MSP430x09x系列MCU在電動剃須刀中的應用
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外部存儲部分
圖4 外擴EEPROM 存儲模塊
上圖為EEPROM模塊和由分立元件構成的BOOST 升壓電路，工作原理在此不再贅述。在開機階段，MSP430L092 需與EEPROM通過SPI 通信將程序載入到RAM中，期間由P1.2 腳控制升壓電路工作，輸出供EEPROM工作的3V 電壓，該部分代碼無需用戶編寫，已固化在IDE 中。
充電電路控制模塊
圖 5充電控制電路
上圖為系統(tǒng)充電控制模塊。系統(tǒng)外部上電，系統(tǒng)進入充電模式，MCU 得電運行，CHARGE_IN 處低電平，MCU 進入充電模式，通過AD 采樣電池電壓，判斷充飽后切換充電電路進入涓流充電模式，防止電池過充。同時檢測電池電壓，待電池低于1.45V 時再次切換進入充電模式。MSP430x09x 系列特有的模擬功能池的ADC 模塊支持RAMP 和SAR 兩種AD 采樣模式，其中RAMP 模式下還可將AD 模塊設定在不同的誤差補償模式下，以提高采樣精度，詳情請參考MSP430x09x User’s Guide。
按鍵自鎖部分
圖 6系統(tǒng)自鎖電路
上圖為系統(tǒng)按鍵自鎖電路。按下按鍵，MCU 得電運行，判斷進入工作模式，開機自鎖，按鍵松開系統(tǒng)仍能正常運行；再次按鍵，切換工作模式；再按鍵，系統(tǒng)解除自鎖，關機。另外，MCU 通過A-Pool定期檢測電池電壓，在電池電壓低于1V 時，切斷工作電路，防止欠壓工作時對電池造成永久損傷，影響電池壽命。MCU 還通過配置A-Pool 檢測系統(tǒng)溫度，超過正常工作范圍，則切斷電路。
電路驅動部分
圖 7直流電機驅動電路
系統(tǒng)的直流電機模塊如圖7 所示，作為單電池系統(tǒng)，為了保證系統(tǒng)在電池較低電壓下也能正常工作，系統(tǒng)選擇工作電壓0.9V 的直流電機以及MOSFET，使整個系統(tǒng)更加節(jié)能，運行更持久。由于一些低壓的MOSFET 額定電流較小，單個無法滿足直流電機性能的要求，故將有時需將兩個MOSFET 并聯(lián)，增大工作電流的同時，減少了在MOSFET 上的壓降。本設計中MOSFET 分別選用了ROHM 公司的RYU002N05(2個并聯(lián))和VISHAY 公司的Si2342DS(單個) ，都能夠使系統(tǒng)正常工作。
系統(tǒng)軟件設計
本系統(tǒng)軟件部分主要需實現主程序主循環(huán)，初始化，外部存儲通信，電池充電控制，按鍵處理，LED 指示，直流電機驅動控制，電壓采樣，溫度采樣，睡眠喚醒功能等。系統(tǒng)通過兩種方式得電啟動工作：系統(tǒng)充電與按鍵開機。得電后L092 從EEPROM 中載入程序，開始正常運行，判斷工作模式。系統(tǒng)充電時，系統(tǒng)工作是定期檢測電池充電電壓，根據電池特性，待檢測到電池充滿電后，進入涓流充電模式，防止電池過充，對電池造成損傷，待電池電壓低于1.45V 時，再次進入充電模式。正常使用時，按鍵開機則進入正常工作模式，系統(tǒng)自鎖，保證放開按鍵正常工作，系統(tǒng)輸出PWM 控制電機運行，并通過按鍵改變切換工作模式，繼續(xù)按鍵，解除自鎖，系統(tǒng)關機。另外，系統(tǒng)正常工作時，通過ADC 模塊定時檢測電池電壓，低于一定電壓后禁止系統(tǒng)繼續(xù)工作，防止欠壓時工作給充電電池帶來的永久性損傷。同時MCU 需記錄前后電池電壓值。因為電機堵轉時，電池電壓會有較大跳變，結合記錄電池電壓值，通過這個特征來判斷電機是否堵轉，堵轉則立即關閉系統(tǒng)。ADC 采樣電池電壓后，再配置A-Pool 進行系統(tǒng)溫度采樣，判斷工作溫度是否在正常范圍內，不正常則立即關閉系統(tǒng)。整個系統(tǒng)通過輸入口以及各中斷處理程序設置系統(tǒng)工作狀態(tài)值，在程序大循環(huán)中根據不同狀態(tài)值，開啟相應功能模塊。
圖 8系統(tǒng)軟件流程圖
總結
本文主要介紹了TI 新推出的0.9V 工作電壓的MSP430x09x 系列MCU 在真正單電池供電系統(tǒng)中的應用。MSP430x09x 系列繼承了MSP430 系列單片機低功耗，外設豐富，設計簡單等優(yōu)勢，并開創(chuàng)性的集成了能夠實現ADC、DAC、比較器、系統(tǒng)電壓監(jiān)控器以及溫度傳感器的模擬功能池。本文主要闡述了以MSP430x09x 為核心，通過使用其部分片上資源設計完成的電動剃須刀的軟硬件結構并對該系列MCU 做了簡單介紹。從中可見，MSP430x09x 系列MCU 功能強大，適合廣泛應用于電動剃須刀、電動牙刷、玩具、電子汽車香水座以及安全設備等各種應用中，具有很好的實用價值和廣闊的應用前景。
參考文檔
1. MSP430x09x Family User’s Guide (SLAU321)
2. MSP430L092,MSP430C09x Mixed Signal Microcontroller (SLAS673)
3. MSP430x09x Analog Pool: Feature Set and Advanced Use (SLAA475)
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