第2章硬件平台选型

第二章硬件平台选型：主控MCU、电机驱动、电池管理与传感器

各位同学，咱们直接进入正题。剃须刀这东西，看着简单，其实里头门道不少。硬件选型要是没选对，后面软件写得再好也白搭。我这些年折腾过不少方案，踩过坑也捡过宝，今天就把这些经验掰开了揉碎了讲给你听。

先说主控，这是整个系统的脑子。剃须刀对MCU的要求其实不算高：主频不用太快，几十兆赫兹足够；Flash 64KB到128KB就够用；关键是外设要齐全——定时器、ADC、I2C、UART，一个都不能少。

STM32F103系列，老将了。我2015年做第一款智能剃须刀时用的就是它。稳定、资料多、库函数成熟，随便搜个问题都能找到答案。但缺点也明显：贵。现在一片STM32F103C8T6要十几块，做消费电子利润空间太小。

GD32系列，国产里我比较认可的。它直接兼容STM32的引脚，硬件上基本不用改PCB。我有个项目从STM32换到GD32，只改了启动文件和几个寄存器配置，两天就调通了。不过要注意：GD32的ADC精度略逊一筹，如果你要做电池电量精确检测，得在软件上做校准。

其他国产MCU，比如AT32、APM32、CH32。说实话，这些芯片性价比确实高，有些甚至能做到2块钱以内。但我建议新手别一上来就碰。为什么？因为坑多。我记得有一次用某款国产MCU，I2C从机模式死活调不通，查了三天发现是芯片勘误手册里写了个bug——嗯，这种经历一次就够了。

我的建议：

剃须刀的核心是电机驱动。你想想看，刀头每分钟上万转，电流从几十毫安到一两安培，驱动芯片要是选不好，轻则转速不稳刮不干净，重则烧管子。

我个人习惯用集成式电机驱动，比如TI的DRV8837或者国产的AT8236。这类芯片把H桥、死区控制、电流检测都集成好了，外围只需要几个电容电阻。我最早用分立元件搭H桥，结果EMI过不了，后来换成集成方案，一次过。

选型时重点关注三个参数：

避坑指南：我曾经在选型时忽略了芯片的休眠电流。结果产品待机时电池两天就耗光了。后来换成带使能引脚的驱动芯片，休眠电流降到1μA以下，问题解决。

剃须刀现在都用锂电池，18650或者软包电池。电池管理芯片负责两件事：充电管理和电量检测。

充电管理，我推荐TP4056或者IP2312。TP4056是经典款，线性充电，简单可靠，但发热大。IP2312是开关充电，效率高，适合大电流快充。我现在的项目都用IP2312，充电电流设到1A，半小时能充到80%。

电量检测，这个容易被忽视。很多人直接用ADC测电池电压，然后查表换算电量。但锂电池放电曲线不是线性的，3.7V到3.6V之间电量可能从50%掉到20%。我建议用库仑计芯片，比如TI的BQ27441或者国产的CW2015。这类芯片实时积分电流，精度能做到±3%。

注意：库仑计芯片需要做电池学习校准。我第一次用BQ27441时没做这一步，电量显示一直不准。后来按照手册做了完整的充放电学习，精度才上来。这个步骤不能省。

剃须刀上的传感器不多，但个个关键。

霍尔传感器，用来检测刀头是否安装到位。我选的是AH3503，国产的，几毛钱一个。它是个线性霍尔，输出模拟电压。当磁铁靠近时电压变化，MCU通过ADC读取判断。注意安装位置：磁铁和霍尔的距离要控制在3mm以内，否则信号太弱容易误判。

触摸传感器，现在剃须刀都用触摸开关了，机械按键容易进水。我推荐TTP223，电容式触摸检测芯片，外围只需要一个电容。灵敏度可以通过外部电容调节。我习惯把灵敏度调到中等，太灵敏了放口袋里会误触发，太迟钝了用户按了没反应。

NTC热敏电阻，用来监测电池温度。充电时电池温度超过45°C就要停止充电，这是安全规范。我常用MF52-103，10kΩ的NTC，B值3950。电路很简单：NTC和一个10kΩ电阻分压，ADC读取电压值，然后查表换算温度。

经验之谈：NTC的安装位置有讲究。我见过有人把NTC贴在电池表面，结果导热胶没涂好，温度检测滞后了10°C。正确做法是：用导热硅胶把NTC紧紧贴在电池正极附近，那里温度最高，反应最快。

好了，硬件选型就聊到这儿。下一章咱们开始讲原理图设计，到时候我会把每个引脚的连接都画出来给你看。记住一句话：选型时多花一小时，调试时少花一整天。