基于MSP430單片機(jī)的電池監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

西藏民族大學(xué)電子設(shè)計(jì)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)中心　李　鵬

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基于MSP430單片機(jī)的電池監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

西藏民族大學(xué)電子設(shè)計(jì)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)中心李鵬

【摘要】電池檢測(cè)是現(xiàn)代社會(huì)一直關(guān)注的重點(diǎn)問題，雖說電源系統(tǒng)的自動(dòng)化處理技術(shù)十分強(qiáng)大，但還是會(huì)出現(xiàn)一些漏洞，當(dāng)系統(tǒng)停電時(shí)，電池就起到了很大的作用。本文基于MSP430單片機(jī)原理下，對(duì)電池的設(shè)計(jì)流程和運(yùn)作情況實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，在節(jié)省人力物力和提高效率的基礎(chǔ)上建立自動(dòng)化的電池監(jiān)測(cè)儀。電池遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)儀的使用原理是在電池內(nèi)部輸入一個(gè)可以傳輸?shù)慕涣麟娦盘?hào)，主要觀察電池在使用過程中的電壓和電流轉(zhuǎn)換情況，測(cè)量電池在高頻度使用次數(shù)下溫度的變化。這種電池監(jiān)測(cè)儀方法提高了電池的使用效率和時(shí)限，并且減少了生態(tài)污染，避免造成經(jīng)濟(jì)損失。利用MSP430的功能，將其與電池的監(jiān)測(cè)工作相結(jié)合，提高了工作效率的同時(shí)也增強(qiáng)了獲取的數(shù)據(jù)的可靠性。

【關(guān)鍵詞】監(jiān)測(cè)儀；MSP430；電池檢測(cè)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1　設(shè)計(jì)前言

MSP430單片機(jī)是一種混合方式下的信號(hào)處理器，它在一個(gè)芯片上集成不同的電路，這些電路主要包括功能各有差異的模擬電器和微處理器，還有數(shù)字電路模塊等等，再根據(jù)實(shí)際生活中使用需求的不同，來利用單片機(jī)制定解決問題的措施。這種監(jiān)測(cè)儀技術(shù)在監(jiān)測(cè)電池之前自身就需要利用電池來供電，并裝在便于觀察的儀器表盤中。在MSP430單片機(jī)的技術(shù)原理之下，設(shè)計(jì)電池監(jiān)測(cè)儀的工作就相對(duì)而言較為簡便。電池作為現(xiàn)代生活中必不可缺的資源，廣泛運(yùn)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生產(chǎn)交通等領(lǐng)域。電池使用的正確與否主要取決于對(duì)電池?cái)?shù)值的準(zhǔn)確測(cè)量和分析，運(yùn)用監(jiān)測(cè)儀對(duì)電池的自動(dòng)化系統(tǒng)做出規(guī)劃，分析它在使用過程中的安全性和可靠性，為之后將電池運(yùn)用到實(shí)際產(chǎn)品中不出現(xiàn)差錯(cuò)做好鋪墊。在設(shè)計(jì)電池監(jiān)測(cè)儀之前，要利用MSP430單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電池電量檢測(cè)、電壓和溫度檢測(cè)的功能，保障了這些基本功能，才能有效提高電池監(jiān)測(cè)儀的工作效率。電池監(jiān)測(cè)儀主要分析電池的電壓、電流和溫度等方面，根據(jù)這方面的數(shù)據(jù)做出系統(tǒng)調(diào)整，找到適合電池監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)的范圍。電池作為第二種生活中使用的電源，在監(jiān)測(cè)工作上要做到完善，為電源系統(tǒng)停電做好準(zhǔn)備工作。不僅如此，現(xiàn)在社會(huì)對(duì)電池的需求量也在不斷地增加，電池要比電源更加方便，易于攜帶，沒有固定性。由于需求增加，它的質(zhì)量問題也就受到大眾的廣泛關(guān)注，安全是電池生產(chǎn)制造的首要前提，因此建立基于MSP430單片機(jī)的電池監(jiān)測(cè)儀來監(jiān)督電池的生產(chǎn)性能這項(xiàng)工作勢(shì)在必行。

2　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1電池電壓性能監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

電池電壓的采集在自動(dòng)化系統(tǒng)中占有很重要的地位。電池監(jiān)測(cè)儀通過信號(hào)傳輸器將數(shù)值傳到MSP430單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)混合系統(tǒng)處理。電池電壓的檢測(cè)值較低，比一般電器的數(shù)值要低，盡管電壓不高，但是電池電壓的小幅變動(dòng)都會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)帶來很大的波動(dòng)。電池在連接電路時(shí)會(huì)偶爾性的發(fā)生放電事故，這種情況會(huì)改變電池通路的電壓大小，影響監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行。為了測(cè)量出電池內(nèi)部的電壓，需要運(yùn)用兩個(gè)定值電阻和一個(gè)電位器來對(duì)電池進(jìn)行壓力分散，再通過濾波程序用MSP430單片機(jī)轉(zhuǎn)換電壓值，最后進(jìn)行分析計(jì)算。根據(jù)計(jì)算得到的監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)下的電池電壓標(biāo)準(zhǔn)值，分析電壓在不同情況下對(duì)電池的影響程度，從而調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，找到合適的電壓值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以此提升系統(tǒng)的自動(dòng)化處理水平。

2.2電池電流性能監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

相對(duì)于其它幾種監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)而言，電池的電流檢測(cè)方法要復(fù)雜許多，因此監(jiān)測(cè)工作需要的成本也比較高。面對(duì)市場(chǎng)上多種多樣的電流傳感器和不同測(cè)量電池電流的方式，如何去選擇經(jīng)濟(jì)且價(jià)值比高的途徑是現(xiàn)階段主要關(guān)注的問題。在基于MSP430單片機(jī)的電池監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)中，選擇的電流檢測(cè)方式更符合現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的需求，節(jié)約資源同時(shí)也可以將功能效益發(fā)揮到最大化。

2.3電池溫度性能監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

由于電池的構(gòu)成材料主要是化學(xué)物質(zhì)，因此它在使用過程中會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，釋放大量的熱量，同時(shí)電流的傳導(dǎo)也會(huì)帶來熱量的產(chǎn)生，這些就會(huì)引起電池的溫度不斷地升高。溫度大幅度的提高會(huì)給電池帶來很大的破壞，會(huì)較少電池的使用壽命，加劇電池的老化，即在設(shè)計(jì)電池監(jiān)測(cè)儀時(shí)首先就要找出溫度變化有問題的電池進(jìn)行處理。隨著科技的不斷進(jìn)步，市場(chǎng)上生產(chǎn)的大量電池對(duì)高溫的抵抗力還是很強(qiáng)的，不會(huì)對(duì)生活造成危害。對(duì)電池溫度的監(jiān)測(cè)主要是解決低溫和高溫環(huán)境下電池會(huì)出現(xiàn)的問題。普通電池所處的環(huán)境對(duì)溫度的要求一般是在-20°C～60°C，低于-20° C或者高于60°C都會(huì)影響電池監(jiān)測(cè)的研究數(shù)據(jù)。

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1主程序設(shè)計(jì)

電池監(jiān)測(cè)儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)完成后，就要開始著手它的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。一個(gè)系統(tǒng)不可或缺的就是占主導(dǎo)地位的主程序。設(shè)計(jì)一個(gè)主程序?qū)﹄姵乇O(jiān)測(cè)儀來說是有很大好處的，主程序能夠從各方面實(shí)現(xiàn)機(jī)器之間的轉(zhuǎn)換，能夠遠(yuǎn)程操縱，從整體范圍去監(jiān)測(cè)電池的實(shí)時(shí)使用狀況。主程序具有擴(kuò)展性、連接性和準(zhǔn)確性。首先，通過主程序系統(tǒng)可以利用一個(gè)程序去帶動(dòng)其它多個(gè)程序的運(yùn)作，減少了成本提高了效率；其次，主程序能夠?qū)崿F(xiàn)工作人員和機(jī)器之間的合作，通過機(jī)器傳送的數(shù)據(jù)，工作人員對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)算得出未來的發(fā)展?fàn)顩r；最后，主程序系統(tǒng)是機(jī)器操作，它所產(chǎn)生的誤差要比人工的小，精確度較高。

設(shè)計(jì)主程序軟件系統(tǒng)，要做到程序的結(jié)構(gòu)簡單，易于掌握，并且能夠順利的研究出硬件系統(tǒng)下電池的電流、電壓和溫度問題。主程序的各個(gè)功能模塊之間區(qū)域要?jiǎng)澐置鞔_，位操作者進(jìn)行維護(hù)管理時(shí)帶來便利。主程序軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要符合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的要求，明確各程序目標(biāo)功能的使用，各項(xiàng)數(shù)據(jù)之間的流動(dòng)要實(shí)時(shí)記錄，防止出現(xiàn)差錯(cuò)。利用主程序系統(tǒng)軟件，加強(qiáng)電池監(jiān)測(cè)儀的監(jiān)督檢測(cè)工作，兩者有效結(jié)合，對(duì)電池系統(tǒng)的發(fā)展使用做出精準(zhǔn)的分析，以備電源系統(tǒng)遭到破壞時(shí)能夠安全的運(yùn)用電池系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。

3.2數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)

電池監(jiān)測(cè)儀在檢測(cè)過程中所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)需要一個(gè)平臺(tái)去承載，這就要求在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)儀的同時(shí)要建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫在建立過程中最重要的核心就是它的傳輸存取速度，決定了整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的完整化趨勢(shì)。這個(gè)簡便的平臺(tái)把電池監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶约旱膬?nèi)存中，并根據(jù)MSP430單片機(jī)的混合處理功能將這些數(shù)據(jù)做好基本的分析整理，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。再將這些可供查詢的數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)庫公開到互聯(lián)網(wǎng)上，能夠讓用戶和工作者及時(shí)查閱到需要的資源。上傳至網(wǎng)上的數(shù)據(jù)具有安全性，不會(huì)出現(xiàn)電源斷電數(shù)據(jù)丟失的情況。綜上所述，基于MSP430單片機(jī)的電池監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)離不開數(shù)據(jù)庫程序的建立。

4　結(jié)論

上述論文中闡述了基于MSP430單片機(jī)下設(shè)計(jì)電池監(jiān)測(cè)儀的過程，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)儀的智能自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，對(duì)電池使用過程中需要的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)自身的功能對(duì)相關(guān)技術(shù)原理進(jìn)行分析整理。運(yùn)用監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)電池，同時(shí)結(jié)合MSP430單片機(jī)有限的延長了電池的使用壽命，提高可工作效率，避免了資源浪費(fèi)。電池對(duì)整個(gè)電源系統(tǒng)的支撐力度大大加強(qiáng)，安全性和可靠性正在不斷上升，自動(dòng)化技術(shù)水平也處于提高的趨勢(shì)。通過對(duì)電池監(jiān)測(cè)儀的升華，減少了電池在使用過程中帶來的放射性破壞和大量環(huán)境生態(tài)污染。它的抗干擾性能也在不斷地完善，數(shù)值的精確度逐漸提升，對(duì)整個(gè)電源系統(tǒng)的自動(dòng)化處理技術(shù)提供了關(guān)鍵性的幫助。抗干擾性能在電池的使用過程中也有很高的要求，電池要能抵抗住其它因素的干擾，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立化自動(dòng)化處理。因此，要對(duì)電池的發(fā)展加強(qiáng)管理就應(yīng)該建立相關(guān)的監(jiān)測(cè)制度，基于MSP430單片機(jī)的電池監(jiān)測(cè)儀就是一個(gè)很有效的監(jiān)測(cè)手段。

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李鵬（1982—），男，陜西西安人，長安大學(xué)碩士研究生，西藏民族大學(xué)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：電路與系統(tǒng)。

作者簡介：