD流程圖Fig.5-5 AD flow chart在AD轉(zhuǎn)換器中，在進(jìn)行通道切換后的第一次采樣時，因為內(nèi)部模擬開關(guān)的切換，將會對該通道外部的模擬信號帶來比較大的尖峰干擾，所以在編程采取以下措施:(1) 盡可能地減少通道切換的次數(shù)。6個通道的AD轉(zhuǎn)換，可以用兩種方法:第一種方法是一次采樣切換6個通道，采樣6次，最后一起計算AD轉(zhuǎn)換結(jié)果;第二方法是一個通道采樣6次，立即計

46、算該通道的AD轉(zhuǎn)換結(jié)果，再切換6個通道。前者通道的切換次數(shù)是30次，后者通道的切換次數(shù)是6次。顯然，第二種方法更適合本系統(tǒng)。但在一個ADC轉(zhuǎn)換的周期內(nèi)的平均值，通過第一種方法更能表現(xiàn)出來。(2) 在切換通道以后，先進(jìn)行一次假的采樣，再延時80µs重新采樣。(3) 為了盡可能地減小模擬信號線上電容對采樣造成的影響，應(yīng)該降低AD轉(zhuǎn)換的頻率。這里10ms ADC轉(zhuǎn)換一次。5.1.4報警檢測當(dāng)開機時，單片機不斷地檢測電磁爐的工作狀況。在有異常情況出現(xiàn)時，將發(fā)生相應(yīng)的報警。在電磁爐報警時，蜂鳴器響一次，發(fā)光二極管全部點亮，此時數(shù)碼管的高位顯示字母E，低位則顯示報警號。這種狀態(tài)持續(xù)5秒鐘后，電磁

47、爐將會自動關(guān)機。報警量如下：(1) 市電電壓的欠壓、過壓報警采用電阻分壓的方式經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換檢測市電電壓的變化。當(dāng)市電電壓超過260V或者低于150V時報警，電磁爐的數(shù)碼管顯示為E1。(2) IGBT超溫、IGBT傳感器開路報警IGBT上面緊貼一個熱敏電阻，經(jīng)單片機A/D轉(zhuǎn)換檢測IGBT的溫度。當(dāng)IGBT溫度過高或IGBT溫度傳感器開路時報警。數(shù)碼管顯示EZ。要注意的是當(dāng)環(huán)境溫度低于零下負(fù)30度時，將會誤判為傳感器開路報警。(3)鍋底溫度超溫、傳感器斷路報警 假若鍋底溫度偏高或著溫度傳感器斷路則會報警，電磁爐的數(shù)碼管顯示為E3。在開機后，延時一段時間，再對鍋底溫度傳感器進(jìn)行斷路檢測。延時時間將會

48、根據(jù)開機時的環(huán)境的溫度(用IGBT溫度檢測通道)而變化，假若環(huán)境溫度大于0度，則會延時2分鐘；假若環(huán)境溫度小于0度，延時時間將會隨著環(huán)境溫度降低而增加，最大的延時時間是9分鐘。假如沒有時間延時，當(dāng)環(huán)境溫度小于0度時，可能會誤判傳感器開路報警。因為環(huán)境溫度較低時，POT溫度檢測電壓值將是很低的。所以在剛開機就進(jìn)行鍋底溫度傳感器的斷路檢測是不對的，并且在環(huán)境溫度低于攝氏零下5度時，因為電磁爐會誤檢測到鍋底的溫度傳感器斷路，而不能啟動。.(4) 負(fù)荷電流過大報警若單片機檢測到的負(fù)荷電流值過大(CRU電壓=4.8V)，電磁爐則會報警，數(shù)碼管顯示為E4。(5) 風(fēng)扇工作異常報警因為功率管在工作時發(fā)熱，并

49、且加熱線圈在工作時也產(chǎn)生大量的熱量，電磁爐的內(nèi)部溫度一般都是很高，因此風(fēng)扇擔(dān)負(fù)著散熱的功能。一旦風(fēng)扇不能正常工作，整個電磁爐將會不能工作甚至有可能損壞，設(shè)置風(fēng)扇工作異常保護(hù)是必要的。在開機后，延時2秒種，檢測風(fēng)扇的工作電壓。當(dāng)風(fēng)扇受阻例如有異物進(jìn)入卡住風(fēng)扇或著風(fēng)扇電機的線圈斷路，再或者匝間短路時，電磁爐則會報警，數(shù)碼管顯示為E5。在程序中設(shè)置了如下的變量對其進(jìn)行報警檢測控制。(1) 報警標(biāo)志alm-flag。在開機初始化時報警標(biāo)志alm-flag被清除，當(dāng)連續(xù)有5次異常時被置位。此信號被傳入中斷，用來控制報警顯示以及報警顯示延時，具體見后面的定時器中斷。(2) alm-delay為報警延時計時

50、器。在報警標(biāo)志alm-flag被置位的同時，報警延時計時器被設(shè)置為25，在定時器中斷中，在alm-flag=l的條件下，每200ms減一，總共延時5秒，當(dāng)定時時間到信號被傳到本程序。(3) 報警計數(shù)器alm-cnt。在開機初始化及電磁爐運轉(zhuǎn)正常時，報警計數(shù)器alm-cnt被清除，有異常時加一，當(dāng)連續(xù)加至5時，就會產(chǎn)生報警。(4) 報警號alm-numb。它用于區(qū)分報警類型，此信號被傳入中斷后，就會有用報警顯示。5.1.6無鍋檢測當(dāng)電磁爐的爐臺上沒有鍋或者鍋具的直徑大小、材質(zhì)不符合要求時，電磁爐可以進(jìn)行自動檢測，此時顯示部分全滅，蜂鳴器每2秒響一次，并且電源的指示燈閃爍一次，時間持續(xù)30秒后，電

51、磁爐會自動關(guān)機。假若在30秒內(nèi)，又將鍋放回到爐臺上，則會以原來的方式繼續(xù)工作，需要說明的是無鍋檢測的時間不會計入定時時間。無鍋檢測的原理如下：在控制線路打開時，電磁爐的爐面上無鍋或者鍋具不是鐵鍋、直徑太小，電磁爐的負(fù)荷電流將會很小。也就是說，單片機檢測到的負(fù)荷電流值CRU將會很低。通過實驗可以測定一個無鍋檢測CRU的電壓臨界值約為0.8V。假若控制線打開時間在50ms以上時 (在剛打開控制線時，負(fù)荷電流以及CRU的電壓建立都需要一定的時間，所以必須延時50ms，否則電磁爐的爐臺上即使有鍋也會檢測不出來)，CRU的電壓小于此臨界值，則被認(rèn)為是無鍋，然后輸出無鍋檢測的PWM占空比，控制線被關(guān)斷。每

52、隔2秒鐘再打開控制線進(jìn)行一次檢測，假若CRU的電壓高于CRU臨界值，則被認(rèn)為有鍋，恢復(fù)到原來的工作狀態(tài);假若連續(xù)15次檢測到無鍋，電磁爐則會自動關(guān)機。在無鍋檢測時，按關(guān)機鍵，可以能關(guān)機。當(dāng)電磁爐的控制線處于關(guān)斷狀態(tài)時(例如定溫的溫度已經(jīng)超過上限)，應(yīng)該跳過無鍋檢測。5.1.7功率控制功率控制有兩個方面的含義：一方面是功率控制準(zhǔn)確性；另一方面是功率輸出穩(wěn)定性要達(dá)到要求。功率控制的準(zhǔn)確性，需要準(zhǔn)確測定單片機輸出占空比與輸出功率之間的對應(yīng)系。市電電壓的波動是影響電磁爐輸出的功率穩(wěn)定因素它們在設(shè)計的電磁爐中使用“乘法器原理”解決這個問題?！俺朔ㄆ髟怼眴纹瑱C輸出占空比不同的PWM信號，所形成的負(fù)荷電流

53、的大小是不同的，占空比越高，負(fù)荷電流就越大;占空比越低，負(fù)荷電流就越小11。用戶根據(jù)自已的需要會選擇不的火力，在市電的電壓相同的情況下，達(dá)到相應(yīng)的火力所需要的負(fù)荷電流是不同的;當(dāng)市電的電壓不同時，達(dá)到相同的火力所需要的負(fù)荷電流也是不同的。保持功率穩(wěn)定就是要保持電壓與電流的乘積不變，這就是恒功率控制21。為了達(dá)到恒功控制的目的，PWM輸出信號的占空比應(yīng)該由市電電壓和用戶所設(shè)的火力檔決定。用戶所需要的每一個火力檔都應(yīng)該有對應(yīng)的輸出功率，假設(shè)用戶要求達(dá)到的功率是P，市電電是V，所需要的電流大約是I=P/V。再通過該電流來確定PWM信號得占空比。5.1.9定溫控制定溫控制采用上、下限控制18。具體為：

54、溫度傳感器采用簡單的熱敏電阻電路，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換得到溫度的數(shù)字量表示。每一個設(shè)定的溫度都需要有一個上、下限，當(dāng)單片機檢測到的溫度超過設(shè)定的上限時，就會立刻關(guān)斷加熱脈沖，停止加熱；然而，隨著溫度的降低，當(dāng)單片機檢測到的溫度低于設(shè)定的下限時，就會立刻輸出加熱脈沖，繼續(xù)加熱。這種控制方式優(yōu)點是控制簡單，設(shè)計方便。5.2定時器中斷服務(wù)程序5.2.1總框架 (1) 中斷周期CKM001只有一個8位定時/計數(shù)器(TCC)，且可產(chǎn)生中斷。由第4腳(BZDR/TCC/PA)輸出，在電路中此信號可驅(qū)動蜂鳴器，本電路蜂鳴器的諧振頻率為1K，因此TMR必須250us溢出一次。由硬件電路可知，鍵盤顯示掃描必須在定時器中斷中進(jìn)行，因此必須使能定時器中斷，比較理想的是每過lms對鍵盤和顯示進(jìn)行一次掃描，可以定義一個計數(shù)器變量cnt，對TCC中斷次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，每計數(shù)到4個中斷，等于1ms的時間間隔，對鍵盤顯示掃描一次。(2) 現(xiàn)場保護(hù)由于定時器中斷可能