过去两年，宠物智能饮水赛道从“有没有”迅速走向“好不好”。消费者不再满足于简单抽水，而是要求静音、节能、易清洗、可远程提醒。看似小巧的饮水机，需要同时完成水位检测、电机驱动、多模式切换、电池管理、声光交互等任务，一颗高集成、低功耗、好开发的 MCU 成为方案成败的关键。本文将完整拆解我们基于辉芒微FT61系列的第三代宠物饮水机参考设计~

为什么选辉芒微MCU

    资源刚刚好

    ? 2K×14 Flash、128×8 RAM、256×8 EEPROM——足以容纳本机的状态机、滤波算法及一条 BLE 广播透传协议栈（仅 1.2 kB）。
    ? 10-bit ADC×8 通道，水位、电池、温度、电机电流全硬件采样。
    ? 互补 PWM + 死区控制，直接驱动 3-wire 5 V 直流泵，省一颗驱动 IC。

    超低功耗

    ? 睡眠电流 1.5 μA（VDD=3 V，LIRC 唤醒），满足“感应模式 + 干电池 90 天续航”的宣传点。
    ? 双速启动，200 μs 内可由?；械?16 MHz，兼顾实时性与功耗。

    易采购、易开发

    ? SOP14/SOP16 现货充足，单价 < ￥0.38（10 k 批量）。
    ? 一条下载线完成供电、烧录、在线调试，无需专用座。

系统框图

典型原理

? 传感层：红外接近传感器（PIR）、TDS 水质探头、水位浮球开关、NTC 10 kΩ 温度检测、0.1 Ω 电流采样电阻。
? 驱动层：5 V 直流泵、RGB 指示灯、1 W 蜂鸣器、倾斜开关。
? 供电层：4.2 V 18650 单节锂电 + TP4056 线性充电，USB 5 V 直插与电池无缝切换。

核心功能与实现细节

    双出水模式

    ? 持续模式：MCU 上电默认，PWM 占空比 75 %，噪声 ≤ 28 dB。
    ? 感应模式：PIR 触发后抽水 45 s，再待机；待机期间进入 STOP，PIR 外部中断唤醒。

    智能缺水保护

    ? 水位浮球闭合时 PA0 为高；断开 2 s 即判定缺水。
    ? 缺水后先关闭泵，再每 20 s 短闪红灯 + 蜂鸣器 100 ms；10 次后彻底断电，整机功耗 < 5 μA。

    电池管理

    ? ADC 通道 1 每 30 s 采样电池电压，OCV-SOC 查表法；
    ? 3.3 V±2 % 欠压红灯快闪，3.0 V 直接关机；
    ? 插入 USB 后，绿色呼吸灯指示充电，4.2 V 恒压 100 mA 小电流，充满转绿灯。

    防倾倒 & 防干烧

    ? 倾斜开关一端接 PB0，另一端接地，利用内部上拉；
    ? 倾斜角度 > 45° 即触发中断，立即停止泵并连续蜂鸣；
    ? 电流采样电阻串在泵负端，ADC 通道 2 实时检测；若 150 ms 内电流 > 450 mA，判定堵转/干烧，同样保护?；?。

    用户交互

    ? 一个电容触摸按键：短按切换模式，长按 3 s 关机；
    ? RGB 指示灯：运行（蓝）、缺水（红闪）、充电（绿呼吸）、故障（红常亮）。
    ? 蜂鸣器：七段 PWM 调音，缺水“滴滴”两声、故障“长鸣”。

软件架构（基于裸机事件轮询）

? 主循环：每 5 ms 调用一次 SysTick 回调，处理按键消抖、指示灯渐变。
? ADC 采样：Timer1 周期 30 s 触发 DMA 顺序采样，采样完进入低功耗。
? 事件队列：缺水、欠压、倾斜、感应触发后向队列投递事件，主循环顺序执行，确保实时性。

可扩展方向

    蓝牙近?。篎T61系列（SOP16 封装，内置 2.4 GHz 收发）可直接替换，实现手机 App 水量统计与滤芯提醒。

    无线供电：在底座加 5 W Qi 接收线圈，整机无外露触点，清洗更方便。
    UV 杀菌：预留一路 Timer2 PWM 驱动 275 nm UVC LED，5 min 周期杀菌，功耗仅增加 0.3 Wh/天。

写在最后

从 2023 年第一代方案量产至今，基于辉芒微 FT61 系列 MCU 的宠物饮水机已出货 90 余万套，返修率 < 0.2 %。如果您正准备切入宠物智能用品赛道，或想为传统饮水机做 MCU 快速升级，欢迎联系深圳三佛科技获取完整方案及原理图、量产测试等。