SPMC65x单片机在电磁炉的应用

　　1 引言

　　电磁灶是应用电磁感应原理进行加热工作的，是现代家庭烹饪食物的先进电子炊具。它使用起来非常方便，可用来进行煮、炸、煎、蒸、炒等各种烹调操作。特点：效率高、体积小、重量轻、噪音小、省电节能、不污染环境、安全卫生，烹饪时加热均匀、能较好地保持食物的色、香、味和营养素，是实现厨房现代化不可缺少的新型电子炊具。电磁灶的功率一般在700--1800W左右。

　　电磁炉按感应线圈中的电流频率分为低频和高频两大类，相比较高频电磁灶受热效率高，比较省电。

　　按样式分类，可以分以下三种。

　　台式电磁炉：分为单头和双头两种，具有摆放方便、可移动性强等优点。因为价格低较受欢迎。

　　埋入式电磁炉：是将整个电磁炉放入橱柜面内，然后在台面上挖个洞，使灶面与橱柜台面成一个平面。业内专家认为这种安装方法只求美观，但不科学，很大一部分消费群体把电磁炉当做火锅，埋入式炒菜并不方便。

　　嵌入式电磁炉：可适应不同锅具的需要，不再对锅具有特殊要求。

　　本文主要介绍利用SPMC65P2404芯片来实现电磁炉的设计。SPMC65P2404是凌阳推出的一款工业控制8位单片机，具有很高的性价比，抗干扰能力强，非常适合应用于工业控制类、家电类产品的设计。使用SPMC65P2404设计的电磁炉具有如下性能：

　　六种加热模式：火锅、煎炸、炒菜、烧烤、蒸煮、烧焖；

　　一种自动工作模式：烧水；

　　最大720分钟的定时开机功能；

　　2小时自动关机保护功能；

　　小物件检测功能，对不合适的物件不进行加热；

　　系统采用过流、过压、超温等多种保护措施；

　　采用开关电源，使系统能够在180~250V的电压范围内正常工作；

　　系统设置了故障报警功能，方便故障查找及检修；

　　系统含有自检程序，方便生产测试。

　　2 芯片特性简介

　　SPMC65P2404是凌阳推出的8位工业控制单片机，最高工作频率为8MHz,工作电压2.5V~5V,有192字节的RAM和4K字节的OTP ROM,有23个可编程IO口，内置上/下拉电阻，8通道10位A/D转换器（100KHz），SPMC65P2404其他特性包括：

　　◆凌阳科技8位单片机

　　☉182条指令

　　☉11种寻址模式

　　☉支持位操作（Set,Clear,Inverse,Test）

　　◆2个8位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）

　　☉普通的定时/计数器

　　☉具有8位捕获功能

　　☉具有8位比较功能

　　◆2个16位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）

　　☉普通的定时/计数器

　　☉具有8或16位捕获功能

　　☉具有16位比较功能

　　☉12位PWM输出

　　◆中断方式

　　☉支持IRQ和NMI中断

　　☉4种外部中断

　　☉11种内部中断

　　◆5种复位功能：上电复位、低电压复位、看门狗复位、外部复位及错误地址复位

　　◆支持3种时钟电路：晶体振荡器、RC振荡、外部信号

　　◆2种低功耗模式：Halt模式和Stop模式

　　◆低电压监测（LVD）功能

　　◆一个蜂鸣器驱动输出口

　　◆具有SPI总线

　　利用SPMC65P2404的这些资源，能够份方便的实现电磁炉的功能。

　　3 电磁炉加热原理

　　电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。

　　电磁炉加热原理如图3-1所示，灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板（结晶玻璃），台面下边装有高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅。

　　其工作过程如下：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源。

　　4 电磁炉设计要求

　　电磁炉作为一种普遍的家用产品，除了要具有基本的加热功能外，它的安全性能及稳定性能是设计的关键。

　　电磁炉设有多种保护装置，包括小物件检测、过热自动停机保护、过压或欠压自动停机保护、空烧自动停止加热保护、2小时断电保护、1~2分钟自动停机保护以及声光报警显示等。

　　综合起来，电磁炉可由下述技术特性参数考核：

　　（1）自身保护特性。输出开关管是电磁炉的关键元件，工作于高电压、大功率状态，受成本和器件参数限制，设计时不可能有很大的富裕量，故在工作过程中，若电源电压过高、工作状态切换时产生瞬间冲击、电流增大、机内温升过高、铁锅挪离灶板或空载，开关管都可能损坏。因此，应保证过压、过流、过温、锅检测等保护装置正常；

（2）锅底温度控制特征。锅底发热直接传至灶板（陶瓷玻璃），灶板是导热材料，故