【正文】 行采集，將采集到的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，然后存入單片機(jī)自帶的FLASH中。若FLASH存滿則停止采樣轉(zhuǎn)換，使單片機(jī)進(jìn)入低功耗，等待計(jì)算機(jī)的發(fā)數(shù)命令。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)出讀數(shù)的信號時(shí)，單片機(jī)便要停止采樣轉(zhuǎn)換工作，將FLASH中的數(shù)據(jù)通過RS232送到計(jì)算機(jī)中，發(fā)送數(shù)據(jù)完成后便完成了這一次的工作，等待下一次的采集信號的命令。 系統(tǒng)芯片 放點(diǎn)控制的兩種智能方法(1)利用目前比較成熟的電池管理芯片，實(shí)現(xiàn)聚合物鋰離子電池的放電管理加上單片機(jī)組成控制電路。因?yàn)殡姵毓芾硇酒瑢?shí)現(xiàn)的功能很多，例如：放電管理、檢測電池的溫度以及剩余電量等。但是無形之中增加了電池的功耗，還有使整個(gè)系統(tǒng)更加的復(fù)雜，并且電池的管理芯片價(jià)位都偏高也增加了整個(gè)系統(tǒng)的成本。(2)利用控制芯片自帶的功能和外加模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)對電池的放電管理，再通過單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲，最后把采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。該方案集成了方案一中放電管理芯片的功能，將檢測、模數(shù)轉(zhuǎn)換、存儲、斷電集成為一體。實(shí)現(xiàn)的放電系統(tǒng)減少了芯片數(shù)量并達(dá)到測試的目的，具有體積小，重量輕，控制電路簡單，可靠性高，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。在眾多控制芯片中，具有采集、存儲、控制功能的芯片很多，最基本的是單片機(jī)。目前市場上的單片機(jī)種類很多，根據(jù)實(shí)際充電中A／D接口數(shù)量需求，內(nèi)存和閃存的要求，功耗大小等多種因素。選擇了MSP430FG4618單片機(jī)。本設(shè)計(jì)所選擇的系統(tǒng)芯片為MSP430FG4618，下面便對MSP430系列芯片進(jìn)行詳細(xì)的介紹：MSP430系列單片機(jī)是美國德州儀器（TI）1996年開始推向市場的一種16位超低功耗的混合信號處理器(Mixed Signal Processor)，稱之為混合信號處理器，主要是由于其針對實(shí)際應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供“單片”解決方案，從而實(shí)現(xiàn)電路體積的盡可能微小化[20]。 MSP430單片機(jī)的發(fā)展MSP430系列單片機(jī)是一個(gè)16位的、具有精簡指令集的、超低功耗的混合型單片機(jī)，在1996年問世，由于它具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設(shè)和方便靈活的開發(fā)手段，已成為眾多單片機(jī)系列中一顆耀眼的新星?；貞汳SP430系列單片機(jī)的發(fā)展過程，可以看出有這樣三個(gè)階段[21]： 開始階段：從1996年推出MSP430系列開始到2000年初，這個(gè)階段首先推出有33X、32X、31X等幾個(gè)系列，而后于2000年初又推出了11X、11X1系列。 MSP430的33X、32X、31X等系列具有LCD驅(qū)動(dòng)模塊，對提高系統(tǒng)的集成度較有利，每一系列有ROM型（C）、OTP型（P）、和EPROM型（E）等芯片。EPROM型的價(jià)格昂貴，運(yùn)行環(huán)境溫度范圍窄，主要用于樣機(jī)開發(fā)。這也表明了這幾個(gè)系列的開發(fā)模式，即：用戶可以用EPROM型開發(fā)樣機(jī)；用OTP型進(jìn)行小批量生產(chǎn)；而ROM型適應(yīng)大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。 2000年推出了11X/11X1系列：這個(gè)系列采用20腳封裝，內(nèi)存容量、片上功能和I/O 引腳數(shù)比較少，但是價(jià)格比較低廉。這個(gè)時(shí)期的MSP430已經(jīng)顯露出了它的特低功耗等的一系列技術(shù)特點(diǎn)，但也有不盡如人意之處。它的許多重要特性，如：片內(nèi)串行通信接口、硬件乘法器、足夠的I/O引腳等，只有33X系列才具備。33X系列價(jià)格較高，比較適合于較為復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)。當(dāng)用戶設(shè)計(jì)需要更多考慮成本時(shí)，33X并不一定是最適合的，但片內(nèi)高精度A/D轉(zhuǎn)換器又只有32X系列才有。第二階段：尋找突破，引入Flash技術(shù)。隨著Flash技術(shù)的迅速發(fā)展，TI公司也將這一技術(shù)引入MSP430系列中。在2000年7月推出F13X/F14X系列，在2001年7月到2002年又相繼推出F41X、F43X 、F44X這些全部是Flash型單片機(jī)。 F41X單片機(jī)是目前應(yīng)用比較廣的單片機(jī)，它有48個(gè)I/O口，96段LCD驅(qū)動(dòng)。F43X、F44X系列是在13X、14X的基礎(chǔ)上，增加了液晶驅(qū)動(dòng)器，將驅(qū)動(dòng)LCD的段數(shù)由3XX系列的最多120段增加到160段，并且相應(yīng)地調(diào)整了顯示存儲器在存儲區(qū)內(nèi)的地址，為以后的發(fā)展拓展了空間。MSP430系列由于具有Flash存儲器，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)調(diào)試及實(shí)際應(yīng)用上都表現(xiàn)出較明顯的優(yōu)點(diǎn)。TI公司推出了具有Flash型存儲器及JTAG邊界掃描技術(shù)的廉價(jià)開發(fā)工具M(jìn)SPFET430X110，將國際先進(jìn)的JTAG技術(shù)和Flash在線編程技術(shù)引入MSP430。這種以Flash技術(shù)與FET開發(fā)工具組合的開發(fā)方式，具有方便、廉價(jià)、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，給用戶提供了一個(gè)較為理想的樣機(jī)開發(fā)方式。另外，2001年TI公司又公布了BOOTSTRAP技術(shù)，利用它可在燒斷熔絲以后只要幾根線就可更改并運(yùn)行內(nèi)部的程序，這為系統(tǒng)軟件的升級提供了又一方便的手段。BOOTSTRAP具有很高的保密性，口令可達(dá)到32個(gè)字節(jié)的長度。 第三階段：蓬勃發(fā)展階段。在前一階段，引進(jìn)新技術(shù)和內(nèi)部進(jìn)行調(diào)整之后，為MSP430的功能擴(kuò)展打下了良好的基礎(chǔ)，于是TI公司在2002年底和2003年期間又陸續(xù)推出了F15X和F16X系列的產(chǎn)品。在這一新的系列中，有了兩個(gè)方面的發(fā)展：一是從存儲器方面來說，將RAM容量大大增加，如F1611的RAM容量增加到了10KB，這樣一來，希望將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）引入MSP430的，就不會因RAM不夠而發(fā)愁了。二是從外圍模塊來說，增加了I2C、DMA、DAC12和SVS等模塊。 在2003年中，TI公司還推出了專門用于電量計(jì)量的MSP430FE42X和用于水表、氣表、熱表上的具有無磁傳感模塊的MSP430FW42X單片機(jī)。我們相信由于MSP430的開放性的基本架構(gòu)和新技術(shù)的應(yīng)用，新的MSP430的產(chǎn)品品種必將會不斷出現(xiàn)。 MSP430單片機(jī)的特點(diǎn)MSP430系列單片機(jī)的迅速發(fā)展和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，主要取決于以下的特點(diǎn)[22]： （1）強(qiáng)大的處理能力：MSP430系列單片機(jī)是一個(gè)16位的單片機(jī)，采用了精簡指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7種源操作數(shù)尋址、4種目的操作數(shù)尋址），簡潔的27條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理指令；有較高的處理速度，在8MHz晶體驅(qū)動(dòng)下指令周期為125ns，這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。 （2）在運(yùn)算速度方面：MSP430系列單片機(jī)能在8MHz晶體的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)125ns的指令周期。16位的數(shù)據(jù)寬度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實(shí)現(xiàn)乘加）相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法（如FFT等）。 （3）MSP430系列單片機(jī)的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時(shí)靈活方便。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時(shí)，用中斷請求將它喚醒只用6us 。 （4）超低功耗：MSP430單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷杭办`活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處：首先，～。因而可使其在1MHz的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流會在200～400uA左右， 。其次，獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在MSP430系列中有兩個(gè)不同的系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)：基本時(shí)鐘系統(tǒng)和鎖頻環(huán)（FLL和FLL+）時(shí)鐘系統(tǒng)或DCO數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)。有的使用一個(gè)晶體振蕩器（32768Hz）,有的使用兩個(gè)晶體振蕩器。由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生CPU和各功能所需的時(shí)鐘，并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對總體功耗的控制。由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)打開的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0～LPM4）。在等待方式下，在節(jié)電方式下。 （5）系統(tǒng)工作穩(wěn)定：上電復(fù)位后，首先由DCOCLK啟動(dòng)CPU，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時(shí)間。然后軟件可設(shè)置適當(dāng)?shù)募拇嫫鞯目刂莆粊泶_定最后的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。如果晶體振蕩器在用做CPU時(shí)鐘MCLK時(shí)發(fā)生故障，DCO會自動(dòng)啟動(dòng)，以保證系統(tǒng)正常工作；如果程序跑飛，可用看門狗將其復(fù)位。 （6）豐富的片上外圍模塊：MSP430系列單片機(jī)的各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)；它們分別是看門狗（WDT）、模擬比較器A、定時(shí)器A（Timer_A）、定時(shí)器B（Timer_B）、串口0、1（USART0、1）、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、10 位/12位ADC、IIC總線直接數(shù)據(jù)存?。―MA）、端口O（P0）、端口1~6（P1~P6）、基本定時(shí)器（Basic Timer）等的一些外圍模塊的不同組合。其中，看門狗可以使程序失控時(shí)迅速復(fù)位；模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時(shí)器，可設(shè)計(jì)出A/D轉(zhuǎn)換器；16位定時(shí)器（Timer_A 和Timer_B）具有捕獲/比較功能，大量的捕獲/比較寄存器，可用于事件計(jì)數(shù)、時(shí)序發(fā)生、PWM等；有的器件更具有可實(shí)現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用；具有較多的I/O端口，最多達(dá)6*8條I/O口線；P0、PP2端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；12/14位硬件A/D轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá)200kbps，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動(dòng)液晶多達(dá)160段；實(shí)現(xiàn)兩路的12位 D/A 轉(zhuǎn)換；硬件IIC串行總線接口實(shí)現(xiàn)存儲器串行擴(kuò)展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用直接數(shù)據(jù)傳輸（DMA）模塊。MSP430系列單片機(jī)的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。 （7）方便高效的開發(fā)環(huán)境：目前MSP430系列有OPT型、FLASH型和ROM型三種類型的器件，這些器件的開發(fā)手段不同。對于OPT型和ROM型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后再燒寫或者掩膜芯片；對于FLASH型則有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，因?yàn)槠骷瑑?nèi)有JTAG調(diào)試接口，還有可電擦除的FLASH存儲器，因此采用先下載程序到FLASH內(nèi)，再在器件內(nèi)通過軟件控制程序的運(yùn)行，由JTAG接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計(jì)者調(diào)試使用的方法進(jìn)行開發(fā)。這種方式只需要一臺PC機(jī)和一個(gè)JTAG調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器，開發(fā)語言有匯編語言和C語言。 MSP430FG4618MSP430xG461x系列內(nèi)部框圖[22]: MSP430xG461x系列內(nèi)部框圖:： MSP430xG461x系列管腳圖 本設(shè)計(jì)中使用的是MSP430單片機(jī)中XG461X系列中的MSP430FG4618。它的特性描述如下[23]：※ 工作電壓范圍：～ V※ 超低功耗 活動(dòng)模式:350μA at 1 MHz, V 待機(jī)模式: 關(guān)閉模式(RAM Retention):※ 五種省電模式 6μs內(nèi)從待機(jī)模式喚醒 16Bit RISC指令體系, 125ns指令周期※ 3通道DMA※ 12Bit A/D 轉(zhuǎn)換器（內(nèi)部參考電壓、采樣保持和自動(dòng)掃描） 3個(gè)可配置運(yùn)算放大器※ 雙12Bit D/A 同步轉(zhuǎn)換器※ 16Bit Timer_A（帶3捕獲/比較寄存器）※ 16Bit Timer_B（帶7捕獲/比較寄存器）※ 片內(nèi)比較器※ 具有可編程電平檢測的供電電壓管理器/監(jiān)控器※ 串行通訊接口（USART1）,軟件選擇異步UART或同步SPI※ 通用串行通訊接口 — 增強(qiáng)的UART支持波特率自適應(yīng) — IrDA編碼器和解碼器 —同步SPI —I2C接口※ 串行在線編程，無需外部編程電壓，可編程的安全熔絲代碼保護(hù)※ 欠電壓監(jiān)測器※ 具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘特性的基本定時(shí)器※ 160段LCD驅(qū)動(dòng)系列器件包括：— MSP430FG4616：92KB+256B Flash Memory, 4KB RAM — MSP430FG4617：92KB+256B Flash Memory, 8KB RAM — MSP430FG4618：116KB+256B Flash Memory, 8KB RAM— MSP430FG4619：120KB+256B Flash Memory, 4KB RAM 模擬開關(guān) CD4067是單16路(單刀16位)模擬開