一、单串锂电电量显示板原理

（1）电量检测底层原理

单串三元锂电标准区间：2.8V（过放保护）~4.2V（满充），4灯电量板采用电压分段估SOC方案（低成本便携设备通用方案）：

1. 分压采样：电池正极经精密电阻分压，将2.8~4.2V缩小至0~3.3V送入MCU 12bit ADC；
2. 分段阈值划分（4档对应4颗LED）
    - 1灯亮：2.80V ~ 3.50V（0~25% 亏电，红灯闪烁告警）
    - 2灯亮：3.50V ~ 3.75V（25%~50%）
    - 3灯亮：3.75V ~ 4.00V（50%~75%）
    - 4灯全亮：4.00V ~ 4.20V（75%~100%满电）
3. 交互逻辑：轻触按键唤醒显示，点亮10s后自动熄灭进入微功耗休眠；充电时LED流水闪烁动态显示实时电量。

（2）两种市场产品区分

1. 无源简易版（纯分压比较器）：LM339四路比较器，无MCU，无休眠，长期耗电，电压波动频繁闪灯；
2. MCU智能版（本方案EN8F1871B）：12bit ADC多点均值滤波、电压滞回防抖、超低休眠电流、充电流水动画、低压闪烁告警，功耗极低，适配充电宝、手电、储能盒。

（3）核心电气流程

电池→分压滤波→EN8F1871B ADC采集→软件换算电压→匹配档位→IO驱动4路LED；
无按键/无充电30s休眠，静态电流＜0.5μ，不损耗锂电。

二、EN8F1871B芯片资源

电量显示板用到哪些芯片资源：

1. 供电2.0~5.5V，锂电3.0~4.2V直接供电，片内集成LVR低压检测；
2. 模拟外设：12bit多通道ADC、1.0/2.0/3.0/4.0V高精度FVR基准，内置OP运放可拓展充电电流检测；
3. 定时器Timer0做10s显示倒计时、Timer1做LED流水闪烁时序、WDT防干扰死机；
4. IO资源15路通用GPIO，推灌电流最大20mA，可直接驱动贴片LED无需三极管；
5. 存储2K×16bit MTP、192Byte SRAM，无需EEP（本方案无需保存参数）；
6. 低功耗PWDEEP/PWOFF两级休眠，32K低速时钟待机，静态微安级；
7. 外设硬件UART预留出厂校准、硬件IIC可拓展数码管。


三、电量显示模块电路设计

1. 锂电电压ADC分压采样模块
2. Type-C充电识别模块
3. EN8F1871B SOT23-6最小主控系统
4. 四路LED直接驱动电路
5. 按键唤醒外部中断电路
6. WDT抗干扰、TVS/PPTC保护电路
7. 可选充电电流OP运放采样拓展

分电路详细设计

（1）电池分压采样核心电路

电池正极串联100K+33K 1%精密电阻分压，中点接入PA0(ADC0)；
并联0.1μF陶瓷RC滤波消除负载电压毛刺；
分压计算：Vbat = AD_value × FVR(3.3V) × (100+33)/33 / 4096；
EN8F1871B开启内部2.0V FVR基准，采样误差＜10mV，档位不跳变。

（2）充电识别电路（可选）

Type-C 5V正极串联10K上拉电阻接入PA2；
插入充电器PA2变为高电平，MCU识别充电模式，启动LED流水动画；
拔掉充电器自动切回按键触发显示模式。

（3）四路LED驱动电路

PB0~PB3推挽输出，每路串联220Ω限流电阻接LED阴极（低电平点亮）；
- LED1：红色，＜3.5V常闪亏电告警；
- LED2/3/4：绿色，分段长亮代表剩余电量；
IO最大灌流20mA，无需驱动三极管，简化BOM。

（4）按键唤醒电路

PA3内置30K上拉电阻，外接轻触按键至GND；
配置下降沿外部中断，休眠状态按下即可唤醒显示10s；
无任何操作10s倒计时结束，全部LED熄灭进入深度休眠。

（5）主控最小系统

8MHz无源晶振搭配22p匹配电容；
VDD输入端并联SMF05C TVS防静电、1A PPTC短路保护；
WDT开启4.03ms溢出周期，负载大电流干扰不跑程序。

单串锂电电量显示板BOM清单

1. 主控：EN8F1871B SOT23-6 ×1
2. 采样：100K/33K 1%精密电阻、0.1μF滤波电容
3. 光源：0805红LED×1、0805黄LED×1、0805绿LED×2、220Ω限流电阻
4. 交互：轻触贴片按键×1（可选）
5. 时钟：8MHz无源晶振、22p电容（可选）
6. 保护：SMF05 TVS、1A PPTC、0805阻容全套
7. 拓展：TP4056充电IC（如需集成充电板）
8. 结构：微型长条PCB，适配充电宝内置小尺寸

四、EN8F1871B程序逻辑（依据芯片定时器/ADC资源）

（1）上电初始化流程

1. 系统时钟配置8MHz 4T模式，开启内部2.0V FVR基准；
2. 多路ADC初始化，PA0开启连续采样模式；
3. Timer0配置10s显示倒计时，Timer1配置LED闪烁时序；
4. PB0~PB3全部置高（LED默认熄灭）；
5. PA3配置下降沿外部中断（休眠唤醒）；
6. WDT看门狗使能，1s周期喂狗；
7 读取ADC初始电池电压，判断是否低压告警。

（2）程序运行状态

状态1：深度休眠（默认常态，最低功耗）
1. 关闭ADC高频采样、关闭Timer、IO全部高阻；
2 MCU切换PWDEEP低功耗模式，仅32K低速时钟运行；
3 唤醒触发：按键外部中断 / Type-C充电高电平检测。

状态2：按键唤醒电量显示（放电模式）
1 Timer0启动10s倒计时，每100ms采集5次电池电压做均值滤波；
2 电压匹配档位控制LED亮灭：
   - 2.8~3.5V：仅红灯LED1 5Hz闪烁；
   - 3.5~3.75V：LED1+LED2常亮；
   - 3.75~4.0V：LED1+LED2+LED3常亮；
   - 4.0~4.2V：4颗LED全部常亮；
3 10s倒计时归零，熄灭所有LED，返回休眠。

状态3：充电流水显示模式（PA2检测到5V高电平）
1 持续循环读取电池电压，实时更新电量档位；
2 LED从1→4依次流水闪烁，满电后4灯常亮停止流水；
3 充电期间不进入休眠，拔掉充电器10s后自动熄屏休眠。

状态4：低压保护子状态（Vbat＜3.0V）
无论是否唤醒，红灯持续快闪提示亏电；
软件标记低压标志，拓展TP4056时可限制放电输出。

（3）软件防抖&低功耗优化算法

1、ADC均值滤波：单次电压波动不切换LED，连续5次采样稳定才更新档位，杜绝电机/快充负载闪灯；
2、电压滞回阈值：档位切换增加30mV回差（如上升3.75V亮3灯，下降3.72V才灭3灯），消除临界点频闪；
3、分级功耗管控：休眠切断ADC、定时器、IO输出，静态电流＜0.5μ；
4、充电识别防抖PA2电平持续500ms高电平才判定插入充电器，线材干扰不误触发；
5、WDT定时喂狗，配电柜、大功率设备强电磁环境不死机。

五、单串锂电电量显示板方案核心优势

1、内置12bit高精度ADC+FVR基准，无需外部分压基准芯片，电压测量稳定；
2、单芯片完成采样、档位逻辑、LED动画、休眠唤醒，无需比较器辅助；
3、IO直驱LED，省去三极管、驱动电阻等外围器件，PCB更简洁；
4、两级硬件休眠，静态微安级耗电，长期装在电池上不亏电；
5、拓展性强：OP运放可加装采样电阻做充放电电流检测，UART预留上位校准；
6、2K MTP程序空间充足，可拓展多串锂电、数码管显示、温度功能。