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威健集团力推 Microchip PIC10Fxxx 电子香烟方案

1、方案简介:
电子香烟,结合了现代微电子技术、机械构造、制济技术与健康生活理念
如烟是这么形容这个产品的:“可以达到控烟,进而戒烟的效果”。
通过对人体吸烟动作的检测,通过一个橙色LED灯来模拟反映烟火的状态。并从健康学角度温馨提示人们,避免过度吸烟。本方案采用MICROCHIP 10F206芯片设计,用I/O模拟PWM来控制LED灯。
系统资源:512字的程序空间、4个I/O口、1个8位定时器、一个模拟比较、24
个内部RAM、内部4MHZ振荡器。
 
2、方案应用:电子香烟产品。
3、设计产品功能:
A、供电:单节锂聚合物电池330mAH
B、LED灯显示:
I 吸烟,灯渐亮后并且渐灭。
II 吸烟时间过长(超过5秒),则LED 灯闪烁报警10秒
III 吸烟频率太快,则LED灯闪烁报警10秒。
IV低电压提示,LED灯闪烁20秒 ,当吸烟次数达到1500次时,清洗发热丝。
A、吸烟动作:
●第一个版本,即时反映吸烟动作;
●第二个版本,发热丝输出带有延时,具体根据客户要求。  
D、省电休眠模式。吸嘴开关放开3秒后系统进入休眠模式。休眠模式的待机电流:<4uA @ 4V,
E、充电
●由外部充电器控制充电。
 
二、电子香烟工作原理
原理框图如下: 

三、功能说明

·驱动LED以及驱动功率管输出。开关K1闭合时3脚(GP1)输出高电平推动率管,同时4脚(GP2)输出调宽波形,使LED从暗到最亮;当K断开时3脚变为低电平, LED从亮到暗(见原理图中波形),LED从暗到亮和从亮到暗过程各0.8秒。
·记数报警功能。当K1工作累计(断开--闭合)达到1500次时3脚输出长达8秒钟的高电平,同时4脚(GP2)也输出高电平使LED点亮8秒钟。
·低电压检测功能。此产品中的最高工作电压为4.2V, ,最低工作
压为3.5V, 推荐工作电压为4.0V,当电池的电压低于3.5V时单片机4脚(GP2)输出2Hz脉冲推动LED闪烁, 表示电池缺电,脉冲波持续时间20秒, 缺电显示过程3脚(GP1)为低电平(无输出)
·省电休眠模式。K1闭合3秒后系统进入休眠模式。休眠模式的待机电流:4uA @ 4V,
·触键唤醒的功能。系统进入休眠后,K1闭合唤醒系统
四、系统硬件电路设计


电路如下图,GP3为K1输入口,GP0为比较器的CIN+输入端,当工作电压底于3.5V时,通过R1与R2分压,GP0口电压小于内部基准电压0.6V,CMCON0寄存器中的CMPOUT位被置0,从而判断到电压偏低。GP1输出驱动功率管。GP2输出驱动LED发光。
 

五、软件设计


系统的低电压检测功能,用比较器实现。当电源电压低于3.5V时,CIN+ < 内部参考电压0.6V,CMCON0寄存器中的CMPOUT位变为0,从而判断到电压低, GP2输出20秒2Hz脉冲推动LED闪烁, 表示电池缺电。
系统进入休眠模式前,CMPON置0,关闭比较器,NOT_GPWU置0,使K1闭合时唤醒系统。
使LED由暗变亮的230HZ左右的调宽脉冲用TIMER0来实现。将预分频器分配给TIMER0,并将预分频比设为1:4。查询TMRO寄存器的第5位,可得到256us的计数器T_256us,用计数器T_256us实现230HZ左右的调宽脉冲。查询TMRO寄存器的第7位,得到1ms记数器T_1ms,以及T_10ms、T_1s。开关K1的检测和低电压检测每10ms查巡一次。软件流程图如下,代码见附件(smoke.asm) 

六、核心MCU简介

10F206:6脚、内含1路模拟比较器、FLASH工艺的8位单片机高性能RISC结构CPU
●精简指令集,仅33条单字节指令。
●除地址分支指令外,其余全为单周期指令。
●执行速度:4MHZ。
●空间:512字FLASH程序空间、24字节RAM
● 中断能力,2级硬件中断
功能部件:
● 高驱动电流IO脚,可直接驱动LED灯。
● 模拟比较器部件;1路电压比较器、可编程片内参考电压Vref、可编程比较输入、比较器输出可作为输出信号。
● 8位定时器/计数器TMR0,带8位预分频器。
微控制器特性:
●上电复位
● 上电延时器保障VDD稳定建立,振荡定时器保障振荡稳定建立。
● 低压锁定。
● 自振式看门狗、内部复位,MCLR脚复用。
● 电平变化中断、可单独编程弱上拉。
● 低功耗睡眠模式。
● 在线串行编程。
CMOS 工艺特性:
● 低功耗、全静态CMOS FLASH工艺。
● 宽工作电压:2.0-5.5v
● 宽工作温度:商用级:0℃~+70℃、工业级:-40℃~+85℃
● 低功耗:
--<350uA     @ 2 V   4MHZ
--1uA        @ 2V    睡眠模式下
七、元器件清单


Used      Part Type         Designator    Footprint    Description
====    ===========    ========    ======     ===========
1        K                                         吸嘴
1        104                 C1         0402       电容
1        150R                R4         0402       电阻
1        200K                R1         0402            电阻
1        0306                LED        0805       LED
1        FDN357N            Q4              SOT-23-3     MOSFET
1        PIC10F206-SOT6    R3        SOT-23-6     MCU
1        PCB                         
八、使用说明
工作温度:(-5~40)℃
贮存温度:(-10~55)℃
相对湿度:≤90﹪
大气压:(86~106)kpa
可提供方案或功能模块,促成客户开发成功或量产



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