【正文】 這幾個(gè)月的時(shí)間里，我在老師的悉心指導(dǎo)下，順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。隨著智能儀器的不斷完善以及新的設(shè)計(jì)思想和新的集成電路的不斷出現(xiàn),軟件的重要性將變得愈來(lái)愈突出。研究工作主要分兩個(gè)方面：硬件部分設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及各部分功能的實(shí)現(xiàn)；軟件部分的設(shè)計(jì)，其中包括各段子程序流程框圖及程序設(shè)計(jì)。目前較為常用的串口有9針串口（DB9）和25針串口（DB25），通信距離較近時(shí)(12m)，可以用電纜線直接連接標(biāo)準(zhǔn)RS232端口(RS422,RS485較遠(yuǎn))，若距離較遠(yuǎn)，需附加調(diào)制解調(diào)（MODEM）。P6DIR。, 00H,amp。P1IFG。FLL_CTL1YYSS MOV 400H,R14 。設(shè)置完串口，將SWRST設(shè)置為0，使能串口 00H,amp。U1CTL。IFG2。FCTL1。FCTL2。P4DIR 40H,amp。 55H,amp。U1CTL。TBCCR0 。ADC12MCTL0 。P1DIR。TACCR0 。P9OUT 0FFH,amp。P6DIR。P3OUT 01H,amp。清除標(biāo)志 0FFH,amp。P1DIR。SCFI0。 Initialize 39。MSP430系列單片機(jī)支持匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的編程，但是匯編語(yǔ)言只有27條精簡(jiǎn)指令，可以提高效率，所以本設(shè)計(jì)中采用匯編語(yǔ)言編程。15V，~(Vcc－)~(Vcc+)。SMCLK(子系統(tǒng)時(shí)鐘) 可由軟件選擇來(lái)自LFXT1CLK、XT2CLK、DCOCLK三者之一，然后經(jīng)過(guò)1，2，4，8分頻得到。也可以在不需要CPU工作時(shí)關(guān)閉MCLK,而實(shí)時(shí)時(shí)鐘可用較準(zhǔn)確的ACLK供給，以達(dá)到減少電流消耗的目的。即將輸入VOUT變換為A/D采樣電壓的有效范圍。CS=1時(shí)，關(guān)閉所有的通道,當(dāng)C=0時(shí),處于正常工作狀態(tài)。電阻與溫度的關(guān)系是電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1176。對(duì)于電路板上其他芯片5V供電都滿足它們的要求，因此選擇電源芯片LP2985。 所示： 芯片CD4067管腳圖：輸入導(dǎo)通通道CA3A2A1A0LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLHHHHLLHHLLHHLHLHLHLHI0/O0← →O/II1/O1← →O/II2/O2← →O/II3/O3← →O/II4/O4← →O/II5/O5← →O/II6/O6← →O/II7/O7← →O/I輸入導(dǎo)通通道CA3A2A1A0LLLLLLLLHHHHHHHHHLLLLHHHHLLHHLLHHLHLHLHLHI8/O8 ← →O/II9/O9 ← →O/II10/O10← →O/II11/O11← →O/II12/O12← →O/II13/O13← →O/II14/O14← →O/II15/O15← →O/I無(wú) 芯片CD4067的輸入和導(dǎo)通圖 MAX232該產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。CMOD集成模擬開(kāi)關(guān)CD4067為16選1的模擬開(kāi)關(guān)。 8KB RAM —I2C接口※ 串行在線編程，無(wú)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(cè)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： 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(cè)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。由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)打開(kāi)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。 （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。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。 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)。 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。目前市場(chǎng)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。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)出讀數(shù)的信號(hào)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(guò)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(hào)的命令。利用MSP430FG4618單片機(jī)自帶的AD轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，判斷這些數(shù)據(jù)是否在鋰離子電池放電允許范圍之內(nèi)，單片機(jī)比較判斷并對(duì)相應(yīng)電路作出控制以后將有效數(shù)據(jù)存入FLASH?，F(xiàn)在，鋰電池大量應(yīng)用在手機(jī)上，可以說(shuō)是最大的應(yīng)用群體。 鋰電池放電特性一般稱放電時(shí)電池端電壓隨時(shí)間的變化曲線叫做電池的放電特性曲線，鋰電池在不同的放電電流下有不同的放電特性，其特性曲線見(jiàn)圖. 由圖可以看出，在開(kāi)始放電時(shí)，鋰電池的電壓下降比較劇烈，然后進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定期，在穩(wěn)定期電壓下降很不明顯，當(dāng)電量接近放完時(shí)，又有一個(gè)劇烈的電壓下降，如果此時(shí)繼續(xù)放電，則會(huì)毀損電池；如果放電電流過(guò)大則放電時(shí)間非常短，電壓急劇下降，電池溫度急劇升高，電池則將無(wú)法正常工作；，再繼續(xù)放電，將導(dǎo)致電池永久性損壞[18]。同時(shí)，與傳統(tǒng)的電池相比，鋰離子電池具有突出的優(yōu)點(diǎn)： (1) 工作電壓高：鋰離子電池的工作電壓為3．7V，是鎳鎘和鎳氫電池工作電壓的三倍。它看似直接，但卻存在難點(diǎn)：在測(cè)量期間，只有在不施加任何負(fù)載的情況下，才存在這種電池電壓與電量之間的簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)。這應(yīng)從以下幾個(gè)方面努力：①采用應(yīng)答式操作方式，按鍵即能直接顯示對(duì)應(yīng)參數(shù),按鍵出錯(cuò)，能夠自動(dòng)顯示出錯(cuò)信息，釋放鍵即能恢復(fù)正常顯示；②表內(nèi)采用插板式結(jié)構(gòu)，便于維修和更換；③完善設(shè)計(jì)，采用新穎高可靠開(kāi)關(guān)部件，軟件配以自診斷功能。 (3)數(shù)據(jù)處理能力的加強(qiáng)。日本鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)研究協(xié)會(huì)自助了將近一億兩千萬(wàn)美院，并為此指定了詳細(xì)的新陽(yáng)光計(jì)劃。而目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的監(jiān)控儀器由于監(jiān)測(cè)方法及電池失效模式判據(jù)不當(dāng)?shù)南拗疲蛊湫阅懿荒芡耆珴M足對(duì)電池監(jiān)控的需要,而國(guó)外的同類儀器雖然性能較高，但價(jià)格昂貴,不適合一般用戶使用[6]。其中粘結(jié)劑作為非導(dǎo)電的活性材料在鋰離子電池中的重要性開(kāi)始逐漸被認(rèn)識(shí)和接受。目前使用的各類電池中，鋰離子電池(也稱鋰離子二次電池或鋰離子蓄電池)是近十幾年才發(fā)展起來(lái)的一種新型電源。電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)檢測(cè)電池的電壓、電流、溫度等同電池性能密切相關(guān)的參數(shù)與時(shí)間相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，得出當(dāng)前電池的運(yùn)行狀態(tài)信息，然后通過(guò)分析處理并和預(yù)先設(shè)定的電池性能判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，從而診斷出電池的當(dāng)前的健康狀態(tài)是否良好[5]。 電池電量記錄儀的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 電池電量記錄儀的研究現(xiàn)狀(1)隨著科技的進(jìn)步，筆記本電腦微型計(jì)算機(jī)，數(shù)字照相機(jī)，移動(dòng)電話，醫(yī)療器械以及近地軌道的地球衛(wèi)星和高軌道同步衛(wèi)星等新型電子儀器設(shè)備的發(fā)展，對(duì)電池產(chǎn)業(yè)提出了更高的要求。相比其它傳統(tǒng)的水溶液二次電池，鋰離子電池具有單體電池工作電壓高、質(zhì)量比能量高、體積比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電率低、工作溫度范圍寬、清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)[11]。 電池電量記錄儀的發(fā)展趨勢(shì)電量記錄儀的電壓監(jiān)測(cè)發(fā)展方向：(1)操作要“傻瓜”型，維護(hù)要方便型。充分應(yīng)用軟件技術(shù)使儀表具備更多的功能供用戶選擇，如可以選擇讀出當(dāng)月中任意一天的各整點(diǎn)電壓及統(tǒng)計(jì)參數(shù)值，以適應(yīng)不同用戶對(duì)電壓監(jiān)測(cè)、分析統(tǒng)計(jì)的要求。電解質(zhì)是含鋰鹽的有機(jī)溶液。 (5) 薄型，輕量，無(wú)記憶效應(yīng)(它可以根據(jù)要求隨時(shí)充放電，而不會(huì)降低電池性能)。由于鋰電池的自放電率極低，放電電壓平緩，使得起搏器植入人體長(zhǎng)期使用成為可能。隨著溫度等外部環(huán)境的變化，電池的電壓會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，對(duì)使用電池的電子設(shè)備就會(huì)產(chǎn)生一定的損害，因此研究電池電壓的變化規(guī)律對(duì)使用電池的設(shè)備有著重要的意義。串口進(jìn)入傳輸數(shù)據(jù)狀態(tài)從單片機(jī)閃存內(nèi)讀取數(shù)據(jù), 依次送入主計(jì)算機(jī),在計(jì)算機(jī)中通過(guò)串口助手對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，并對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。該方案集成了方案一中放電管理芯片的功能，將檢測(cè)、模數(shù)轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、斷電集成為一體。 MSP430的33X、32X、31X等系列具有LCD驅(qū)動(dòng)模塊，對(duì)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。第二階段：尋找突破，引入Flash技術(shù)。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(jí)提供了又一方便的手段。 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(jiǎn)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(jiǎn)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(chǔ)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。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)。如果晶體振蕩器在用做CPU時(shí)鐘MCLK時(shí)發(fā)生故障，DCO會(huì)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(mén)狗將其復(fù)位。它的特性描述如下[23]：※ 工作電壓范圍：～ V※ 超低功耗92KB+256B Flash Memory,120KB+256B Flash Memory,開(kāi)關(guān)所需的BCD碼由外部電路產(chǎn)生，并稱BCD碼為外部地址輸入信號(hào)。30V輸入電平(6)低電源電流：典型值是8mA(7)符合甚至優(yōu)于ANSI標(biāo)準(zhǔn) EIA/(8)ESD保護(hù)大于MILSTD883（方 法3015）標(biāo)準(zhǔn)的2000V： 芯片MAX232管腳圖3 硬件設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)框架電池電量記錄儀的硬件裝置包括：模擬部分與數(shù)字部分；模擬部分包括電源供電系統(tǒng)、電池放電單元、模擬開(kāi)關(guān)與調(diào)理電路；數(shù)字部分包括單片機(jī)部分、晶振部分和通訊部分。： 電源放電單元電路連接圖J4～J11為電池，分為正負(fù)兩極，電阻對(duì)電池進(jìn)行放電，并采集R9～R16兩端的電壓。滿足我當(dāng)前設(shè)計(jì)的要求。,調(diào)理電路的主要作用是對(duì)輸入的電壓進(jìn)行降壓，使經(jīng)過(guò)降壓后的電壓與單片機(jī)所需要的工作電壓匹配，： 調(diào)理電路連接圖調(diào)理電路將鋰離子電池的電壓進(jìn)行分壓從而和單片機(jī)的電壓匹配，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的選擇決定輸入端口電壓的大小，故在在電池電壓給單片機(jī)之前先進(jìn)行分壓，否則單片機(jī)AD端口采集到的電壓高于其額定輸入電壓，單片機(jī)都會(huì)讀成滿量程FFFF，無(wú)法獲得全面有效的電池狀態(tài)數(shù)據(jù)。而各個(gè)系列的不同基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊產(chǎn)生相同的結(jié)