【文章內(nèi)容簡介】 輸出E1 +E2E3 A B C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 11 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 11 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 11 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 11 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 11 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 11 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 11 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 11 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 如選用共陰極數(shù)碼管，則 74LS138 與 LED 接口方法如圖 所示。圖 74LS138 與 LED 連接 電磁爐無鍋檢測模塊無鍋檢測電路的任務(wù)是檢查電磁爐上是否有鍋，若放有合適的鍋，便進行連續(xù)加熱工作或者保溫工作；若沒有鍋，便停止加熱并發(fā)出無鍋報警，提示用戶現(xiàn)在無鍋，以便做相應(yīng)處理；如果在無鍋報警中途有鍋放上去了，則繼續(xù)加熱工作。如圖 所示，本系統(tǒng)檢鍋模塊通過電流檢測電路來實現(xiàn)，檢測原理 [3][8]：R17分壓，DC10 構(gòu)成一個濾波電路，LM339 作為電壓比較器；當(dāng) LM339 的 7邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)10腳電壓高于 6 腳時，輸出一個高電平，可通過測定一個無鍋檢測電壓臨界值()，若當(dāng)系統(tǒng)啟動 50ms 以上時，電壓小于此臨界值，則認為是無鍋，若無鍋，則從電磁爐工作原理上進行解釋，即認為是內(nèi)部加熱線圈沒有負載，也就沒有功耗，所以主回路只有很小的輸入電流，取樣電壓也很低，即單片機檢測到的電壓將很低。系統(tǒng)自動報警，關(guān)斷控制線；若電壓高于臨界值，則認為有鍋，恢復(fù)原來的工作狀態(tài)；無鍋檢測時，按關(guān)機鍵，仍能關(guān)機。無鍋檢測電路設(shè)計如圖 。TO 喇 叭TR2TRAN2P2S C9R2 +5V20V交流D41N4148R17 C1 76 1312U6:ALM39Q22N2369+5V+5VC10 R1825k電 流 互 感 器 圖 無鍋檢測電路圖 定時控制模塊電路包括信號發(fā)生器、時間顯示電路、按鍵電路以及指示電路等幾部分。按鍵功能說明：K1：用來設(shè)置定時時間的小時，設(shè)置小時每按一下，時鐘加一。K2：設(shè)置定時的分鐘，每按一下，分鐘加一。K3：定時設(shè)定確認鍵，設(shè)置完后按一下 K3 確認并退出。顯示會自動從00：00 開始計時。K4：定時設(shè)置，起始時間為 00：00；設(shè)置首先按一下 K4，然后按其他鍵設(shè)置定時時間。時鐘電路設(shè)計，原理圖中的 CC2 電容起著系統(tǒng)時鐘頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用，因此，在本定時模塊中 CC2 選擇 30 pF，晶振頻率為 12MHz。其電路設(shè)計如圖 。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)11 圖 定時控制電路圖定時指示可以有聲或光兩種形式，本系統(tǒng)采用聲音指示。關(guān)鍵元件是揚聲器，揚聲器有無源和有源兩種，前者需要輸入聲音頻率信號才能正常發(fā)聲，后者則只需外加適當(dāng)直流電源電壓即可，元件內(nèi)部已封裝了音頻振蕩電路，在得電狀態(tài)下即起振發(fā)聲。市場上的有源揚聲器分為 3V、5V、6V 等系列，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需要。定時電路是用比較器來比較計時系統(tǒng)和定時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)，如果計時系統(tǒng)和定時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)相同，則發(fā)出一個脈沖信號，再和一個高頻信號混合，送到放大電路驅(qū)動揚聲器發(fā)聲，從而實現(xiàn)定時報警的功能。本次設(shè)計的定時時間可達到 24 小時，用戶可根據(jù)自己的意愿任意設(shè)置定時的時間，當(dāng)定時時間到時，系統(tǒng)會自動報警以提示用戶進行相應(yīng)的操作。若定時時間還沒到，而用戶又想要中止時，則可通過面板上的相應(yīng)按鍵進行中斷。 功率控制模塊本設(shè)計的功率控制是基于控制 PWM 占空比來實現(xiàn)的，模塊主要由單片機和ADC0808 組成。根據(jù)電源電壓 （市電壓）利用相關(guān)公式并通過調(diào)節(jié) RV1 的大小邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)12來實現(xiàn)功率控制。結(jié)合實際，功率的測量用戶設(shè)定的 5 檔炒、炸、煮、煎、保溫火力所對的功率分別為 1600W、1400W 、1200W、1100W、800W 。設(shè)計預(yù)先實現(xiàn)以下幾個步驟：(1) 控制公式 [4]要根據(jù)所設(shè)定的功率及當(dāng)時所測市電電壓，來確定要輸出的占空比，將 I=P/V代入上式，得:占空比=P/ ()為了便于計算機處理，將占空比表示為 PWM/128，128 為一個 PWM 信號周期計數(shù)值，32us 為一個周期；功率 P 表示為 Ptab10，P tab 為火力檔功率查表值，由高至低分別為 160(A0H)、140(8CH)、120(78H)、110(6EH)、80(50H)；將 V 的測量解析式代入，得：PWM=128Ptab/VOLADC－28 ()市電電壓值與 ADC 轉(zhuǎn)換值的近似解析公式：V=VOL220/=VOLADCVOLADC ()VOLADC 為 VOL 電壓 ADC 值。比較電壓 VCMP 與負荷電流的關(guān)系。比較電壓 VCMP 的大小可以直接控制負荷電流，PWM 信號正是通過控制VCMP 來達到控制負荷電流的目的。根據(jù)電路圖可得出它們之間的關(guān)系為：VCMP=5(1+20占空比)/21，它是線性且單調(diào)的，每一個 PWM 占空比都可以得到唯一的一個 VCMP 。因此，只要得到比較電壓 VCMP 與負荷電流的關(guān)系，就可以得到 PWM 占空比與負荷電流的關(guān)系。本設(shè)計通過調(diào)整可變電阻來改變 PWM占空比，用 PWM 信號來控制負荷電流，從而達到控制功率的目的。(2) 功率調(diào)節(jié)與控制如電路圖 所示，市電的交流電源經(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 20—40KHz 的交流電。橋式整流器 BR1（見電源電路）的將市電的工頻電源變換為單向脈動的直流電，通過加熱線圈 L二極管 D5D9和功率管 Q3Q10 等構(gòu)成電壓諧振變換器。二極管 DD9 的作用是為部分諧振電流提供通路，保護功率開關(guān)管。功率管是電壓諧振變換器的主開關(guān)。Q3Q6 將PWM（PWM 信號由單片機 C51 的 口輸出）進行信號放大， Q7Q9 相當(dāng)于一個功率開關(guān)（用 Q 表示） 。當(dāng)主開關(guān) Q 導(dǎo)通時，使直流電壓加在 L1 上，L1邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)13中的電流由開始按指數(shù)規(guī)律上升，通過 Ll 向負載傳輸能量， L1 發(fā)熱，同時，Ll 中也儲存能量。當(dāng)主開關(guān) Q 關(guān)斷后，Ll 中的能量向 Cl 中轉(zhuǎn)移而發(fā)生諧振。通過調(diào)節(jié)RV1 轉(zhuǎn)軸或滑柄，改變動觸點在電阻體上的位置，則改變了動觸點與任一個固定端之間的電阻值，來確定要輸出的 PWM 占空比 [5]。最后用軟件具體實現(xiàn)時，是用PWM 信號來控制負荷電流，即可自由調(diào)節(jié)和控制功率。由 PWM 信號得到的比較電壓恒定，而電流負反饋信號隨輸出功率變化。當(dāng)輸出功率大于設(shè)定功率時，得到低電平的控制電平，輸出窄脈沖；當(dāng)輸出功率小于設(shè)定功率時，得到高電平的控制電平，輸出寬脈沖。這樣，就達到了按設(shè)定的功率穩(wěn)定輸出的目的。功率控制電路設(shè)計如圖 ：20(+)接C51的P20()R23k R21680 Q102N2369Q32N2369R232k R241kR2517D51N4148D61N4148Q52N2369 Q42N2369Q62N2369Q72N2369Q82N2369 Q92N2369D71N4148R2720D91N4148R2818k C135uF+C91nF20V交流經(jīng)整流管輸出的電壓加 熱 線 圈 圖 功率控制電路圖 溫度自動控制模塊溫度控制模塊包括定溫設(shè)置即電磁爐保溫，調(diào)溫和上、下限控制。定溫設(shè)置通過調(diào)節(jié)電位器（RV1）的“↑” 、 “↓”進行設(shè)置定溫的大小，按一下“↑”即溫度值加 1，按一下“↓”即溫度值下降 1。本系統(tǒng)可以在溫度限制范圍內(nèi)無限級選擇要設(shè)置的溫度大小，設(shè)定后，系統(tǒng)自動處于保溫狀態(tài)。調(diào)溫時，同樣可以通過調(diào)節(jié)RV1 的兩個鍵改變 RV1 電阻大小，經(jīng) A/D0808 轉(zhuǎn)換后輸出溫度 [5]，溫度變化為每級 2～3 度。溫度上、下限控制：若溫度高于上限或低于下限則自動報警，同時超溫警示燈亮。本次設(shè)計溫度上限為 250 度，下限為 70 度。當(dāng)溫度達到 250 度或低于 70 度邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)14時，峰鳴器會自動發(fā)出“B——”的報警聲，同時超溫(紅)燈亮。溫度控制電路設(shè)計如圖 。圖 溫度控制電路圖 顯示模塊本次設(shè)計顯示分為數(shù)碼管顯示和 LED 燈顯示。數(shù)碼管顯示主要有定時顯示和溫度顯示，采用了 8 位數(shù)碼管 [6]和一個常用的 38 譯碼器 74LS138 實現(xiàn)系統(tǒng)定時時間和溫度的數(shù)據(jù)顯示。在 8 位 LED 顯示時，為了簡化電路，降低成本，采用動態(tài)顯示的方式，8 個 LED 顯示器共用一個 8 位的 I/O，8 位 LED 數(shù)碼管的位選線分別由相應(yīng)的 ～ 控制， 由 74LS138 的輸出口 A、B、C 輸入經(jīng)譯碼器譯碼輸出端 Y0～Y7 輸出，然后依次輸入到數(shù)碼管的位選 8～1 口。而將其相應(yīng)的段選線由 ～ 依次輸入至數(shù)碼管的 A～DP。系統(tǒng)中的數(shù)碼管集時間顯示和溫度顯示于一體，不但減少元器件的數(shù)量，降低設(shè)計成本，而且用戶可更直觀的運用顯示功能，使用更方便，實現(xiàn)產(chǎn)品人性化設(shè)計。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)15LED 燈顯示主要有無鍋指示，超溫指示和系統(tǒng)工作正常指示。如圖 中所示，D1 為無鍋指示燈，當(dāng)系統(tǒng)檢測到無鍋時，D1 燈亮；D2 為正常指示燈，當(dāng)系統(tǒng)工作正常時，D2 亮；D3 為超溫指示燈，當(dāng)系統(tǒng)溫度值大于 250 或小于 70 時，D3 亮。顯示電路如圖 ： 圖 顯示電路圖(1) 顯示時間：譯碼顯示電路將“時” 、 “分”計數(shù)器的輸出狀態(tài)七段顯示譯碼器譯碼，通過8 位 LED 七段顯示器高四位分別顯示時間的時十位、時個位、分十位、分個位。校時電路時用來對“時” 、 “分” 顯示數(shù)字進行校對調(diào)整的。當(dāng)電磁爐開機時，顯示 00：00，若要定時，則通過按鍵進行相應(yīng)的設(shè)置：按一下 K4，進入定時設(shè)置，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的時間，設(shè)置退出時顯示從 00：00 開始計時的時間；按一下KK2 分別顯示時間分、時的變化。(2) 顯示溫度：溫度由 8 位數(shù)碼管的低四位顯示（注：本系統(tǒng)中溫度顯示只用到數(shù)碼管的低 3位，分別顯示溫度百、十、個位） 。溫度顯示的范圍為：0～255。通過調(diào)節(jié)可變電阻的大小來調(diào)節(jié)溫度的高低，并由數(shù)碼管顯示具體溫度數(shù)據(jù)。根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)合邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)16電磁爐工作的實際情況，本設(shè)計另設(shè)置了報警上下限，即上限為 250，下限為 70。用一個 LED 可顯示達到溫度上下限，當(dāng)達到溫度上或下限時，該警示燈亮。 保護電路在實際生活中，受多種因素的影響往往會出現(xiàn)市電過壓、欠壓現(xiàn)象，因此，作為一種家用烹飪電器，其具有相應(yīng)的保護功能。如圖 所示，其中RV2， LM324 的 3 腳和外圍組件組成欠壓保護電路 [7][9]。其中RV3， LM324 的 7 腳和外圍組件組成過壓保護電路。電阻 R5 ~ R8 為比較器提供基準(zhǔn)電壓， RRR R1R1R16 為分壓電阻，VDl、VD2 為耦合二極管。電源電壓正常時，RV2 輸出電壓使 LM324 的 2 腳電位大于 3 腳電位，其 1腳輸出低電平，單片機判斷電源電壓正常。當(dāng)電源電壓低于 160V 時，RPl 輸出電壓使 LM324 的 2 腳電位小于 3 腳電位，其 1 腳輸出高電平，經(jīng)VDR12 、 R16 分壓送入單片機進行欠壓判斷控制。電源電壓正常時，RV3 輸出電壓使 LM324 的 5 腳電位大于 6 腳電位，其 7 腳輸出低電平，單片機判斷電源電壓正常。當(dāng)電源電壓高于 245V 時，RV3 輸出電壓使 LM324 的 5 腳電位小于6 腳電位，其 7 腳輸出高電平，經(jīng) VDR12 、 R16 分壓送入單片機進行過壓判斷控制。to 89C51的 VC20(+)20() C201nFR410kR610kR1410kR710k R810kR110kR310kR910kR510kR1310k R1010kR1610kR510kVD11N401VD21N401R1210k32 141U1:ALM32456 741U1:BLM32452%RV310K59%RV210K電壓來自電源 電路整流橋圖 保護電路圖過熱檢測和保護可參照溫度控制模塊，當(dāng)系統(tǒng)溫度高于預(yù)定值時，系統(tǒng)自動報警并作相應(yīng)的處理。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)17 按鍵模塊按鍵設(shè)計如圖 所示，GK1K2K3K4TO ADC080852%RV11k分 確 定時 定 時 圖 按鍵設(shè)計圖 其中按鍵功能為：K4：定時設(shè)置，起始時間為 00：00，設(shè)置首先按一下 K4，然后按其他鍵設(shè)置定時時間；K1：用來設(shè)置定時時間的時，設(shè)置小時每按一下，時鐘加一； K2：設(shè)置定時的分鐘，每按一下，分鐘加一； K3：定時設(shè)定確認鍵，設(shè)置完后按一下K3 確認并退出。RV1 的 “↑” 、 “↓”鍵分別控制 RV1 阻