基于 PIC16 系列的多功能電子煙（溫控 + 電壓控制 + 多模式）方案

一、芯片與最小系統

1. 推薦型號：PIC16F18313/18323

   • 8-bit 內核，14/20-pin 小封裝，成本低
   • 28 MHz 內部振蕩，帶 10-bit ADC（12 通道）、2×ECCP PWM（互補輸出）
   • 4 個運放/比較器、硬件 CCP/CLC，適合溫控閉環
   • 低功耗 Sleep < 0.5 μA，滿足待機法規

2. 最小系統

   • 3.3 V LDO + 1 μF + 100 nF 去耦
   • RST、PGC/PGD 兩線仿真口
   • VBAT 檢測分壓到 RA0（ADC）做低電量提醒
   • SWIM 單線調試口留焊盤，便于量產燒錄

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二、硬件拓撲（一次性 / 換彈式通用）

功能	關鍵器件	PIC16 引腳分配
電池管理	軟包 3.7 V 400 mAh	VBAT→RA0(ADC)
升壓/降壓	MT3608 5 V/6 W	PWM1→RC5(推挽)
MOS 驅動	AO3407 PMOS	RC2(PWM1) + RC3(PWM2 互補)
發熱絲	0.1 Ω Ni200/Ti/SS316	一端接 MOS 漏極，另一端接 GND
溫控采樣	四線 Kelvin 電阻測量	RA1(ADC) 差分放大→RA2
咪頭檢測	MEMS 硅麥	RA3(比較器+) + 負壓喚醒中斷
LED 指示	3×WS2812 級聯	RC0(SPI-SDO) 硬件 DMA 掃描
TFT 彩屏	0.96" IPS	SPI1 + DMA 刷圖
充電	TP4056 1 A	通過 ADC 監測 VBUS

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三、軟件框架（MPLAB-X + XC8）

1. 主循環狀態機

Idle → Detect → Pre-heat → Normal → Power-down

• Detect：咪頭負壓中斷喚醒 → 啟動 1 ms 定時器去抖
• Pre-heat：200 ms 恒功率 15 W，快速升溫避免糊芯
• Normal：PID 溫控 + PWM 閉環（100 Hz 刷新）
• Power-down：10 s 無抽吸 → Sleep + LED 熄滅

2. 溫控算法

   • TCR 表：內置 Ni200/Ti/SS316 三檔 TCR 系數，用戶菜單切換
   • PID 參數：Kp=0.3, Ki=0.02, Kd=0.05（實測不震蕩）
   • 干燒保護：1 ms 采樣周期，ΔR/Δt > 閾值立即關斷 MOS
   • 溫度上限：用戶可調 200–300 °C，默認 230 °C

3. 多模式菜單（按鍵 / 觸摸滑條）

   • Power Mode：1–80 W，步進 0.5 W
   • TC Mode：Ni/Ti/SS 三材質
   • Bypass Mode：直接電池電壓輸出
   • LED 燈效：彩虹 / 單色 / 呼吸

4. 低功耗策略

   • Sleep 時關閉升壓、LED，僅保留咪頭中斷喚醒
   • 待機電流 < 8 μA，滿足歐盟 TPD 要求

參考項目 基于PIC16系列，多功能電子煙，溫控、電壓控制、多模式 youwenfan.com/contentcsa/69335.html
四、關鍵代碼片段（XC8-C）

// 1. 讀取線圈電阻（四線法，12-bit ADC）
uint16_t readR() {ADCON0bits.CHS = 1;            // AN1ADCON0bits.GO = 1;while(ADCON0bits.GO);return ((ADRESH<<8)|ADRESL);
}// 2. PID 溫控（1 ms 中斷）
void __interrupt() ISR() {if (TMR0IF) {TMR0IF = 0;float R = readR()*0.0008f; // 標定系數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、量產注意事項

項目	要求
校準	每片 MCU 寫入 TCR 曲線 + 25 °C 基準電阻
ESD	MOS 柵極加 TVS，咪頭信號線加 RC 濾波
安規	過流（8 A）、過溫（80 °C）硬件保護 + MCU 軟件雙備份
測試	100 % 咪頭靈敏度、LED 一致性、電池低電量關機測試

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六、總結

• 成本：主控 + MOS + 咪頭 + 屏 ≈ 1.8 USD（10 K 批量）
• 特色：PIC16 小封裝 + 內置運放，省掉外部運放；硬件 DMA 掃描 LED 不占用 CPU
• 擴展：通過 I2C 外掛 Flash 存儲用戶配置；預留 UART 升級口