鵬鼎微科技有限公司
單片機介紹：
本方案采用的是PD81F023AS芯片，屬于PD81F02X系列。
A. 自主知識產(chǎn)權(quán)精簡指令集
B. 8層硬件堆棧x11bit
C. 2T或4T指令周期
D. 2Kx14b程序存儲空間
1. 程序存儲空間的checksum自動校驗
2. 可配置，User Option
E. 256x8b數(shù)據(jù)EEPROM
1. 數(shù)據(jù)EEPROM在應(yīng)用編程
F. 高耐用性EEPROM
1. EEPROM保存時間>40年
G. 128x8b SRAM
H. 1 x帶8位預(yù)分頻的定時器0
I. 1x帶3位預(yù)分頻的16位定時器1
J. 1 x帶8位預(yù)分頻的定時器2
K. 增強性捕捉、比較和可編程“死區(qū)”時間的PWM模塊
1. 時鐘源可選：系統(tǒng)時鐘或者是內(nèi)部32MHz時鐘
2. 單次脈沖模式
3. 最多3對帶“死區(qū)”的PWM輸出
L. 3x12bit Timer，3x12bit PWM，支持BUZZER模式
M. 帶7位預(yù)分頻的WDT，溢出頻率約為16-2048ms
N. 上電延遲計數(shù)器PWRT
O. 低功耗模式SLEEP
P. 多個喚醒源，INT、端口變化中斷、WDT和數(shù)據(jù)EEPROM寫完成，等等
Q. 內(nèi)置高速16M RC振蕩器
R. 內(nèi)置低速32K RC振蕩器
S. 支持外部晶振16M或32K，以及外部
T. 時鐘模式
1. 時鐘缺失檢測
2. 雙速啟動模式
U. 內(nèi)置10位的ADC，支持8個通道（7個外部通道+ 1個內(nèi)部1/4VDD通道）
1. 參考電壓可選：外部Vref，VDD，內(nèi)部2V/3V
2. 內(nèi)置2個高速高精度比較器
3. 可編程的參考電壓
4. 比較結(jié)果可直接輸出
V. 低電壓復(fù)位LVR：
1. 2.0/2.2/2.5/2.8/3.1/3.6/4.1V
W. 低電壓檢測LVD：
1. 2.0/2.4/2.8/3.0/3.6/4.0V
X. 兩路穩(wěn)壓輸出：
1. 每路分別可輸出多達32檔電壓
Y. 最多14個通用IO，16根芯片管腳
1. 14個IO帶獨立上拉控制
2. 4個IO帶獨立下拉控制
Z. 端口變化中斷，RA0-RA7
AA. 支持在系統(tǒng)編程ICSP
BB. 支持在線調(diào)試，3個硬件斷點
CC. 程序空間保護
DD. 工作電壓范圍：2.0V- 5.5V
EE. 工作溫度：-40-85°C
FF. 最大時鐘工作頻率：16MHz
1. FSYS=8MHz: 2.0V-5.5V
2. FSYS=16MHz: 2.7V-5.5V
GG. 封裝類型：SOT23-6，SOP-8，SOP-14，SOP-16，MSOP-10
SOP-14腳位圖
以下為芯片管腳的詳細描述：
|
管腳名 |
功能名 |
輸入信號類型 |
輸出信號類型 |
具體描述 |
上下拉 |
|
PA0/AN0/C1IN+/ICSPCLK |
PA0 |
ST |
CMOS |
GPIO with IOC and WPU |
可配置上拉 |
|
AN0 |
AN |
— |
A/D通道0輸入 |
|
|
|
ICSPCLK |
ST |
— |
Debug/燒錄模式串口clock信號 (Fmax=6MHz） |
|
|
|
C1IN+ |
AN |
— |
Comparator1 non-inverting input |
|
|
|
PA1/AN1/C1IN-/ICSPDAT |
PA1 |
ST |
CMOS |
GPIO with IOC and WPU |
可配置上拉 |
|
AN1 |
AN |
— |
A/D通道1輸入 |
|
|
|
C1IN- |
AN |
— |
Comparator1 inverting input |
|
|
|
ICSPDAT |
ST |
CMOS |
Debug/燒錄模式串口data信號 (Fmax=6MHz） |
|
|
|
PA2/AN2/C1OUT/T0CKI |
PA2 |
ST |
CMOS |
GPIO with IOC and WPU |
可配置上拉 |
|
AN2 |
AN |
— |
A/D通道2輸入 |
|
|
|
C1OUT |
— |
CMOS |
Comparator1 output |
|
|
|
T0CKI |
ST |
— |
Timer 0源頭時鐘輸入 (Fmax=4MHz） |
|
|
|
PA3/AN3/ATEST1 |
PA3 |
ST |
— |
GPIO with IOC and WPU |
可配置上拉 |
|
AN3 |
AN |
— |
A/D通道3輸入 |
|
|
|
ATEST1 |
AN |
AN |
模擬測試管腳1 |
內(nèi)部測試用 |
|
|
PA4/ATEST0/VREGP |
PA4 |
ST |
CMOS |
GPIO with IOC and WPU |
可配置上拉/下拉 |
|
ATEST0 |
AN |
AN |
模擬測試管腳 |
內(nèi)部測試用 |
|
|
VREGP |
— |
AN |
高壓檔穩(wěn)壓輸出 |
|
|
|
PA5/MCLRB |
PA5 |
ST |
CMOS |
GPIO with IOC and WPU(or input only) |
可配置上拉 |
|
MCLRB |
ST |
— |
外部復(fù)位輸入 |
MCLRB |
|
|
PA6/OSC2/T1G/CLKO |
PA6 |
ST |
CMOS |
GPIO with IOC and WPU |
可配置上拉 |
|
OSC2 |
— |
XTAL |
Crystal/Resonator |
OSC2 |
|
|
T1G |
ST |
— |
Timer1門控輸入 |
|
|
|
CLKO |
— |
CMOS |
測試時鐘輸出 |
CLKO |
|
|
PA7/OSC1/CLKI/T1CKI |
PA7 |
ST |
CMOS |
GPIO with IOC and WPU |
可配置上拉 |
|
CLKI |
ST |
— |
External clock input/RC oscillator connection |
|
|
|
OSC1 |
XTAL |
— |
Crystal/Resonator |
|
|
|
T1CKI |
ST |
— |
Timer1外部時鐘 |
|
|
|
PC0/AN4/C2IN+/P1F/VREF |
PC0 |
ST |
CMOS |
PORTC I/O |
可配置上拉 |
|
AN4 |
AN |
— |
A/D通道4輸入 |
|
|
|
C2IN+ |
AN |
— |
Comparator2 non-inverting input |
|
|
|
P1F |
— |
CMOS |
增強型PWM輸出 |
|
|
|
VREF |
AN |
— |
A/D外部參考電壓輸入 |
|
|
|
PC1/AN5/C2IN-/P1E/INT |
PC1 |
ST |
CMOS |
PORTC I/O |
可配置上拉/下拉 |
|
AN5 |
AN |
— |
A/D通道5輸入 |
|
|
|
C1IN- |
AN |
— |
Comparator2 inverting input |
|
|
|
P1E |
— |
CMOS |
增強型PWM輸出 |
|
|
|
INT |
ST |
— |
外部中斷輸入 |
|
|
|
PC2/AN6/P1D/PWM5 |
PC2 |
ST |
CMOS |
PORTC I/O |
可配置上拉/下拉 |
|
AN6 |
AN |
— |
A/D通道6輸入 |
|
|
|
P1D |
— |
CMOS |
增強型PWM輸出 |
|
|
|
PWM5 |
— |
CMOS |
PWM5輸出 |
|
|
|
PC3/P1C/PWM4 |
PC3 |
ST |
CMOS |
PORTC I/O |
可配置上拉/下拉 |
|
P1C |
— |
CMOS |
增強型PWM輸出 |
|
|
|
PWM4 |
— |
CMOS |
PWM4輸出 |
|
|
|
PC4/C2OUT/P1B/PWM3 |
PC4 |
ST |
CMOS |
PORTC I/O |
可配置上拉 |
|
C2OUT |
— |
CMOS |
Comparator2 output |
|
|
|
P1B |
— |
CMOS |
增強型PWM輸出 |
|
|
|
PWM3 |
— |
CMOS |
PWM3輸出 |
|
|
|
PC5/CCP1/P1A/VREGN |
PC5 |
ST |
CMOS |
PORTC I/O |
可配置上拉 |
|
CCP1 |
ST |
CMOS |
捕捉輸入/比較輸出 |
|
|
|
P1A |
— |
CMOS |
增強型PWM輸出 |
|
|
|
VREGN |
— |
AN |
低壓檔穩(wěn)壓輸出 |
|
注意：
1. IOC：Interrupt on change，通用IO
2. WPU：Weak pullup
3. ST：帶CMOS電平的施密特觸發(fā)器輸入
4. AN：模擬輸入或輸出
皂液器原理圖介紹：
下面是皂液器測試樣品的原理圖
整個電路主要分為五個部分單片機主控（MCU和LED）、按鈕、紅外對管、電機和電源。
MCU和LED：控制整個皂液器的邏輯，提供指示燈讓用戶知道產(chǎn)品的工作狀態(tài)：
按鈕：S2開啟關(guān)閉皂液器，S1更改皂液器的出液量，S1長按按鈕可讓電機持續(xù)轉(zhuǎn)動。
紅外對管：通過紅外對管實現(xiàn)紅外感應(yīng)，用戶可通過切割對管之間的紅外線并停留短暫的時間，觸發(fā)單片機的觸發(fā)邏輯，執(zhí)行相應(yīng)的代碼程序。
電機：通過轉(zhuǎn)動制造壓差，將液體從容器中帶到皂液器出液口中。
電源：提供6V電壓和降壓的功能（6V轉(zhuǎn)3.3V）并且給單片機提供檢測電壓端口。
皂液器PCB樣品板：
其中左側(cè)的接口為紅外發(fā)射管和紅外接收管端口，左下方為按鈕接口，右側(cè)上方為電機接口和電源接口，右下方為程序燒錄接口。此板為樣品調(diào)試用，實際成品尺寸將按照模具的尺寸進行修改。
實物拍攝：
樣品PCB正面
樣品PCB背面
樣品實物拍攝
當前圖片中的主控板為V2版本，最新版本的PCB可能與圖片中的樣品有些出入，原因是后續(xù)會通過優(yōu)化電路，改變元器件的用料做出符合實際生產(chǎn)需求。
注意：
關(guān)于紅外檢測的設(shè)置：當感應(yīng)區(qū)檢測到有手時，并不會馬上觸發(fā)，而是等待100毫秒后再次判斷是否確實檢測到手。防止手快速劃過感應(yīng)區(qū)而導(dǎo)致的誤觸。在感應(yīng)觸發(fā)過程中，皂液器會按照之前調(diào)好的出液時間進行出液，有三個檔位可選擇，如果需要再次出液，需要把手移開感應(yīng)區(qū)后再返回感應(yīng)區(qū)。另外在出液的過程中如果手馬上移開，皂液器會馬上停止出液，避免造成浪費。當然，建議最好調(diào)到合適的出液時間，并等待皂液器出液完畢后再移開手。
功耗計算：
休眠頻率：10秒13閃
紅外對管：臺灣-接收管5MM-發(fā)射管-5MM
休眠功耗：0.17ma 工作功耗：8.26ma 照射功耗：0.17ma 電機轉(zhuǎn)動功耗：135mA
測試的電源：小米彩虹電池7號（電量635毫安時，電壓1.5V）
電源的供電方式：四節(jié)7號電池串聯(lián)，能提供6V電壓
理論續(xù)航：635mA·h×4節(jié)÷0.17mA≈14941小時
14941小時÷24≈622.54天
因為考慮到電量過低就無法驅(qū)動電機和紅外對管，實際使用情況不可能剛好把電池電量全部用完，中間還涉及到用戶使用皂液器會消耗部分電流，每使用一秒就會減少待機13分鐘的電量，肯定達不到上面的續(xù)航。
實際續(xù)航目前還在測試當中。
皂液器目前定為三個檔位：
一檔：電機轉(zhuǎn)動0.5秒
二檔：電機轉(zhuǎn)動1秒
三檔：電機轉(zhuǎn)動1.5秒
電機的轉(zhuǎn)速通過單片機里面的PWM代碼進行電壓控制，轉(zhuǎn)速可變
一檔LED1亮起，LED2熄滅
二檔LED1熄滅，LED2亮起
三檔LED1和LED2同時亮起