CMS79F13x智能电饭煲方案｜CMS79F136选型、硬件设计、控制流程与核心代码全解析（附原厂资料对照）

1. 项目需求与整体方案

本案例面向常见的加热盘式智能电饭煲。整机由低压控制板、底盘加热盘、底盘NTC、上盖NTC、LED显示与按键板、蜂鸣器、过零检测电路以及可控硅功率回路组成。MCU不直接驱动市电负载，而是通过光耦隔离控制双向可控硅。

控制目标不只是“加热到某个温度”，而是按照预热、沸腾识别、吸水焖煮、收水和保温等阶段调整功率，同时连续检查传感器、升温速度、过温、电源和过零信号。任何故障都先关闭加热，再更新显示和蜂鸣器。

2. 主控选型与资源分配

根据CMS79F13x用户手册V1.1.4，系列器件采用8位RISC内核，最高16MHz，提供8K×16程序存储器、344B RAM、128B程序EEPROM、3个定时器、12位ADC、5路10位PWM、2路USART和8档LVD。CMS79F133为SOP16，CMS79F136为SOP20。

本方案选择CMS79F136，是因为直驱四位LED需要较多段选和位选管脚。若使用外部显示驱动芯片，或产品只保留少量指示灯，CMS79F133也能覆盖温度采样、过零、加热和按键功能。

3. 硬件方案设计

硬件系统工程图

关键电路原理图

3.1 电源与安全边界

控制板使用隔离5V电源。MCU低压地与市电功率侧通过光耦隔离，加热回路配置保险丝、温度保险器和独立机械温控保护。PCB按市电标准保留爬电距离和电气间隙，功率器件根据加热盘电流、浪涌、散热和dv/dt选型。

3.2 双路NTC测温

底盘NTC接AN1，上盖NTC接AN2，均使用电阻分压和RC低通滤波。ADC参考选择VDD时，NTC分压和ADC参考随同一电源变化，可减小供电波动对比值测量的影响。软件每100ms采样，多次排序取中值，再通过查表和线性插值换算温度。

3.3 过零检测与加热控制

交流过零信号经过双向输入光耦和整形电路后送入RA0/INT0。RA4通过光耦驱动双向可控硅。控制器把0-1000‰的功率请求转换为多个半周中的导通比例，并只在过零附近安排门极脉冲，从而降低开关冲击和电磁干扰。

3.4 显示、按键与蜂鸣器

四位LED采用动态扫描；按键使用电阻梯形网络接AN3，以一个ADC管脚识别多个按键；无源蜂鸣器接RC1/PWM1，通过改变PWM频率输出不同提示音。若产品改用段式LCD，可按手册配置LCD COM功能并重新分配显示管脚。

3.5 EEPROM与LVD

菜单、口感和预约参数采用双副本保存，每份包含魔数、版本号、递增序号、数据和CRC8。只有参数稳定改变后才写入，避免频繁擦写。LVD设为3.3V门限；检测到低压后立即关闭加热并禁止新的EEPROM写操作，而不是等到真正掉电时才仓促保存。

3.6 主要电子元器件物料表（BOM）

下表对应图3和图4，用于控制板打样及成本评估。数量按单块控制板估算；加热盘、温度保险器、线束和结构件需结合整机功率、安装方式及认证要求确定。

4. 软件架构与烹饪流程

软件使用固定节拍调度，不在主循环中堆积阻塞延时：1ms任务刷新显示，10ms任务扫描按键，100ms任务采样温度并运行控制算法，1s任务处理阶段计时和界面更新。过零中断只累计功率并启动短门极脉冲。

启动流程

1. 首先把加热控制脚设为关闭状态。
2. 初始化时钟、GPIO、定时器、ADC、PWM、LVD和显示。
3. 检查复位原因、双路NTC和过零输入。
4. 读取EEPROM双副本，选择CRC正确且序号更新的一份。
5. 自检通过后进入待机；异常则锁定加热并显示故障码。

烹饪状态机

具体温度阈值和阶段时间必须按内胆材质、加热盘功率、NTC B值、安装热阻、米水比例、海拔与目标口感进行整机标定，不能直接从通用文章复制到量产程序。

5. 核心代码

代码根据V1.1.4手册的寄存器名称和位定义独立整理，用于体现实现方法。中断向量、位定义、延时函数和端口宏需要与CMS IDE官方工程头文件对接。

5.1 12位ADC读取

#define ADC_GO              0x02u
#define ADC_ON              0x01u
#define ADC_CLK_FSYS_DIV32  0x80u

static unsigned int adc_read12(unsigned char channel)
{
    unsigned char adcon1 = ADCON1 & 0x3Fu; /* ADFM=0，12位左对齐 */

    if (channel & 0x10u) adcon1 |= 0x40u;  /* CHS4 */
    ADCON1 = adcon1;
    ADCON0 = ADC_CLK_FSYS_DIV32 |
             ((channel & 0x0Fu) << 2) | ADC_ON;

    delay_us(20);                  /* 按NTC分压源阻抗验证采集时间 */
    ADCON0 |= ADC_GO;
    while (ADCON0 & ADC_GO) { }

    return ((unsigned int)ADRESH << 4) |
           ((unsigned int)ADRESL >> 4);
}

5.2 过零整周波调功

static volatile unsigned int heat_request_permille;
static volatile unsigned int burst_accumulator;
static volatile bit system_fault;

void zero_cross_isr(void)
{
    HEAT_GATE = 0;

    if (system_fault || (LVDCON & 0x80u)) return;

    burst_accumulator += heat_request_permille;
    if (burst_accumulator >= 1000u) {
        burst_accumulator -= 1000u;
        schedule_triac_gate_pulse_us(200u);
    }
}

5.3 双NTC与状态机

void control_task_100ms(void)
{
    unsigned int pan_adc = adc_median_filter(1u);
    unsigned int lid_adc = adc_median_filter(2u);
    signed int pan_c10, lid_c10;

    if (ntc_is_open_or_short(pan_adc) ||
        ntc_is_open_or_short(lid_adc)) {
        fault_enter(FAULT_SENSOR);
        return;
    }

    pan_c10 = ntc_table_to_c10(pan_adc);
    lid_c10 = ntc_table_to_c10(lid_adc);

    /* 示例保护值，量产前必须按整机热结构标定。 */
    if (pan_c10 >= 1350 || lid_c10 >= 1200) {
        fault_enter(FAULT_OVER_TEMPERATURE);
        return;
    }

    switch (cook_state) {
    case PREHEAT:
        heat_request_permille = 1000u;
        if (boiling_detected(pan_c10, lid_c10)) cook_state = ABSORB;
        break;
    case ABSORB:
        heat_request_permille = heat_pi_control(980, pan_c10);
        break;
    case KEEP_WARM:
        heat_request_permille = heat_pi_control(720, pan_c10);
        break;
    default:
        heat_request_permille = 0u;
        break;
    }
}

5.4 LVD与EEPROM写入

#define LVD_LOW_FLAG  0x80u
#define EE_WRERR      0x08u
#define EE_WREN       0x04u
#define EE_WR         0x02u

bit eeprom_write_byte(unsigned char addr, unsigned char data)
{
    unsigned char irq_state;

    if (LVDCON & LVD_LOW_FLAG) return 0;

    EEADR = addr;
    EEDAT = data;
    EECON1 = 0x30u;       /* EETIME=10ms，EEPGD=0 */
    EECON1 |= EE_WREN;
    CLRWDT();

    irq_state = irq_save_and_disable();
    EECON2 = 0x55u;
    EECON2 = 0xAAu;
    EECON1 |= EE_WR;
    NOP();
    NOP();
    irq_restore(irq_state);

    EECON1 &= (unsigned char)~EE_WREN;
    return (EECON1 & EE_WRERR) ? 0 : 1;
}

6. 安全保护与故障处理

7. 样机验证计划

• 校准双路NTC在常温、沸点和保护点附近的测量误差与重复性。
• 覆盖空锅、少量米、满载、冷水、热水和不同环境温度的烹饪曲线。
• 验证NTC开路、短路、松脱、过零丢失和加热器断路时能够安全停机。
• 测试可控硅在满功率、低占空比和频繁启停下的温升与浪涌裕量。
• 执行反复上电、瞬时掉电、棕断和WDT复位测试，检查状态恢复。
• 核对EEPROM双副本、CRC、写后回读和寿命预算。
• 完成ESD、EFT、浪涌、传导和辐射骚扰测试，以及整机安全认证要求。

8. 常见问题

8.1 选型与芯片资源

8.2 硬件设计

8.3 软件与开发

8.4 方案与验证

9. 资料来源

1. 中微半导体：智能电饭煲解决方案
2. 中微半导体：CMS79F13x产品页
3. CMS79F13x用户手册V1.1.4（本地PDF）