【文章內(nèi)容簡介】 關(guān)，各開關(guān)由外部輸入二進(jìn)制的地址碼A、B、C、D來切換。其中腳{10}、{11}、{14}和{13}是地址碼A、B、C、D的輸入端；腳{2}～{11}和{16}～{23}是開關(guān)的輸入/輸出端(開關(guān)位)；腳1是開關(guān)的輸出／輸入公共端(開關(guān)刀)；腳{15}為控制端，低電平有效(選通)，高電平禁止(開關(guān)開路)。CMOD集成模擬開關(guān)CD4067為16選1的模擬開關(guān)。在數(shù)字電路中模擬開關(guān)是很有用的器件，用它來切換數(shù)字信號的傳輸是十分方便的。O/I口代表開關(guān)的公共端口，它等效一個單刀多位開關(guān)。各開關(guān)的切換是由BCD碼作指令，BCD碼的每四位二進(jìn)制碼可對應(yīng)一個開關(guān)的接通，其余開關(guān)都斷開。各開關(guān)都可雙向傳輸信號，即各開關(guān)允許從n線到1線的信號傳送(輸入/輸出)或1線到n線的分離(輸出/輸入)，以及允許信號的并/串轉(zhuǎn)換。開關(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。當(dāng)C=l時，無論地址碼如何變化，所有通道均被禁止；而當(dāng)C=0時，模擬開關(guān)處于正常工作狀態(tài)。因此，利用禁止端可進(jìn)行多片級聯(lián)，以擴大通道數(shù)[24]。 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 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。由于電腦串口RS232電平是10v +10v，而一般的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是TTL電平0 ～5v,MAX232就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的,該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA232F電平。該器件符合TIA/EIA232F標(biāo)準(zhǔn)，每一個接收器將TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換成5V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F電平。(1)主要特點:(2)單5V電源工作(3)LinBiCMOSTM工藝技術(shù)(4)兩個驅(qū)動器及兩個接收器(5)177。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 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、模擬開關(guān)與調(diào)理電路；數(shù)字部分包括單片機部分、晶振部分和通訊部分。：MSP430FG4618串行通信電路PC機電源管理系統(tǒng)模擬部分 總體設(shè)計框圖 模擬部分模擬部分的作用主要是采集、調(diào)理模擬信號，接受由模擬開關(guān)采集傳送過來的電壓信號，經(jīng)過調(diào)理后傳送到MSP430FG4618片內(nèi)集成的ADC實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。 電源管理系統(tǒng)在這個設(shè)計中，～，所以我們選擇能提供3．3V穩(wěn)壓電源的電源芯片LP2987。對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。 ，[2526]： 芯片LP2985管腳圖 芯片LP2987管腳圖： 電源管理系統(tǒng)電路連接圖電源管理系統(tǒng)采用電源管理芯片LP2985和LP2987為整個系統(tǒng)供電。LP2985將電池電壓轉(zhuǎn)換為VEE為多路模擬開關(guān)CD4067供電；LP2987的兩路輸出VDD和VCC分別為MAX232和運放OPA2340供電。LP2985的4,5管腳間的電容C1C15和LP2987的5管腳與地間的電容C12完成濾波，去除高頻噪聲的作用。 電池放電單元電池的放電通過電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，只有通過電阻網(wǎng)絡(luò)的放電，才能使電池的電壓通過模擬開關(guān)和調(diào)理電路后進(jìn)入單片機進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。： 電源放電單元電路連接圖J4～J11為電池，分為正負(fù)兩極，電阻對電池進(jìn)行放電，并采集R9～R16兩端的電壓。R1～R8為放電電阻，由于電阻會隨著溫度的變化而變化，所以需要精度較高的電阻，所以R9～R16選擇低溫漂高精度電阻，低溫漂電阻，是指阻值隨溫度變化小的電阻。越低的溫漂，阻值變化越小，電阻越精密。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。C時電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。 模擬開關(guān)： 模擬開關(guān)電路連接圖 8路滿量程的電池放入電量記錄儀中，必須使用模擬開關(guān)來進(jìn)行通道間的轉(zhuǎn)換。在這里，模擬開關(guān)選擇的是CD4067，CD4067是數(shù)字控制模擬開關(guān)，具有低導(dǎo)通阻抗，低截止漏電流和內(nèi)部地址譯碼的特征。另外，在整個輸入信號范圍內(nèi)，導(dǎo)通電阻保持相對穩(wěn)定。滿足我當(dāng)前設(shè)計的要求。CD4067是16通道的模擬開關(guān)。有四個二進(jìn)制輸入端A0～A3和控制端CS，將采集到的數(shù)據(jù)通過A0～A3分別于單片機相接,輸入的任意一個組合可選擇一路開關(guān)。CS=1時，關(guān)閉所有的通道,當(dāng)C=0時,處于正常工作狀態(tài)。在同一信號的控制下，單片機對電流采集電路，電壓采集電路，發(fā)出相應(yīng)指令，開始采集各個電池的電壓，電流等模擬量。電壓和電流都是模擬量，要想變?yōu)閱纹瑱C能識別的數(shù)字量，需要進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。8路電池的模擬量經(jīng)16路模擬開關(guān)被依次送到單片機的A／D轉(zhuǎn)換口，轉(zhuǎn)換成單片機可以識別和比較的數(shù)字量。 調(diào)理電路 單片機A/。,調(diào)理電路的主要作用是對輸入的電壓進(jìn)行降壓，使經(jīng)過降壓后的電壓與單片機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的電壓匹配，因為單片機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之前先進(jìn)行分壓，否則單片機AD端口采集到的電壓高于其額定輸入電壓，單片機都會讀成滿量程FFFF，無法獲得全面有效的電池狀態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)虛短虛斷的原理3兩管腳的電壓相等,所以1管腳的電壓值與3相同，即V1=VOUT。經(jīng)過U6運放后，所以VIN為輸入VOUT的一半。即將輸入VOUT變換為A/D采樣電壓的有效范圍。 數(shù)字部分?jǐn)?shù)字部分硬件可以分為：單片機部分、晶振部分和通訊部分。 單片機部分設(shè)計中采用的是MSP430XG461X系列單片機，它是一個16位的、具有精簡指令集、超低功耗的混合型單片機，能滿足系統(tǒng)低功耗和方便攜帶的要求。單片機作為本系統(tǒng)的內(nèi)核，： 單片機電路連接圖 晶振部分MSP430系列所有器件都有時鐘模塊，都能實現(xiàn)超低功耗應(yīng)用。MSP430的時鐘由高速晶體，低速晶體，數(shù)字控制振蕩器DCO，鎖頻換FLL等部件構(gòu)成。而各個系列的不同基礎(chǔ)時鐘模塊產(chǎn)生相同的結(jié)果：輸出3種不同頻率的時鐘ACLK（輔助時鐘）、MCLK（主系統(tǒng)時鐘）、和SMCLK（子系統(tǒng)時鐘）,送給不同需求的模塊[27]。正是由于3種不同頻率的時鐘輸出給不同的模塊，才使得整個系統(tǒng)超低功耗成為可能。用戶可以根據(jù)需要選擇不同的時鐘，如可用高速晶體產(chǎn)生較高的MCLK頻率供給CPU以滿足高速數(shù)據(jù)運算的需要。也可以在不需要CPU工作時關(guān)閉MCLK,而實時時鐘可用較準(zhǔn)確的ACLK供給，以達(dá)到減少電流消耗的目的。LFXT1CLK 由低頻時鐘晶體產(chǎn)生的低頻時鐘源,由標(biāo)準(zhǔn)高頻晶體或陶瓷諧振器產(chǎn)生的高頻時鐘源以及外接時鐘信號源。XT2CLK 由標(biāo)準(zhǔn)晶體或陶瓷諧振器產(chǎn)生,外接450KHZ~8MHZ時鐘信號源。DCOCLK 片內(nèi)可以數(shù)字控制的RC振蕩器。ACLK(輔助時鐘) ACLK是LFXT1CLK信號經(jīng)過1,2,4,8分頻后得到的。分頻系數(shù)可選，由參數(shù)DIVA控制，ACLK可由軟件選作各個外圍模塊的時鐘信號。MCLK(主系統(tǒng)時鐘) MCLK可由軟件選擇來自LFXT1CLK、XT2CLK、DCOCLK三者之一，然后經(jīng)過1，2，4，8分頻得到。分頻系數(shù)由DIVM控制，MCLK主要用于CPU和系統(tǒng)。SMCLK(子系統(tǒng)時鐘) 可由軟件選擇來自LFXT1CLK、XT2CLK、DCOCLK三者之一，然后經(jīng)過1，2，4，8分頻得到。分頻系數(shù)由DIVS控制，MCLK主要用于各外圍模塊。由于本系統(tǒng)只需要每1分鐘對16通道的信息進(jìn)行采集，不需要高頻率的數(shù)據(jù)采集，所以可以使用內(nèi)部的晶振，無需外接晶振。 通信部分： MAX232芯片電路連接圖其中在管腳C1+、CC2+、CV+和V處分別放置1μF的電容實現(xiàn)充電作用，以滿足相應(yīng)的充電泵的要求。管腳T1OUT、T1IN、R1OUT和R1IN分別是RS232轉(zhuǎn)換的輸入與輸出腳，實現(xiàn)單片機的TTL電平與上位機的接口電平的轉(zhuǎn)換。為減小輸入端受到的干擾。~6V的供電范圍（Vcc）；與計算機接口的引腳R1IN和T1OUT上的電平分別為177。30V和177。15V，~(Vcc－)~(Vcc+)。 硬件電路原理圖 Protel99 SE本設(shè)計的開發(fā)工具采用Protel99，Protel99是PROTEL公司在80年代末推出的EDA軟件，目前己發(fā)展到Protel DXP版。這是一個完整的板級全方位電路設(shè)計系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計(包含印制電路板自動布線)、可編程邏輯器件設(shè)計、圖表生成、電子表格生成等功能。Protel99電路仿真器使用的是BerkeleySPICE3f5／XSPCE的增強版本，可以精確仿真任意組合的模擬和數(shù)字元件，不需要人工插入。使用Protel99作為開發(fā)工具，大大提高了開發(fā)速度和成功率。： Protel99界面圖 protel99 SE軟件的使用方法 建立一個數(shù)據(jù)庫文件 打開protel 99se后,選擇file菜單下的new菜單 選擇新建的項目存放方式為DDB以及文件存放目錄 新建好DDB文件后,我們就可里邊的Documents目錄下 可以新建SCH文件了,也就是電路圖設(shè)計項目 新建后SCH項目后,在默認(rèn)的一個protel99se元件庫中,可以選擇元件放到電路圖中了 可以選擇增加自己的元件庫 繪制原理圖 （1）將元件放進(jìn)SCH原理圖中，并且設(shè)計元件的屬性 （2）設(shè)計元件的屬性，包括封裝,名稱，元件屬性等 （3）在protel99se中設(shè)計中，所有相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號，在圖紙中，表示同一網(wǎng)絡(luò)結(jié)點 （4）設(shè)點電源地 （5）在protel99se中，放好元件，就可以畫線了 電路原理圖設(shè)計 硬件電路PCB板設(shè)計有了電量記錄儀硬件電路的原理圖，就可以生成PCB板。4 軟件設(shè)計軟件設(shè)計包括主程序和中斷服務(wù)程序。主程序完成單片機的初始化，以及等待中斷；中斷服務(wù)程序包括上電中斷服務(wù)程序、定時器中斷服務(wù)程序以及串口中斷服務(wù)程序。MSP430系列單片機支持匯編語言和C語言的編程，但是匯編語言只有27條精簡指令，可以提高效率，所以本設(shè)計中采用匯編語言編程。 軟件系統(tǒng)中的主模塊設(shè)計：開始打開串口記錄完畢采集存儲到FLASH