過去兩年，寵物智能飲水賽道從“有沒有”迅速走向“好不好”。消費者不再滿足于簡單抽水，而是要求靜音、節能、易清洗、可遠程提醒。看似小巧的飲水機，需要同時完成水位檢測、電機驅動、多模式切換、電池管理、聲光交互等任務，一顆高集成、低功耗、好開發的 MCU 成為方案成敗的關鍵。本文將完整拆解我們基于輝芒微FT61系列的第三代寵物飲水機參考設計~

為什么選輝芒微MCU

    資源剛剛好

    ? 2K×14 Flash、128×8 RAM、256×8 EEPROM——足以容納本機的狀態機、濾波算法及一條 BLE 廣播透傳協議棧（僅 1.2 kB）。
    ? 10-bit ADC×8 通道，水位、電池、溫度、電機電流全硬件采樣。
    ? 互補 PWM + 死區控制，直接驅動 3-wire 5 V 直流泵，省一顆驅動 IC。

    超低功耗

    ? 睡眠電流 1.5 μA（VDD=3 V，LIRC 喚醒），滿足“感應模式 + 干電池 90 天續航”的宣傳點。
    ? 雙速啟動，200 μs 內可由停機切到 16 MHz，兼顧實時性與功耗。

    易采購、易開發

    ? SOP14/SOP16 現貨充足，單價 < ￥0.38（10 k 批量）。
    ? 一條下載線完成供電、燒錄、在線調試，無需專用座。

系統框圖

典型原理

? 傳感層：紅外接近傳感器（PIR）、TDS 水質探頭、水位浮球開關、NTC 10 kΩ 溫度檢測、0.1 Ω 電流采樣電阻。
? 驅動層：5 V 直流泵、RGB 指示燈、1 W 蜂鳴器、傾斜開關。
? 供電層：4.2 V 18650 單節鋰電 + TP4056 線性充電，USB 5 V 直插與電池無縫切換。

核心功能與實現細節

    雙出水模式

    ? 持續模式：MCU 上電默認，PWM 占空比 75 %，噪聲 ≤ 28 dB。
    ? 感應模式：PIR 觸發后抽水 45 s，再待機；待機期間進入 STOP，PIR 外部中斷喚醒。

    智能缺水保護

    ? 水位浮球閉合時 PA0 為高；斷開 2 s 即判定缺水。
    ? 缺水后先關閉泵，再每 20 s 短閃紅燈 + 蜂鳴器 100 ms；10 次后徹底斷電，整機功耗 < 5 μA。

    電池管理

    ? ADC 通道 1 每 30 s 采樣電池電壓，OCV-SOC 查表法；
    ? 3.3 V±2 % 欠壓紅燈快閃，3.0 V 直接關機；
    ? 插入 USB 后，綠色呼吸燈指示充電，4.2 V 恒壓 100 mA 小電流，充滿轉綠燈。

    防傾倒 & 防干燒

    ? 傾斜開關一端接 PB0，另一端接地，利用內部上拉；
    ? 傾斜角度 > 45° 即觸發中斷，立即停止泵并連續蜂鳴；
    ? 電流采樣電阻串在泵負端，ADC 通道 2 實時檢測；若 150 ms 內電流 > 450 mA，判定堵轉/干燒，同樣保護停機。

    用戶交互

    ? 一個電容觸摸按鍵：短按切換模式，長按 3 s 關機；
    ? RGB 指示燈：運行（藍）、缺水（紅閃）、充電（綠呼吸）、故障（紅常亮）。
    ? 蜂鳴器：七段 PWM 調音，缺水“滴滴”兩聲、故障“長鳴”。

軟件架構（基于裸機事件輪詢）

? 主循環：每 5 ms 調用一次 SysTick 回調，處理按鍵消抖、指示燈漸變。
? ADC 采樣：Timer1 周期 30 s 觸發 DMA 順序采樣，采樣完進入低功耗。
? 事件隊列：缺水、欠壓、傾斜、感應觸發后向隊列投遞事件，主循環順序執行，確保實時性。

可擴展方向

    藍牙近場：FT61系列（SOP16 封裝，內置 2.4 GHz 收發）可直接替換，實現手機 App 水量統計與濾芯提醒。

    無線供電：在底座加 5 W Qi 接收線圈，整機無外露觸點，清洗更方便。
    UV 殺菌：預留一路 Timer2 PWM 驅動 275 nm UVC LED，5 min 周期殺菌，功耗僅增加 0.3 Wh/天。

寫在最后

從 2023 年第一代方案量產至今，基于輝芒微 FT61 系列 MCU 的寵物飲水機已出貨 90 余萬套，返修率 < 0.2 %。如果您正準備切入寵物智能用品賽道，或想為傳統飲水機做 MCU 快速升級，歡迎聯系深圳三佛科技獲取完整方案及原理圖、量產測試等。