【正文】 行采集，將采集到的數(shù)據(jù)送入單片機進行AD轉(zhuǎn)換，然后存入單片機自帶的FLASH中。若FLASH存滿則停止采樣轉(zhuǎn)換，使單片機進入低功耗，等待計算機的發(fā)數(shù)命令。當計算機發(fā)出讀數(shù)的信號時，單片機便要停止采樣轉(zhuǎn)換工作，將FLASH中的數(shù)據(jù)通過RS232送到計算機中，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，實現(xiàn)聚合物鋰離子電池的放電管理加上單片機組成控制電路。因為電池管理芯片實現(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，還有使整個系統(tǒng)更加的復雜，并且電池的管理芯片價位都偏高也增加了整個系統(tǒng)的成本。(2)利用控制芯片自帶的功能和外加模擬開關(guān)實現(xiàn)對電池的放電管理，再通過單片機數(shù)據(jù)存儲，最后把采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C。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。實現(xiàn)的放電系統(tǒng)減少了芯片數(shù)量并達到測試的目的，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。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。目前市場上的單片機種類很多，根據(jù)實際充電中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。本設(shè)計所選擇的系統(tǒng)芯片為MSP430FG4618，下面便對MSP430系列芯片進行詳細的介紹：MSP430系列單片機是美國德州儀器（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芯片上，以提供“單片”解決方案，從而實現(xiàn)電路體積的盡可能微小化[20]。 MSP430單片機的發(fā)展MSP430系列單片機是一個16位的、具有精簡指令集的、超低功耗的混合型單片機，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，已成為眾多單片機系列中一顆耀眼的新星?；貞汳SP430系列單片機的發(fā)展過程，可以看出有這樣三個階段[21]： 開始階段：從1996年推出MSP430系列開始到2000年初，這個階段首先推出有33X、32X、31X等幾個系列，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型的價格昂貴，運行環(huán)境溫度范圍窄，主要用于樣機開發(fā)。這也表明了這幾個系列的開發(fā)模式，即：用戶可以用EPROM型開發(fā)樣機；用OTP型進行小批量生產(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，但是價格比較低廉。這個時期的MSP430已經(jīng)顯露出了它的特低功耗等的一系列技術(shù)特點，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系列價格較高，比較適合于較為復雜的應(yīng)用系統(tǒng)。當用戶設(shè)計需要更多考慮成本時，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。 F41X單片機是目前應(yīng)用比較廣的單片機，它有48個I/O口，96段LCD驅(qū)動。F43X、F44X系列是在13X、14X的基礎(chǔ)上，增加了液晶驅(qū)動器，將驅(qū)動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、開發(fā)調(diào)試及實際應(yīng)用上都表現(xiàn)出較明顯的優(yōu)點。TI公司推出了具有Flash型存儲器及JTAG邊界掃描技術(shù)的廉價開發(fā)工具MSPFET430X110，將國際先進的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、實用等優(yōu)點，給用戶提供了一個較為理想的樣機開發(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，口令可達到32個字節(jié)的長度。 第三階段：蓬勃發(fā)展階段。在前一階段，引進新技術(shù)和內(nèi)部進行調(diào)整之后，為MSP430的功能擴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，希望將實時操作系統(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。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單片機的特點MSP430系列單片機的迅速發(fā)展和應(yīng)用范圍的不斷擴大，主要取決于以下的特點[22]： （1）強大的處理能力：MSP430系列單片機是一個16位的單片機，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)動下指令周期為125ns，這些特點保證了可編制出高效率的源程序。 （2）在運算速度方面：MSP430系列單片機能在8MHz晶體的驅(qū)動下，實現(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（能實現(xiàn)乘加）相配合，能實現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法（如FFT等）。 （3）MSP430系列單片機的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時靈活方便。當系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時，用中斷請求將它喚醒只用6us 。 （4）超低功耗：MSP430單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓及靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處：首先，～。因而可使其在1MHz的時鐘條件下運行時，芯片的電流會在200～400uA左右， 。其次，獨特的時鐘系統(tǒng)設(shè)計。在MSP430系列中有兩個不同的系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)：基本時鐘系統(tǒng)和鎖頻環(huán)（FLL和FLL+）時鐘系統(tǒng)或DCO數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)。有的使用一個晶體振蕩器（32768Hz）,有的使用兩個晶體振蕩器。由系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)產(chǎn)生CPU和各功能所需的時鐘，并且這些時鐘可以在指令的控制下打開和關(guān)閉，從而實現(xiàn)對總體功耗的控制。由于系統(tǒng)運行時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：上電復位后，首先由DCOCLK啟動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)定時間。然后軟件可設(shè)置適當?shù)募拇嫫鞯目刂莆粊泶_定最后的系統(tǒng)時鐘頻率。如果晶體振蕩器在用做CPU時鐘MCLK時發(fā)生故障，DCO會自動啟動，以保證系統(tǒng)正常工作；如果程序跑飛，可用看門狗將其復位。 （6）豐富的片上外圍模塊：MSP430系列單片機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、定時器A（Timer_A）、定時器B（Timer_B）、串口0、1（USART0、1）、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、10 位/12位ADC、IIC總線直接數(shù)據(jù)存取（DMA）、端口O（P0）、端口1~6（P1~P6）、基本定時器（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迅速復位；模擬比較器進行模擬電壓的比較，配合定時器，可設(shè)計出A/D轉(zhuǎn)換器；16位定時器（Timer_A 和Timer_B）具有捕獲/比較功能，大量的捕獲/比較寄存器，可用于事件計數(shù)、時序發(fā)生、PWM等；有的器件更具有可實現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實現(xiàn)多機通信等應(yīng)用；具有較多的I/O端口，最多達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200kbps，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動液晶多達160段；實現(xiàn)兩路的12位 D/A 轉(zhuǎn)換；硬件IIC串行總線接口實現(xiàn)存儲器串行擴展；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，因為器件片內(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行，由JTAG接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計者調(diào)試使用的方法進行開發(fā)。這種方式只需要一臺PC機和一個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)計中使用的是MSP430單片機中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 活動模式:350μA at 1 MHz, V 待機模式: 關(guān)閉模式(RAM Retention):※ 五種省電模式 6μs內(nèi)從待機模式喚醒 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、采樣保持和自動掃描） 3個可配置運算放大器※ 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※ 欠電壓監(jiān)測器※ 具有實時時鐘特性的基本定時器※ 160段LCD驅(qū)動系列器件包括：— 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