Penerapan MCU MSP430x09x Series dalam Alat Cukur Listrik

1 Pengantar MSP430x09x

    MSP430x09x adalah MCU pertama dengan tegangan operasi 0,9V dalam seri MSP430. Rangkaian fungsi kuat ini dapat dengan mudah digunakan dalam kontrol mikro-motor, transmisi inframerah dan deteksi daya. Selain itu, karakteristik operasi 0,9V-nya dapat digunakan secara luas dalam elektronik konsumen bertenaga baterai tunggal. MSP430x09x berisi banyak modul fungsional (lihat Gambar 1). Rangkaian solusi ini tidak hanya sangat mengintegrasikan timer 16-bit, timer watchdog, 11 I / Os dengan fungsi interupsi dan fungsi reset tegangan rendah (BOR) nol-daya, tetapi juga mengintegrasikan ADC yang dapat dikonfigurasi, DAC, Komparator, monitor tegangan sistem (SVS) dan perangkat analog pool fungsi baru dari sensor suhu, semua tegangan kerja hanya 0,9V. RISC arsitektur 16-bit CPU dan set instruksinya kompatibel dengan perangkat MCU MSP430 yang ada. Frekuensi operasi hingga 4MHz, dan konsumsi daya dalam mode kerja hanya 45μA / MHz.

2Analog Function Pool (A-Pool)

    Function pool analog terlihat sangat rumit, tetapi intinya adalah komparator dan dua multiplexer. Multiplexer digunakan untuk memilih sinyal input dari terminal input maju dan mundur dari komparator untuk mencapai fungsi yang berbeda. Selain itu, pengoperasian modul ADC dan DAC dapat mencapai fungsi akuisisi dan konversi analog yang lebih fleksibel dan cerdas melalui berbagai metode pemicu. A-Pool yang dapat diprogram dapat memungkinkan berbagai konfigurasi periferal analog untuk berjalan secara tertib tanpa intervensi pengguna, sehingga meningkatkan fleksibilitas sistem. A-Pool juga menyediakan dua mode pengambilan sampel AD — mode RAMP dan SAR. Saat menggunakan mode RAMP, ini dapat bekerja dalam mode tanpa kompensasi, mode kompensasi kelebihan beban, mode kompensasi kompensasi, mode kompensasi penuh, mode jendela, dll. Tentu saja, semakin tinggi akurasi, semakin lama periode pengambilan sampel yang diperlukan, sehingga perlu didasarkan pada akurasi pengambilan sampel dan pengambilan sampel Prioritas waktu, pengaturan mode kerja yang masuk akal. Selain itu, ketika tegangan pengambilan sampel analog lebih besar dari tegangan referensi, kisaran pengambilan sampel tegangan yang tepat dapat diatur oleh perangkat lunak untuk menyelesaikan pengambilan sampel AD tegangan lebih tinggi, sehingga menghilangkan kebutuhan untuk resistor pembagi eksternal, yang sangat memudahkan pengguna. Sebagai modul fungsi simulasi yang kuat, kumpulan fungsi simulasi dapat mewujudkan fungsi simulasi yang kaya.Untuk membuatnya berfungsi lebih baik dan menghindari kesalahan operasi, silakan merujuk ke petunjuk dalam manual penggunanya.

3 Diagram blok struktur sistem dan rencana desain keseluruhan

    Dalam solusi ini, alat cukur listrik menggunakan MSP430L092 sebagai MCU, dan konsumsi daya yang sangat rendah dapat membuat alat cukur lebih tahan lama. Semua fungsi pada chip MSP430x09x memiliki tegangan kerja 0,9V, jadi ketika sistem ini didukung oleh baterai tunggal, sistem dapat bekerja secara normal tanpa chip pendorong. Menyadari fungsi yang sama dengan cara ini tidak hanya menghemat baterai, tetapi juga menghemat biaya rangkaian penguat, dan juga membuat struktur sistem keseluruhan sangat sederhana. Seluruh sistem ditenagai oleh baterai tunggal ke MCU dan motor DC 0.9V. Sebuah tombol tunggal digunakan untuk menyelesaikan fungsi startup, pemilihan kecepatan, dan shutdown melalui sirkuit yang mengunci sendiri. Drive motor DC menggunakan MOSFET 0.9V untuk mencapai drive motor (karena MOSFET 0.9V tunggal). Arus pengenal kecil, sehingga dua MOSFET terhubung secara paralel, dan penurunan tegangan pada MOSFET berkurang pada saat yang sama), dan gelombang PWM digunakan untuk mengontrol MOSFET hidup dan mati untuk mencapai pengaturan kecepatan motor. Karena MCU seri MSP430x09x memiliki kumpulan fungsi analog yang kuat, MCU dapat dengan mudah memonitor tegangan catu daya sistem. Ketika tegangan lebih rendah dari tegangan tertentu, sistem akan dicegah untuk terus bekerja untuk mencegah penggunaan yang berlebihan dan kerusakan permanen pada baterai yang dapat diisi ulang. Selain itu, selama pengisian, tegangan baterai juga dapat disampel melalui AD. Ketika pengisian penuh, sirkuit pengisian daya kontrol PWM memasuki mode pengisian tetesan untuk mewujudkan manajemen pengisian. Pengguna dapat menggunakan komparator, AD, DA, sensor suhu internal dan fungsi lain dari kumpulan fungsi analog di MSP430x09x untuk mengembangkan produk yang lebih maju dan lebih kaya. Karena MSP430L092 digunakan dalam tahap pengembangan produk, hanya memiliki RAM, sehingga perlu untuk memperluas EEPROM untuk penggunaan program pengguna. Karena tegangan kerja EEPROM adalah 2,5 ~ 5,5V, perlu untuk membangun rangkaian penguat sederhana dengan komponen independen untuk tahap inisialisasi L092 Muat program yang sedang berjalan dari EEPROM, gunakan C092 atau C091 di produk akhir, dan bagian EEPROM ekspansi eksternal dapat dihilangkan.

4 Desain perangkat lunak sistem

    Bagian perangkat lunak dari sistem ini terutama perlu mewujudkan loop utama program utama, inisialisasi, komunikasi penyimpanan eksternal, kontrol pengisian baterai, pemrosesan tombol, indikasi LED, kontrol drive motor DC, pengambilan sampel tegangan, pengambilan sampel suhu, fungsi bangun tidur, dll. Sistem mulai bekerja dalam dua cara: mengisi daya sistem dan menyalakan tombol. Setelah dinyalakan, L092 memuat program dari EEPROM, memulai operasi normal, dan menilai mode kerja. Ketika sistem sedang mengisi, sistem bekerja untuk secara berkala memeriksa tegangan pengisian baterai. Menurut karakteristik baterai, setelah baterai terisi penuh, memasuki mode pengisian menetes untuk mencegah baterai dari pengisian yang berlebihan dan menyebabkan kerusakan pada baterai. Ketika tegangan baterai lebih rendah dari 1,45V, Masuk ke mode pengisian lagi. Dalam penggunaan normal, ketika tombol dihidupkan, ia memasuki mode kerja normal. Sistem mengunci sendiri untuk memastikan operasi normal ketika tombol dilepaskan. Sistem mengeluarkan PWM untuk mengontrol operasi motor, dan mengubah mode kerja dengan menekan tombol. Terus tekan tombol untuk melepaskan kunci-diri dan matikan sistem. Selain itu, ketika sistem bekerja secara normal, tegangan baterai secara berkala terdeteksi melalui modul ADC, dan sistem dilarang untuk terus bekerja ketika tegangan lebih rendah dari tegangan tertentu untuk mencegah kerusakan permanen pada baterai isi ulang yang disebabkan oleh bekerja di bawah tegangan. Pada saat yang sama, MCU perlu mencatat nilai tegangan baterai sebelum dan sesudah. Karena ketika motor terkunci, tegangan baterai akan mengalami lompatan besar. Dikombinasikan dengan pencatatan nilai tegangan baterai, fitur ini dapat digunakan untuk menentukan apakah motor terkunci, dan sistem akan segera dimatikan ketika motor terkunci. Setelah ADC mengambil sampel tegangan baterai, konfigurasikan A-Pool untuk mengambil sampel suhu sistem untuk menentukan apakah suhu operasi berada dalam kisaran normal. Jika tidak normal, segera matikan sistem. Seluruh sistem menetapkan nilai status kerja sistem melalui port input dan setiap program pemrosesan interupsi, dan menyalakan modul fungsi terkait sesuai dengan nilai status yang berbeda dalam siklus program.

5 ringkasan

    Artikel ini terutama memperkenalkan aplikasi MCU seri MSP430x09x TI yang baru diperkenalkan dengan tegangan kerja 0,9V dalam sistem catu daya baterai tunggal yang sebenarnya. Seri MSP430x09x mewarisi keunggulan mikrokomputer chip tunggal seri MSP430 seperti konsumsi daya rendah, periferal kaya, desain sederhana, dll., Dan secara inovatif mengintegrasikan kumpulan fungsi analog yang dapat mewujudkan ADC, DAC, pembanding, monitor tegangan sistem, dan sensor suhu. Artikel ini terutama menjelaskan struktur perangkat keras dan perangkat lunak alat cukur listrik yang dirancang dengan MSP430x09x sebagai inti dan menggunakan beberapa sumber daya on-chip dan memberikan pengantar singkat tentang rangkaian MCU. Dapat dilihat bahwa rangkaian MCU MSP430x09x memiliki fungsi yang kuat dan cocok untuk berbagai aplikasi seperti alat cukur listrik, sikat gigi listrik, mainan, pemegang parfum mobil elektronik dan peralatan keselamatan, Mereka memiliki nilai praktis yang baik dan prospek aplikasi yang luas.