鹏鼎微科技有限公司
单片机介绍：
本方案采用的是PD81F023AS芯片，属于PD81F02X系列。
A. 自主知识产权精简指令集
B. 8层硬件堆栈x11bit
C. 2T或4T指令周期
D. 2Kx14b程序存储空间
1. 程序存储空间的checksum自动校验
2. 可配置，User Option
E. 256x8b数据EEPROM
1. 数据EEPROM在应用编程
F. 高耐用性EEPROM
1. EEPROM保存时间>40年
G. 128x8b SRAM
H. 1 x带8位预分频的定时器0
I. 1x带3位预分频的16位定时器1
J. 1 x带8位预分频的定时器2
K. 增强性捕捉、比较和可编程“死区”时间的PWM模块
1. 时钟源可选：系统时钟或者是内部32MHz时钟
2. 单次脉冲模式
3. 最多3对带“死区”的PWM输出
L. 3x12bit Timer，3x12bit PWM，支持BUZZER模式
M. 带7位预分频的WDT，溢出频率约为16-2048ms
N. 上电延迟计数器PWRT
O. 低功耗模式SLEEP
P. 多个唤醒源，INT、端口变化中断、WDT和数据EEPROM写完成，等等
Q. 内置高速16M RC振荡器
R. 内置低速32K RC振荡器
S. 支持外部晶振16M或32K，以及外部
T. 时钟模式
1. 时钟缺失检测
2. 双速启动模式
U. 内置10位的ADC，支持8个通道（7个外部通道+ 1个内部1/4VDD通道）
1. 参考电压可选：外部Vref，VDD，内部2V/3V
2. 内置2个高速高精度比较器
3. 可编程的参考电压
4. 比较结果可直接输出
V. 低电压复位LVR：
1. 2.0/2.2/2.5/2.8/3.1/3.6/4.1V
W. 低电压检测LVD：
1. 2.0/2.4/2.8/3.0/3.6/4.0V
X. 两路稳压输出：
1. 每路分别可输出多达32档电压
Y. 最多14个通用IO，16根芯片管脚
1. 14个IO带独立上拉控制
2. 4个IO带独立下拉控制
Z. 端口变化中断，RA0-RA7
AA. 支持在系统编程ICSP
BB. 支持在线调试，3个硬件断点
CC. 程序空间保护
DD. 工作电压范围：2.0V- 5.5V
EE. 工作温度：-40-85°C
FF. 最大时钟工作频率：16MHz
1. FSYS=8MHz: 2.0V-5.5V
2. FSYS=16MHz: 2.7V-5.5V
GG. 封装类型：SOT23-6，SOP-8，SOP-14，SOP-16，MSOP-10
SOP-14脚位图
以下为芯片管脚的详细描述：
|
管脚名 |
功能名 |
输入信号类型 |
输出信号类型 |
具体描述 |
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输入 |
|
|
|
ICSPCLK |
ST |
— |
Debug/烧录模式串口clock信号 (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输入 |
|
|
|
C1IN- |
AN |
— |
Comparator1 inverting input |
|
|
|
ICSPDAT |
ST |
CMOS |
Debug/烧录模式串口data信号 (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输入 |
|
|
|
C1OUT |
— |
CMOS |
Comparator1 output |
|
|
|
T0CKI |
ST |
— |
Timer 0源头时钟输入 (Fmax=4MHz） |
|
|
|
PA3/AN3/ATEST1 |
PA3 |
ST |
— |
GPIO with IOC and WPU |
可配置上拉 |
|
AN3 |
AN |
— |
A/D通道3输入 |
|
|
|
ATEST1 |
AN |
AN |
模拟测试管脚1 |
内部测试用 |
|
|
PA4/ATEST0/VREGP |
PA4 |
ST |
CMOS |
GPIO with IOC and WPU |
可配置上拉/下拉 |
|
ATEST0 |
AN |
AN |
模拟测试管脚 |
内部测试用 |
|
|
VREGP |
— |
AN |
高压档稳压输出 |
|
|
|
PA5/MCLRB |
PA5 |
ST |
CMOS |
GPIO with IOC and WPU(or input only) |
可配置上拉 |
|
MCLRB |
ST |
— |
外部复位输入 |
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门控输入 |
|
|
|
CLKO |
— |
CMOS |
测试时钟输出 |
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外部时钟 |
|
|
|
PC0/AN4/C2IN+/P1F/VREF |
PC0 |
ST |
CMOS |
PORTC I/O |
可配置上拉 |
|
AN4 |
AN |
— |
A/D通道4输入 |
|
|
|
C2IN+ |
AN |
— |
Comparator2 non-inverting input |
|
|
|
P1F |
— |
CMOS |
增强型PWM输出 |
|
|
|
VREF |
AN |
— |
A/D外部参考电压输入 |
|
|
|
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输入 |
|
|
|
C1IN- |
AN |
— |
Comparator2 inverting input |
|
|
|
P1E |
— |
CMOS |
增强型PWM输出 |
|
|
|
INT |
ST |
— |
外部中断输入 |
|
|
|
PC2/AN6/P1D/PWM5 |
PC2 |
ST |
CMOS |
PORTC I/O |
可配置上拉/下拉 |
|
AN6 |
AN |
— |
A/D通道6输入 |
|
|
|
P1D |
— |
CMOS |
增强型PWM输出 |
|
|
|
PWM5 |
— |
CMOS |
PWM5输出 |
|
|
|
PC3/P1C/PWM4 |
PC3 |
ST |
CMOS |
PORTC I/O |
可配置上拉/下拉 |
|
P1C |
— |
CMOS |
增强型PWM输出 |
|
|
|
PWM4 |
— |
CMOS |
PWM4输出 |
|
|
|
PC4/C2OUT/P1B/PWM3 |
PC4 |
ST |
CMOS |
PORTC I/O |
可配置上拉 |
|
C2OUT |
— |
CMOS |
Comparator2 output |
|
|
|
P1B |
— |
CMOS |
增强型PWM输出 |
|
|
|
PWM3 |
— |
CMOS |
PWM3输出 |
|
|
|
PC5/CCP1/P1A/VREGN |
PC5 |
ST |
CMOS |
PORTC I/O |
可配置上拉 |
|
CCP1 |
ST |
CMOS |
捕捉输入/比较输出 |
|
|
|
P1A |
— |
CMOS |
增强型PWM输出 |
|
|
|
VREGN |
— |
AN |
低压档稳压输出 |
|
注意：
1. IOC：Interrupt on change，通用IO
2. WPU：Weak pullup
3. ST：带CMOS电平的施密特触发器输入
4. AN：模拟输入或输出
皂液器原理图介绍：
下面是皂液器测试样品的原理图
整个电路主要分为五个部分单片机主控（MCU和LED）、按钮、红外对管、电机和电源。
MCU和LED：控制整个皂液器的逻辑，提供指示灯让用户知道产品的工作状态：
按钮：S2开启关闭皂液器，S1更改皂液器的出液量，S1长按按钮可让电机持续转动。
红外对管：通过红外对管实现红外感应，用户可通过切割对管之间的红外线并停留短暂的时间，触发单片机的触发逻辑，执行相应的代码程序。
电机：通过转动制造压差，将液体从容器中带到皂液器出液口中。
电源：提供6V电压和降压的功能（6V转3.3V）并且给单片机提供检测电压端口。
皂液器PCB样品板：
其中左侧的接口为红外发射管和红外接收管端口，左下方为按钮接口，右侧上方为电机接口和电源接口，右下方为程序烧录接口。此板为样品调试用，实际成品尺寸将按照模具的尺寸进行修改。
实物拍摄：
样品PCB正面
样品PCB背面
样品实物拍摄
当前图片中的主控板为V2版本，最新版本的PCB可能与图片中的样品有些出入，原因是后续会通过优化电路，改变元器件的用料做出符合实际生产需求。
注意：
关于红外检测的设置：当感应区检测到有手时，并不会马上触发，而是等待100毫秒后再次判断是否确实检测到手。防止手快速划过感应区而导致的误触。在感应触发过程中，皂液器会按照之前调好的出液时间进行出液，有三个档位可选择，如果需要再次出液，需要把手移开感应区后再返回感应区。另外在出液的过程中如果手马上移开，皂液器会马上停止出液，避免造成浪费。当然，建议最好调到合适的出液时间，并等待皂液器出液完毕后再移开手。
功耗计算：
休眠频率：10秒13闪
红外对管：台湾-接收管5MM-发射管-5MM
休眠功耗：0.17ma 工作功耗：8.26ma 照射功耗：0.17ma 电机转动功耗：135mA
测试的电源：小米彩虹电池7号（电量635毫安时，电压1.5V）
电源的供电方式：四节7号电池串联，能提供6V电压
理论续航：635mA·h×4节÷0.17mA≈14941小时
14941小时÷24≈622.54天
因为考虑到电量过低就无法驱动电机和红外对管，实际使用情况不可能刚好把电池电量全部用完，中间还涉及到用户使用皂液器会消耗部分电流，每使用一秒就会减少待机13分钟的电量，肯定达不到上面的续航。
实际续航目前还在测试当中。
皂液器目前定为三个档位：
一档：电机转动0.5秒
二档：电机转动1秒
三档：电机转动1.5秒
电机的转速通过单片机里面的PWM代码进行电压控制，转速可变
一档LED1亮起，LED2熄灭
二档LED1熄灭，LED2亮起
三档LED1和LED2同时亮起