【正文】 量、能量密度、比功率、功率密度、壽命、快速充電性能及成本。此類蓄電池的比能量高，有較高的比功率，壽命長，材料來源豐富(我國有豐富的稀土資源)，污染輕等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是較好的電動車用蓄電池。尤其是鎳氫電池在高溫時(shí)自放電率會增高，造成電容量下降的缺點(diǎn)。 鋰離子蓄電池和聚合物鋰離子蓄電的比能量更高，有較高的比功率，壽命長，污染輕等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是有希望的電動車用電池。它們將成為用于高端電動車的電池，將是繼鉛酸蓄電池之后所占比例較大的電池。鋅空電池是金屬一空氣電池的一種，屬于半燃料電池范疇。 。 即使在電池壽命接近終止時(shí)，光宇鋰離子電池仍保持著良好的放電穩(wěn)定 性。 重復(fù)使用次數(shù)多，循環(huán)充電特性好，可以重復(fù)500~1000次充放電。雖然鋰離子電池很少發(fā)生結(jié)晶化的反應(yīng)，這種反應(yīng)是產(chǎn)生記憶效應(yīng)的原理。最主要的是正負(fù)材料的變化，從分子角度看，正負(fù)極能容納鋰離子的空穴會塌陷，這樣就會堵塞，影響電流的充放；從化學(xué)角度來看，正負(fù)極材料的鈍化，會產(chǎn)生一些穩(wěn)定的化合物，這樣也會也會影響性能。這三方面的原因都會使鋰離子電池在充放電過程中參加導(dǎo)電的鋰離子丟失。這也是鋰離子電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因。其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、溫度、ID、充電狀態(tài)、放電次數(shù)等數(shù)值。雖然鋰離子電池很少發(fā)生結(jié)晶化的反應(yīng)，這種反應(yīng)是產(chǎn)生記憶效應(yīng)的原理。最主要的是正負(fù)材料的變化，從分子角度看，正負(fù)極能容納鋰離子的空穴會塌陷，這樣就會堵塞，影響電流的充放；從化學(xué)角度來看，正負(fù)極材料的鈍化，會產(chǎn)生一些穩(wěn)定的化合物，這樣也會也會影響性能。這三方面的原因都會使鋰離子電池在充放電過程中參加導(dǎo)電的鋰離子丟失。這也是鋰離子電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因。其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、溫度、ID、充電狀態(tài)、放電次數(shù)等數(shù)值。充電控制芯片是控制電池的充電過程。開始充電時(shí)，電池的電壓以較大的斜率升壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓，之后再控制芯片的控制下轉(zhuǎn)入恒壓充電狀態(tài)，此過程中電壓變化不大，電流在逐漸減小，當(dāng)充電電流幾乎降到零時(shí)，可認(rèn)為電池電量已滿，停止充電。而鋰離子電池在多次使用后，放電曲線是會改變的，如果芯片一直沒有機(jī)會再次讀出完整的一個(gè)放電曲線，其計(jì)算出來的電量也就是不準(zhǔn)確的。鋰離子電池的不足之處在于對充電器要求比較苛刻，需要保護(hù)電路。另外，對于電壓過低的電池需要進(jìn)行預(yù)充，充電器最好帶有熱保護(hù)和時(shí)間保護(hù)，為電池提供附加保護(hù)。充電控制芯片是控制電池的充電過程。開始充電時(shí)，電池的電壓以較大的斜率升壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓，之后再控制芯片的控制下轉(zhuǎn)入恒壓充電狀態(tài)，此過程中電壓變化不大，電流在逐漸減小，當(dāng)充電電流幾乎降到零時(shí)，可認(rèn)為電池電量已滿，停止充電。而鋰離子電池在多次使用后，放電曲線是會改變的，如果芯片一直沒有機(jī)會再次讀出完整的一個(gè)放電曲線，其計(jì)算出來的電量也就是不準(zhǔn)確的。鋰離子電池的不足之處在于對充電器要求比較苛刻，需要保護(hù)電路。另外，對于電壓過低的電池需要進(jìn)行預(yù)充，充電器最好帶有熱保護(hù)和時(shí)間保護(hù)，為電池提供附加保護(hù)。第2章 MSP43單片機(jī) MSP430簡介 MSP430的CPU采用16位RISC架構(gòu)，具有高度的應(yīng)用開發(fā)透明性。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、具有精簡指令集（RISC）的混合信號處理器（Mixed Signal Processor）。該系列單片機(jī)多應(yīng)用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。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。MSP430 系列單片機(jī)能在25MHz晶體的驅(qū)動下，實(shí)現(xiàn)40ns的指令周期。首先，MSP430 電壓。其次，獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)?？梢灾皇褂靡粋€(gè)晶體振蕩器（）DT26 OR DT38，也可以使用兩個(gè)晶體振蕩器。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。在系統(tǒng)中共有一種活動模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0~LPM4）。它們分別是看門狗（WDT）、模擬比較器A、定時(shí)器A0（Timer_A0）、定時(shí)器A1（Timer_A1）、定時(shí)器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、10位/12位ADC、16位ΣΔ ADC、DMA、I/O端口、基本定時(shí)器（Basic Timer）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）和USB控制器等若干外圍模塊的不同組合。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。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的低功耗狀態(tài)時(shí)，中斷喚醒只需5μs。對于 OTP 型和 ROM 型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后燒寫或掩膜芯片；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，還有可電擦寫的 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)。開發(fā)語言有匯編語言和C 語言。每一系列有ROM 型（C）、OTP 型（P）和 EPROM 型（E）等芯片。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。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。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。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。2000年7月推出了F13x/F14x 系列，在2001年7月到2002年又相繼推出F41x、F43x、F44x。F41x系列單片機(jī)有48個(gè)I/O 口，96段LCD驅(qū)動。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。TI公司推出具有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，將國際上先進(jìn)的JTAG技術(shù)和Flash在線編程技術(shù)引入MSP430。2001年TI 公司又公布了BOOTSTRAP LOADER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。BOOTSTRAP 具有很高的保密性，口令可達(dá)到 32個(gè)字節(jié)的長度。 在這一新的系列中，有了兩個(gè)方面的發(fā)展。二是從外圍模塊來說，增加了I2C、DMA、DAC12 和SVS等模塊：～——活動模式：330μA at 1MHz, 3V——待機(jī)模式：——掉電模式（RAM數(shù)據(jù)保持）：，指令周期200ns——多種內(nèi)部電阻——單個(gè)外部電阻——32kHz晶振——高頻晶體——諧振器——外部時(shí)鐘源6. 帶有三個(gè)捕獲/比較寄存器的16位定時(shí)器（Timer_A）——MSP430C111：2K字節(jié)ROM，128字節(jié)RAM ——MSP430C112：4K字節(jié)ROM，256字節(jié)RAM ——MSP430P112：4K字節(jié)OTP，256字節(jié)RAM——PMS430E112：4KB EPROM, 256B RAM1120引腳塑料小外形寬體（SOWB）封裝，20引腳陶瓷雙列直插式（CDIP）封裝（僅EPROM）該CPU集成了16個(gè)寄存器，用于縮短指令執(zhí)行時(shí)間可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成寄存器間操作。外圍設(shè)備通過數(shù)據(jù)、抵制、控制總線與CPU相連，通過所有指令可以很容易的對它們進(jìn)行控制。MSP430系列的CPU采用16位精簡指令系統(tǒng)，集成有16位寄存器和常數(shù)發(fā)生器，發(fā)揮了最高的代碼效率。 典型應(yīng)用：捕獲傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，加以處理后輸出或者發(fā)送到主機(jī)。 整個(gè)指令集由51條指令構(gòu)成，具有三種格式和七種尋址方式。表1總結(jié)了三種指令格式并舉例，尋址方式見表2表1 指令字格式雙操作數(shù)，源目的例：ADD R4，R5R4+R5224。(TOS),R8224。一個(gè)中斷事件可以把系統(tǒng)從各種低功耗模式喚醒，響應(yīng)中斷請求并且從中斷程序中返回原來的低功耗模式（AM）：所有時(shí)鐘均被激活。（LPM1）：CPU停止工作，外圍模塊繼續(xù)工作，ACLK和SMCLK有效，MCLK的環(huán)路控制無效，如果數(shù)字控制振蕩器（DCO）沒有被用于活動模式，其DC發(fā)生器被關(guān)閉。 5. 低功耗模式3（LPM3）：CPU停止工作，外圍模塊繼續(xù)工作，ACLK有效，SMCLK和MCLK環(huán)路控制無效，DCO的DC發(fā)生器關(guān)閉。 MSP430單片機(jī)是TI公司1996年開始推向市場的超低功耗微處理器，另外他還集成了很多模塊功能，從而使得用一片MSP430 芯片可以完成多片芯片才能完成的功能，大大縮小了產(chǎn)品的體積與成本。下面來說一下它的主要特點(diǎn)：（1）低電源電壓范圍，～。（3）靈活的時(shí)鐘使用模式。（5）豐富的功能模塊，這些功能模塊包括：A：多通道10－14位AD轉(zhuǎn)換器；B：雙路12位DA轉(zhuǎn)換器；C：比較器；D：液晶驅(qū)動器；E：源電壓檢測；F：串行口USART(UART/SPI）；G：硬件乘法器；H：看門狗定時(shí)器，多個(gè)16位、8位定時(shí)器（可進(jìn)行捕獲，比較，PWM輸出）；I：DMA控制器。MSP430的復(fù)位信號有2種：上電復(fù)位信號（POR）、上電清除信號（PUC）。POR信號只在2種情況下發(fā)生：（1）微處理上電；（2）RST/NMI管腳上產(chǎn)生低電平時(shí)系統(tǒng)復(fù)位。POR和PUC兩者的關(guān)系：POR信號的產(chǎn)生會導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位并產(chǎn)生PUC信號。無論是POR信號還是PUC信號觸發(fā)的復(fù)位，都會使MSP430從地址0xFFFE處讀取復(fù)位中斷向量，程序從中斷向量所指的地址處開始執(zhí)行。系統(tǒng)復(fù)位（指POR）后的狀態(tài)為：（1）RST/NMI管腳功能被設(shè)置為復(fù)位功能；（2）所有I/O管腳被設(shè)置為輸入；（3）外圍模塊被初始化，其寄存器值為相關(guān)手冊上的默認(rèn)值；（4）狀態(tài)寄存器SR復(fù)位；（5）看門狗激活，進(jìn)入工作模式；（6）程序計(jì)數(shù)器PC載入0xFFFE處的地址，微處理器從此地址開始執(zhí)行程序。 在RST/NMI管腳上接100K歐的上拉電阻。（3）再（2）的基礎(chǔ)上，再在電阻上并接一個(gè)型號為IN4008的二極管，可以可靠的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)斷電后立即上電。我們可以根據(jù)需要選擇合適的振蕩頻率，并可以在不需要時(shí)隨時(shí)關(guān)閉振蕩器，以節(jié)省功耗。 數(shù)控RC振蕩器。DCO的振蕩頻率會受周圍環(huán)境溫度和MSP430工作電壓的影響，且同一型號的芯片所產(chǎn)生的頻率也不相同。（2）LFXT1典型為接32768HZ的時(shí)鐘振蕩器，此時(shí)振蕩器不需要接負(fù)載電容。（3）XT2此時(shí)需要接負(fù)載電容，不用時(shí)可以關(guān)閉。MSP430的3種時(shí)鐘信號：MCLK系統(tǒng)主時(shí)鐘；SMCLK系統(tǒng)子時(shí)鐘；ACLK輔助時(shí)鐘。除了CPU運(yùn)算使用此時(shí)鐘以外，外圍模塊也可以使用。（2）SMCLK系統(tǒng)子時(shí)鐘。并在使用前可以通過各模塊的寄存器實(shí)現(xiàn)分頻。（3）ACLK輔助時(shí)鐘。并在使用前可以通過各模塊的寄存器實(shí)現(xiàn)分頻。PUC復(fù)位后，MCLK和SMCLK的信號源為DCO，DCO的振蕩頻率為800KHZ。MSP430內(nèi)部含有晶體振蕩器失效監(jiān)測電路，監(jiān)測LFXT1（工作在高頻模式）和XT2輸出的時(shí)鐘信號。如果MCLK信號來自LFXT1或者XT2，那么MSP430自動把MCLK的信號切換為DCO，這樣可以保證程序繼續(xù)運(yùn)行。5種低功耗模式分別為LPM0~LPM4(LOW POWER MODE)，CPU的活動狀態(tài)稱為AM(ACTVE MODE)模式。另外工作電壓對功耗的影響：電壓越低功耗也越低。在AM狀態(tài)，程序可以選擇進(jìn)入任何一種低功耗模式，然后在適當(dāng)?shù)臈l件下，由外圍模塊的中斷使CPU退出低功耗模式，返回AM模式，再由AM模式選擇進(jìn)入相應(yīng)的低功耗模式，如此類推。由于在CPU的頭文件中對CPU內(nèi)的各寄存器和模塊的各種工作模式都作了詳盡的定義，所以編程時(shí)盡可能的利用就是了。進(jìn)入低功耗模式4，可以寫：LMP4。退出低功耗模式如下： LPM4_EXIT。 //退出低功耗模式4中斷是MSP430微處理器的一大特色，有效地利用中斷可以簡化程序和提高執(zhí)行效率。MSP430在沒有事件發(fā)生時(shí)進(jìn)入低功耗模式，事件發(fā)生時(shí)，通過中斷喚醒CPU，事件處理完畢后，CPU再次進(jìn)入低功耗狀態(tài)。MSP430的中斷分為3種：系統(tǒng)復(fù)位、不可屏蔽中斷、可屏蔽中斷。（2）不可屏蔽中斷的中斷向量為0xFFFC。軟件首先判斷中斷源并復(fù)位中斷標(biāo)志，接著執(zhí)行用戶代碼。需要特別注意點(diǎn)：置位OFIE、NMIE、ACCVIE后，必須立即退出中斷相應(yīng)程序，否則會再次觸發(fā)中斷，導(dǎo)致中斷嵌套，從而導(dǎo)致堆棧溢出，致使程序執(zhí)行結(jié)果的無法預(yù)料。每一個(gè)中斷都可以被自己的中斷控制位屏蔽，也可以由全局中斷控制位屏蔽。響應(yīng)中斷時(shí)。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)。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。 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）。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 。其中電源部分提供系統(tǒng)需要的電源。MSP430單片機(jī)控制電路根據(jù)給定和反饋的偏差按照充電控制方案對充電電壓或電流進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。MOSFET驅(qū)動電路完成對MOSFET門極驅(qū)動,保證MOSFET正常工作的功能。電動車的開發(fā)在全球范圍內(nèi)未能深入展開，其中，最重要也是最困難的一個(gè)問題是“充電”問題，主要是指充電模式和參數(shù)。一個(gè)性能優(yōu)良的充電器要解決一系列理論問題，例如，防止或盡量減少極化效應(yīng)；防止出現(xiàn)熱失控，防止或盡量減少失水效應(yīng)；防止充電所形成的不可逆鹽化，等等。當(dāng)開關(guān)器件V處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí),L兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢使VD導(dǎo)通,電感儲存的能量通過續(xù)流二極管VD傳遞給蓄電池,L中的電流減小,當(dāng)電感電壓低于電容C2兩端的電壓時(shí),電容便向蓄電池放電。 電壓和電流采樣采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器AD574。15V雙電源供電,12位輸出,最大誤差為177。 充電電流通過電流傳感器MAX