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

  1. 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
  2. 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 mAhVBAT→RA0(ADC)
升压/降压MT3608 5 V/6 WPWM1→RC5(推挽)
MOS 驱动AO3407 PMOSRC2(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" IPSSPI1 + 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)

  1. 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
  1. 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
  2. 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
  3. 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
ESDMOS 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

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