Aplicación de la serie MSP430x09x MCU en la afeitadora eléctrica

1 Introducción a MSP430x09x

    MSP430x09x es el primer MCU de voltaje operativo de 0.9V en la serie MSP430 de microcomputadoras de un solo chip. Esta serie de potentes funciones se puede aplicar fácilmente al control por micro-motor, la transmisión infrarroja y la detección de la fuente de alimentación. Además, sus características operativas de 0.9V se pueden utilizar ampliamente en la electrónica de consumo alimentada por una sola celda. MSP430x09x contiene una gran cantidad de módulos funcionales (ver Figura 1). Esta serie de soluciones no solo integra altamente temporizadores de 16 bits, temporizadores de vigilancia, 11 E / S con función de interrupción y función de reinicio de bajo voltaje (BOR) de potencia cero, sino que también se integra configurable como ADC, DAC, Comparador, monitor de voltaje del sistema (SVS) y nuevos periféricos del grupo de funciones analógicas del sensor de temperatura, todo el voltaje de funcionamiento es de solo 0.9V. La CPU de arquitectura RISC de 16 bits y su conjunto de instrucciones son compatibles con los dispositivos MCU MSP430 existentes. La frecuencia de funcionamiento es de hasta 4MHz y el consumo de energía en el modo de trabajo es de solo 45μA / MHz.

2 Grupo de funciones analógicas (Grupo A)

    El conjunto de funciones analógicas parece muy complicado, de hecho, su núcleo es un comparador y dos multiplexores. El multiplexor se utiliza para seleccionar las señales de entrada de las entradas directa e inversa del comparador para lograr diferentes funciones. Además, el funcionamiento de los módulos ADC y DAC puede lograr una función de conversión de adquisición analógica más flexible e inteligente a través de una variedad de métodos de activación. A-Pool programable permite que varios periféricos analógicos funcionen de manera ordenada sin intervención del usuario, lo que aumenta la flexibilidad del sistema. A-Pool también proporciona dos modos de muestreo AD: RAMP y modo SAR. Cuando se utiliza el modo RAMPA, puede funcionar en modo sin compensación, modo de compensación de sobrecarga, modo de compensación de compensación, modo de compensación completa, modo de ventana, etc. Por supuesto, cuanto mayor sea la precisión, mayor será el período de muestreo requerido, de acuerdo con la precisión y el muestreo El tiempo es más importante y el modo de trabajo está razonablemente organizado. Además, cuando el voltaje de muestreo analógico es mayor que el voltaje de referencia, el rango de muestreo de voltaje apropiado se puede configurar a través del software para completar el muestreo AD del voltaje más alto, eliminando así la necesidad de resistencias divisorias externas, lo que facilita enormemente al usuario. Como un poderoso módulo de funciones de simulación, el grupo de funciones de simulación puede realizar funciones de simulación enriquecidas. Para que funcione mejor y evitar operaciones incorrectas, consulte el manual del usuario para obtener las instrucciones.

3 Diagrama de bloques del sistema y diseño general

    En esta solución, la afeitadora eléctrica utiliza MSP430L092 como MCU, y su función de consumo de energía ultra bajo puede hacer que la afeitadora sea más duradera. MSP430x09x tiene voltajes operativos en chip de 0.9V para todas las funciones, por lo que cuando el sistema funciona con una sola batería, el sistema puede funcionar normalmente sin ningún chip de refuerzo. Para lograr la misma función de esta manera, no solo se ahorra una batería, sino que también se ahorra el costo del circuito de refuerzo, y toda la estructura del sistema es muy simple. Todo el sistema está alimentado por una sola batería a la MCU y al motor de CC de 0.9V. El circuito de bloqueo automático realiza un solo botón para completar las funciones de encendido, selección de velocidad y apagado. El accionamiento del motor de CC funciona mediante el uso del MOSFET de 0.9V (debido al MOSFET único de 0.9V La corriente nominal es pequeña, por lo que el método de usar dos MOSFET en paralelo reduce la caída de voltaje en los MOSFET al mismo tiempo, y usa ondas PWM para controlar los MOSFET para encender y apagar para lograr la regulación de la velocidad del motor. Debido a que las MCU de la serie MSP430x09x tienen un potente conjunto de funciones analógicas, puede monitorear fácilmente el voltaje de la fuente de alimentación del sistema y evitar que el sistema continúe funcionando cuando está por debajo de un cierto voltaje para evitar daños permanentes en la batería recargable debido al uso excesivo. Además, durante la carga, el voltaje de la batería también puede ser muestreado por AD. Cuando la carga está completamente cargada, el circuito de carga de control PWM se usa para ingresar al modo de carga lenta para lograr la gestión de carga. Los usuarios pueden usar el comparador de grupos de funciones analógicas, AD, DA, sensor de temperatura interno y otras funciones en MSP430x09x para desarrollar productos más avanzados y ricos. En vista del uso de MSP430L092 en la etapa de desarrollo del producto, que solo tiene RAM, necesita expandir la EEPROM para los programas de usuario. Dado que el voltaje de operación de EEPROM es 2.5 ~ 5.5V, es necesario construir un circuito de refuerzo simple con componentes independientes para la etapa de inicialización L092 Cargue el programa en ejecución desde EEPROM, use C092 o C091 en el producto final, la parte externa de EEPROM puede omitirse.

4 Diseño de software del sistema

    La parte de software de este sistema necesita principalmente realizar el bucle principal del programa principal, la inicialización, la comunicación de almacenamiento externo, el control de carga de la batería, el procesamiento de las teclas, la indicación LED, el control de la unidad del motor de CC, el muestreo de voltaje, el muestreo de temperatura, la función de despertador, etc. El sistema se enciende de dos maneras: el sistema se carga y las teclas se encienden. Después del encendido, L092 carga el programa desde EEPROM, comienza la operación normal y juzga el modo de trabajo. Cuando el sistema se está cargando, el trabajo del sistema es verificar periódicamente el voltaje de carga de la batería. Según las características de la batería, una vez que la batería esté completamente cargada, ingrese al modo de carga lenta para evitar que la batería se sobrecargue y cause daños a la batería. Cuando el voltaje de la batería es inferior a 1,45 V, Ingrese al modo de carga nuevamente. Durante el uso normal, las teclas entrarán en el modo de trabajo normal cuando se enciendan las teclas. El sistema se bloquea para asegurarse de que se suelten las teclas para el funcionamiento normal. El sistema emite PWM para controlar el funcionamiento del motor, y cambia el modo de trabajo a través de las teclas, continúa presionando las teclas, libera el bloqueo y el sistema se apaga. Además, cuando el sistema funciona normalmente, el módulo ADC detecta periódicamente el voltaje de la batería. Después de que el voltaje es inferior a un cierto voltaje, el sistema tiene prohibido continuar trabajando para evitar el daño permanente a la batería recargable causado por el trabajo bajo voltaje. Al mismo tiempo, la MCU necesita registrar los valores de voltaje de la batería antes y después. Debido a que el voltaje de la batería aumentará enormemente cuando el motor esté bloqueado, combinado con el registro del valor del voltaje de la batería, esta función se usa para determinar si el motor está bloqueado y el sistema se apaga inmediatamente. Después de que el ADC muestree el voltaje de la batería, configure A-Pool para muestrear la temperatura del sistema para determinar si la temperatura de funcionamiento está dentro del rango normal. Si no es normal, apague el sistema inmediatamente. Todo el sistema establece el valor del estado de funcionamiento del sistema a través del puerto de entrada y cada programa de procesamiento de interrupción, y enciende el módulo de función correspondiente de acuerdo con diferentes valores de estado en el bucle del programa.

5 Resumen

    Este artículo presenta principalmente la aplicación de la nueva MCU serie MSP430x09x de TI con un voltaje de operación de 0.9V en un verdadero sistema de suministro de energía de una sola batería. La serie MSP430x09x hereda las ventajas de la serie MSP430 de microcontroladores de un solo chip con bajo consumo de energía, periféricos ricos y diseño simple. También integra pioneramente grupos de funciones analógicas que pueden implementar ADC, DAC, comparadores, monitores de voltaje del sistema y sensores de temperatura. Este artículo describe principalmente la estructura de software y hardware de la afeitadora eléctrica diseñada con MSP430x09x como núcleo y utilizando algunos de sus recursos en chip e introduce brevemente la serie de MCU. Se puede ver a partir de esto que la serie de MCU MSP430x09x son potentes y adecuadas para ser ampliamente utilizadas en diversas aplicaciones, tales como máquinas de afeitar eléctricas, cepillos de dientes eléctricos, juguetes, asientos electrónicos para perfumes de automóviles y equipos de seguridad. Tienen un buen valor práctico y amplias posibilidades de aplicación.