基于 PIC16 系列的多功能电子烟（温控 + 电压控制 + 多模式）方案
基于 PIC16 系列的多功能电子烟（温控 + 电压控制 + 多模式）方案
一、芯片与最小系统
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推荐型号：PIC16F18313/18323
- 8-bit 内核，14/20-pin 小封装，成本低
- 28 MHz 内部振荡，带 10-bit ADC（12 通道）、2×ECCP PWM（互补输出）
- 4 个运放/比较器、硬件 CCP/CLC，适合温控闭环
- 低功耗 Sleep < 0.5 µA，满足待机法规
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最小系统
- 3.3 V LDO + 1 µF + 100 nF 去耦
- RST、PGC/PGD 两线仿真口
- VBAT 检测分压到 RA0（ADC）做低电量提醒
- SWIM 单线调试口留焊盘，便于量产烧录
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二、硬件拓扑（一次性 / 换弹式通用）
| 功能 | 关键器件 | PIC16 引脚分配 |
|---|---|---|
| 电池管理 | 软包 3.7 V 400 mAh | VBAT→RA0(ADC) |
| 升压/降压 | MT3608 5 V/6 W | PWM1→RC5(推挽) |
| MOS 驱动 | AO3407 PMOS | RC2(PWM1) + RC3(PWM2 互补) |
| 发热丝 | 0.1 Ω Ni200/Ti/SS316 | 一端接 MOS 漏极，另一端接 GND |
| 温控采样 | 四线 Kelvin 电阻测量 | RA1(ADC) 差分放大→RA2 |
| 咪头检测 | MEMS 硅麦 | RA3(比较器+) + 负压唤醒中断 |
| LED 指示 | 3×WS2812 级联 | RC0(SPI-SDO) 硬件 DMA 扫描 |
| TFT 彩屏 | 0.96" IPS | SPI1 + DMA 刷图 |
| 充电 | TP4056 1 A | 通过 ADC 监测 VBUS |
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三、软件框架（MPLAB-X + XC8）
- 主循环状态机
Idle → Detect → Pre-heat → Normal → Power-down
- Detect：咪头负压中断唤醒 → 启动 1 ms 定时器去抖
- Pre-heat：200 ms 恒功率 15 W，快速升温避免糊芯
- Normal：PID 温控 + PWM 闭环（100 Hz 刷新）
- Power-down：10 s 无抽吸 → Sleep + LED 熄灭
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温控算法
- TCR 表：内置 Ni200/Ti/SS316 三档 TCR 系数，用户菜单切换
- PID 参数：Kp=0.3, Ki=0.02, Kd=0.05（实测不震荡）
- 干烧保护：1 ms 采样周期，ΔR/Δt > 阈值立即关断 MOS
- 温度上限：用户可调 200–300 °C，默认 230 °C
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多模式菜单（按键 / 触摸滑条）
- Power Mode：1–80 W，步进 0.5 W
- TC Mode：Ni/Ti/SS 三材质
- Bypass Mode：直接电池电压输出
- LED 灯效：彩虹 / 单色 / 呼吸
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低功耗策略
- Sleep 时关闭升压、LED，仅保留咪头中断唤醒
- 待机电流 < 8 µA，满足欧盟 TPD 要求
参考项目 基于PIC16系列，多功能电子烟，温控、电压控制、多模式 youwenfan.com/contentcsa/69335.html
四、关键代码片段（XC8-C）
// 1. 读取线圈电阻（四线法，12-bit ADC）
uint16_t readR() {ADCON0bits.CHS = 1; // AN1ADCON0bits.GO = 1;while(ADCON0bits.GO);return ((ADRESH<<8)|ADRESL);
}// 2. PID 温控（1 ms 中断）
void __interrupt() ISR() {if (TMR0IF) {TMR0IF = 0;float R = readR()*0.0008f; // 标定系数float T = T0 + (R - R0)/TCR;float err = Tset - T;pwm += Kp*err + Ki*integral + Kd*(err-prev);setPWM(pwm);}
}
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五、量产注意事项
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| 校准 | 每片 MCU 写入 TCR 曲线 + 25 °C 基准电阻 |
| ESD | MOS 栅极加 TVS，咪头信号线加 RC 滤波 |
| 安规 | 过流（8 A）、过温（80 °C）硬件保护 + MCU 软件双备份 |
| 测试 | 100 % 咪头灵敏度、LED 一致性、电池低电量关机测试 |
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六、总结
- 成本：主控 + MOS + 咪头 + 屏 ≈ 1.8 USD（10 K 批量）
- 特色：PIC16 小封装 + 内置运放，省掉外部运放；硬件 DMA 扫描 LED 不占用 CPU
- 扩展：通过 I²C 外挂 Flash 存储用户配置；预留 UART 升级口