西藏民族大學電子設計實踐實驗中心　李　鵬

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基于MSP430單片機的電池監(jiān)測儀設計與實現(xiàn)

西藏民族大學電子設計實踐實驗中心李鵬

【摘要】電池檢測是現(xiàn)代社會一直關注的重點問題，雖說電源系統(tǒng)的自動化處理技術十分強大，但還是會出現(xiàn)一些漏洞，當系統(tǒng)停電時，電池就起到了很大的作用。本文基于MSP430單片機原理下，對電池的設計流程和運作情況實施實時監(jiān)控，在節(jié)省人力物力和提高效率的基礎上建立自動化的電池監(jiān)測儀。電池遠程監(jiān)測儀的使用原理是在電池內部輸入一個可以傳輸?shù)慕涣麟娦盘?，主要觀察電池在使用過程中的電壓和電流轉換情況，測量電池在高頻度使用次數(shù)下溫度的變化。這種電池監(jiān)測儀方法提高了電池的使用效率和時限，并且減少了生態(tài)污染，避免造成經濟損失。利用MSP430的功能，將其與電池的監(jiān)測工作相結合，提高了工作效率的同時也增強了獲取的數(shù)據的可靠性。

【關鍵詞】監(jiān)測儀；MSP430；電池檢測；系統(tǒng)設計

1　設計前言

MSP430單片機是一種混合方式下的信號處理器，它在一個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，再根據實際生活中使用需求的不同，來利用單片機制定解決問題的措施。這種監(jiān)測儀技術在監(jiān)測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單片機的技術原理之下，設計電池監(jiān)測儀的工作就相對而言較為簡便。電池作為現(xiàn)代生活中必不可缺的資源，廣泛運用于農業(yè)、工業(yè)和生產交通等領域。電池使用的正確與否主要取決于對電池數(shù)值的準確測量和分析，運用監(jiān)測儀對電池的自動化系統(tǒng)做出規(guī)劃，分析它在使用過程中的安全性和可靠性，為之后將電池運用到實際產品中不出現(xiàn)差錯做好鋪墊。在設計電池監(jiān)測儀之前，要利用MSP430單片機實現(xiàn)電池電量檢測、電壓和溫度檢測的功能，保障了這些基本功能，才能有效提高電池監(jiān)測儀的工作效率。電池監(jiān)測儀主要分析電池的電壓、電流和溫度等方面，根據這方面的數(shù)據做出系統(tǒng)調整，找到適合電池監(jiān)測儀檢測的范圍。電池作為第二種生活中使用的電源，在監(jiān)測工作上要做到完善，為電源系統(tǒng)停電做好準備工作。不僅如此，現(xiàn)在社會對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，它的質量問題也就受到大眾的廣泛關注，安全是電池生產制造的首要前提，因此建立基于MSP430單片機的電池監(jiān)測儀來監(jiān)督電池的生產性能這項工作勢在必行。

2　系統(tǒng)硬件設計

2.1電池電壓性能監(jiān)測設計

電池電壓的采集在自動化系統(tǒng)中占有很重要的地位。電池監(jiān)測儀通過信號傳輸器將數(shù)值傳到MSP430單片機，實現(xiàn)混合系統(tǒng)處理。電池電壓的檢測值較低，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都會對整個系統(tǒng)帶來很大的波動。電池在連接電路時會偶爾性的發(fā)生放電事故，這種情況會改變電池通路的電壓大小，影響監(jiān)測系統(tǒng)的運行。為了測量出電池內部的電壓，需要運用兩個定值電阻和一個電位器來對電池進行壓力分散，再通過濾波程序用MSP430單片機轉換電壓值，最后進行分析計算。根據計算得到的監(jiān)測儀監(jiān)測下的電池電壓標準值，分析電壓在不同情況下對電池的影響程度，從而調整整個系統(tǒng)的數(shù)據，找到合適的電壓值進行監(jiān)測，以此提升系統(tǒng)的自動化處理水平。

2.2電池電流性能監(jiān)測設計

相對于其它幾種監(jiān)測設計而言，電池的電流檢測方法要復雜許多，因此監(jiān)測工作需要的成本也比較高。面對市場上多種多樣的電流傳感器和不同測量電池電流的方式，如何去選擇經濟且價值比高的途徑是現(xiàn)階段主要關注的問題。在基于MSP430單片機的電池監(jiān)測儀設計中，選擇的電流檢測方式更符合現(xiàn)代工程設計的需求，節(jié)約資源同時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)測設計

由于電池的構成材料主要是化學物質，因此它在使用過程中會產生化學反應，釋放大量的熱量，同時電流的傳導也會帶來熱量的產生，這些就會引起電池的溫度不斷地升高。溫度大幅度的提高會給電池帶來很大的破壞，會較少電池的使用壽命，加劇電池的老化，即在設計電池監(jiān)測儀時首先就要找出溫度變化有問題的電池進行處理。隨著科技的不斷進步，市場上生產的大量電池對高溫的抵抗力還是很強的，不會對生活造成危害。對電池溫度的監(jiān)測主要是解決低溫和高溫環(huán)境下電池會出現(xiàn)的問題。普通電池所處的環(huán)境對溫度的要求一般是在-20°C～60°C，低于-20° C或者高于60°C都會影響電池監(jiān)測的研究數(shù)據。

3　系統(tǒng)軟件設計

3.1主程序設計

電池監(jiān)測儀的系統(tǒng)硬件設計完成后，就要開始著手它的系統(tǒng)軟件設計。一個系統(tǒng)不可或缺的就是占主導地位的主程序。設計一個主程序對電池監(jiān)測儀來說是有很大好處的，主程序能夠從各方面實現(xiàn)機器之間的轉換，能夠遠程操縱，從整體范圍去監(jiān)測電池的實時使用狀況。主程序具有擴展性、連接性和準確性。首先，通過主程序系統(tǒng)可以利用一個程序去帶動其它多個程序的運作，減少了成本提高了效率；其次，主程序能夠實現(xiàn)工作人員和機器之間的合作，通過機器傳送的數(shù)據，工作人員對其進行分析計算得出未來的發(fā)展狀況；最后，主程序系統(tǒng)是機器操作，它所產生的誤差要比人工的小，精確度較高。

設計主程序軟件系統(tǒng)，要做到程序的結構簡單，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。主程序的各個功能模塊之間區(qū)域要劃分明確，位操作者進行維護管理時帶來便利。主程序軟件系統(tǒng)的設計要符合計算機系統(tǒng)的要求，明確各程序目標功能的使用，各項數(shù)據之間的流動要實時記錄，防止出現(xiàn)差錯。利用主程序系統(tǒng)軟件，加強電池監(jiān)測儀的監(jiān)督檢測工作，兩者有效結合，對電池系統(tǒng)的發(fā)展使用做出精準的分析，以備電源系統(tǒng)遭到破壞時能夠安全的運用電池系統(tǒng)進行維護。

3.2數(shù)據庫程序設計

電池監(jiān)測儀在檢測過程中所獲取的相關數(shù)據需要一個平臺去承載，這就要求在設計監(jiān)測儀的同時要建立一個數(shù)據庫。數(shù)據庫在建立過程中最重要的核心就是它的傳輸存取速度，決定了整個監(jiān)測系統(tǒng)的完整化趨勢。這個簡便的平臺把電池監(jiān)測儀檢測到的數(shù)據傳輸?shù)阶约旱膬却嬷?，并根據MSP430單片機的混合處理功能將這些數(shù)據做好基本的分析整理，數(shù)據真實可靠。再將這些可供查詢的數(shù)據利用數(shù)據庫公開到互聯(lián)網上，能夠讓用戶和工作者及時查閱到需要的資源。上傳至網上的數(shù)據具有安全性，不會出現(xiàn)電源斷電數(shù)據丟失的情況。綜上所述，基于MSP430單片機的電池監(jiān)測儀的設計離不開數(shù)據庫程序的建立。

4　結論

上述論文中闡述了基于MSP430單片機下設計電池監(jiān)測儀的過程，實現(xiàn)了監(jiān)測儀的智能自動化監(jiān)測，對電池使用過程中需要的各項數(shù)據和資料進行檢測，并根據自身的功能對相關技術原理進行分析整理。運用監(jiān)測儀檢測電池，同時結合MSP430單片機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。電池對整個電源系統(tǒng)的支撐力度大大加強，安全性和可靠性正在不斷上升，自動化技術水平也處于提高的趨勢。通過對電池監(jiān)測儀的升華，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，對整個電源系統(tǒng)的自動化處理技術提供了關鍵性的幫助?？垢蓴_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，實現(xiàn)獨立化自動化處理。因此，要對電池的發(fā)展加強管理就應該建立相關的監(jiān)測制度，基于MSP430單片機的電池監(jiān)測儀就是一個很有效的監(jiān)測手段。

參考文獻

[1]王圻宏.基于多電平變換的便攜式移動電源的研制[D].重慶大學.2014

[2]趙應春,向航,劉清,吳超,蔣小紅,廖立平.直流系統(tǒng)交流竄電故障監(jiān)測技術的研究[J].電工技術.2013(11)

[3]劉勇.基于MSP430F149的OLED顯示系統(tǒng)的設計[J].電子技術與軟件工程.2013(21)

[4]崔健.基于MSP430的VRLA蓄電池在線監(jiān)測儀設計[J].燕山大學.2013

李鵬（1982—），男，陜西西安人，長安大學碩士研究生，西藏民族大學實驗師，研究方向：電路與系統(tǒng)。

作者簡介：