基于单片机的智能燃气灶控制系统设计
摘要：针对传统燃气灶存在不能防干烧、不能进行温度检测、不能进行火力自动调节等问题，设计了一种基于单片机控制的智能燃气灶，它通过单片机进行控制，由开关模块、测温模块、语音播报模块、火力控制模块和防空烧模块五个模块组成，能进行温度的检测，具有火力的手动和自动调节、防干烧和语音播报当前状态等功能，使灶具具有安全性、实用性和智能性。
关键词：单片机；智能燃气灶；控制系统；仿真
随着居民水平的日益提升， 燃气灶作为家庭主要的烹饪厨具已经走进了千家万户，但是目前市场上老式燃气灶的点火、火力大小调节等通过机械式的旋钮开关来实现， 存在着不能防干烧、不能进行温度检测、不能进行火力自动调节等问题。随着人们生活品质的提高，人们对灶具的的舒适性和安全性、智能性的要求就越来越高，开发出一种灵敏度高的点火开关，且点火迅速能自动控制火力大小，又安全、耐用方便的灶具就成为很多使用者的心声。而基于单片机的智能燃气灶就是基于此而设计的，它由开关模块、测温模块、语音播报模块、火力控制模块和防空烧模块五部分组成，它通过单片机进行控制，采用开关模块进行点火，通过测温模块进行温度检测，通过火力控制模块进行火力大小的手动或自动控制，并通过防干烧模块预防空烧隐患，保证了灶具的安全性，实现了灶具节能的要求。
1 基于单片机智能燃气灶的组成及工作原理
1.1 基于单片机智能燃气灶的组成
基于单片机的智能燃气灶由开关模块、测温模块、语音播报模块、火力控制模块和防空烧模块五部分组成，如图1 所示，开关模块的作用是实现点火和采用手动方式对燃气灶火力大小进行控制， 火力控制模块的作用是自动控制燃气燃烧时火力的大小，测温模块的作用是检测灶具上方如锅具等物体的温度，当锅具等物体的温度达到设定的温度值时， 通过火力控制模块自动控制火力大小，让锅具等始终保持在其设定的温度，语音播报模块可以实现语音播报当前燃气灶所处的状态，如温度的大小，火力等情况， 防空烧模块的作用是防止灶具上方没有锅具等情况进行干烧，从而达到安全的效果。
1.2 基于单片机智能燃气灶的工作原理
基于单片机智能燃气灶的工作原理是通过开关模块把燃气打开点火， 通过开关模块和火力控制模块实现火力大小的手动和自动控制，并通过测温模块进行温度的检测，把所检测的信号送给单片机，当到达设定温度时，单片机再通过火力控制模块进行火力调节，让锅具上的温度始终保持到设定的温度，并通过语音播报模块实现当前状态的播报。采用防干烧模块实现对锅具的自动检测，当开火之后发现无锅具时，燃气灶就会自动关闭，从而减少空烧现象，实现灶具智能化和节能的要求。
2 基于单片机智能燃气灶控制系统的硬件设计
2.1 开关部分的设计
开关的作用是实现燃气灶的开火、加火、减火，智能燃气灶与传统的燃气灶不同，它采用了三个开关，实现开火、加火、减火。通过开火开关，点燃燃气灶，当智能燃气灶处于工作状态，可以进行加火，到达到预设温度值时，火力就加不上去，火力就会降低，此时通过减火开关就可以进行减火。
2.2 测温模块的设计
测温模块是对燃气灶的工作温度进行调节设置，当温度值达到预设值时，火力就会减弱降低，其电路图如图2 所示：
2.3 语音播报电路设计
语音播报的作用是播报灶具当前所处的工作状态，当打开总开关时，电磁阀门打开，开火指示灯亮，它就会播报当前工作状态，例如：开火成功、当前的温度是多少度等。语音播报采用指示灯代替，当灯亮了就表示当前状态播报成功。
2.4 火力控制模块的设计
火力控制部分的作用是控制火力的大小，火力的大小可以通过加火和减火开关进行手动控制， 也可以通过火力控制部分进行自动控制。当打开燃气灶进行工作时，如燃气灶设置的温度值是240℃，当加火到240℃时，火力就会自动减小，让其保持这一恒定的问题。假如风把燃气灶吹灭了，此时燃气灶电磁阀门关闭，火力被关闭，LED 指示灯也将会熄灭，火力控制部分能对燃气灶起到一个很好的保护作用。在烹饪过程中，由于强风或其它特殊原因造成火苗被扑灭的情况时，智能燃气灶火力控制部分会及时切断气源，防置燃气泄露造成危险。而锅具温度过高会破坏锅内食物的营养，油炸过程中油温过高还会产生致癌物，智能燃气灶的火力控制部分可以很好地控制锅具中的温度，具有油温过热保护功能，当油温超过240℃的油温警戒线时，燃气灶会自动调节火力的大小，降低火力。火力控制电力图如3 所示：
图3 火力控制电力图
2.5 防空烧模块设计
2.5.1 防空烧原理
当智能燃气灶在开火之后会自动检测有无锅具， 开火达到一定时间如果一直没有放置锅具，燃气灶就会自动关闭，防止空烧隐患，让厨房更加智能化。
2.5.2 防空烧电路设计
用红外对管D1 和D3 来检测和发现燃气灶上面有没有锅具， 当打开开关时如果防干烧系统检测到燃气灶上面没有放置锅具，干烧检测系统就会立即关闭燃气灶系统火力，此时空烧指示灯LED 灯亮，就显示当前处于干烧的状态，起到防干烧的作用，智能燃气灶设计中的防空烧检测电路图如图4 所示：
3 基于单片机的智能燃气灶控制系统的软件设计
基于单片机基于单片机的智能燃气灶控制系统的控制流程图如图5 所示。
其部分的软件设计如下：
int voice
（void）{if （timer1==1）//如果
第一段定时时间到
{Play Snd_Auto（0,1）；}
if（timer2==1）
{Play Snd_Auto（1,1）；}
//调用播放程序，播放“烹煮
结束”
if（alarm1==1）//如果满足锅
体温度过高
{Play Snd_Auto（2,1）；}
//调用播放程序，播放“出现
干锅”
if（alarm2==1）//如果满足燃
气泄漏条件
{Play Snd_Auto（3,1）；} //调
用播放程序，播放“燃气泄漏”
*P_Watchdog_Clear =
0x0001；//清看门狗
}
void Play Snd_Auto （unsigned
int ui Snd Index,unsigned intuiDAC_Channel）
{
SACM_A2000_Initial（1）； //初始化语音播放，自动方式
SACM_A2000_Play（ui Snd Index,ui DAC_Channel,3）；
//播放语音
while（（SACM_A2000_Status（）& 0x0001）! = 0）
//判断当前是否在播放？
{
SACM_A2000_Service Loop（）； //服务程序
*P_Watchdog_Clear = 0x0001； }
SACM_A2000_Stop（）； //停止
}
4 基于单片机的智能燃气灶的仿真
基于单片机的智能燃气灶在进行试验时， 如果灶上没有重物时，电磁阀会自动关闭，脉冲点火器不工作。当把一个重物压在燃气灶上后，燃气灶会持续燃烧，当温度传感器检测到的温度达到设定值时，火力控制部分会自动控制火力，让火力会变小，只需要保持这个温度就可以了，当重物从燃气灶上拿下时，电磁阀自动关闭。
4.1 仿真过程
按下仿真控制演示按键， 此时整个智能燃气灶控制系统运行起来，当按下开火键时，燃气灶会点火，我们持续不断地给智能燃气灶加火， 当温度达到设定温度如240℃时， 火力控制部分会自动控制火力，让其火力自动变小，维持其设定温度。
4.2 仿真结果
在这次智能燃气灶设计的仿真中能实现数字显示、测温、火力控制、空烧检测、模拟语音的功能，正常运行，无任何异常情况。智能燃气灶总体结果仿真图如图6 所示，仿真基本能实现所有的结果，说明设计是符合要求的。
5 结束语
与传统的燃气灶不能防干烧、不能进行温度检测、不能进行火力自动调节等相比， 基于单片机的智能燃气灶具有以下的特点：能进行温度的检测；火力大小可以采用手动或自动调节；具有防干烧和语音播报当前状态等功能；具有安全性、实用性和智能性，满足了人民生活水平提高的需求。