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基于MSP430 单片机的电源监控管理系统 引言 大功率直流开关电源由PFC 和DC-DC 变换器组成，为了提高可靠性，并能够对其进行脱机或远程监控管理，在开关电源模块内设置监控管理系统。
该系统对电源故障类进行监控，对电源输出的电压电流进行自动设定和调节，通过串行通信接口，与远程中心监控站进行远程监控和管理，这一功能在通信系统基站供电系统中尤为重要。本文提出了一种基于MSP430单片机的电源监控管理系统的设计和实现。
1 系统结构和硬件电路设计 系统的整体设计结构如图1所示。本系统采用的核心芯片为TI公司推出16位系列单片机MSP430。
MSP430具有集成度高，外围设备丰富，超低功耗等优点。单片集成了多通道12bit的A/D转换、片内精密比较器、多个具有PWM功能的定时器、片内USART、看门狗定时器、片内数控振荡器（DCO）、大量的I/O端口以及大容量的片内存储器，采用串行在线编程方法，单片可以满足绝大多数的应用需要。
MSP430的这种高集成度使应用人员不必在接口、外接I/O及存储器上花太多的精力，而可以方便的设计真正意义上的单片系统，在许多领域得到了广泛的应用。下面介绍该系统可以实现的功能和基于MSP430F149的电控系统的设计。
1.1 系统功能： a.开机控制。上电后，单片机开始工作，按下电源键，点亮指示灯后，将电网220V接入PFC，开关电源启动工作，然后接于负载。
b.电压设定和调节。用单片机A/D口采集开关电源的输出电压值，并显示于液晶屏上，通过单片机控制数字电位计调节输出电压值，实现自动调节；或者通过键盘的左右键选出电压调节页面，用上下键进行手动调节；也可以通过通信接口实现远程调节。
c.电流调节。多台开关电源并联使用时，要求各台电源的负载电压相等。
单片机A/D口采集转换成电压值的负载电流值，通过通信口得到各台电流值，取电流平均值，控制数字电位计调节输出电压，使输出负载电流达到平均值；或者通过键盘的左右键选出电流调节页面，用上下键进行手动调节。 d.故障报警。
单片机通过光电耦合器检测到各项输入输出故障时，扬声器产生蜂鸣，相应的报警灯闪烁，并在液晶屏上显示故障类型及处理方法。 e.监测。
单片机A/D口对电网电压，输出电压，输出电流进行采集测量，当出现超限时进行报警。 f.通信。
包括单片机与各台开关电源间的通信和单片机与中心监控站的通信。 1.2 电压调节电路 电压调节电路由单片机、数字电位计X9313和可调分流基准芯片TL431组成，其电路原理图如图2所示。
Xicor9313是固态非易失性电位器，可用作数字控制的微调电位器。TL431是TI生产的一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源，它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从VREF(2.5V)到36V范围内的任何值。
工作时，单片机的一个IO控制INC计数输入脚，为其提供计数脉冲，此输入端为下降沿触发。另一个IO控制U/D升降输入端，当U/D为高电平时，X9313内部计数器进行加法计数，VW端的输出电压上升，由于VW接地，使VH端电压降低，而TL431的REF输出端电压为恒定的2.5V，从而使Vcc处输出电压升高；同理当U/D为低电平时，Vcc处输出电压降低，这样就实现了电压输出调节。
1.3 模拟数据采集 MSP430F149内嵌入一个高精度的，具有采样与保持功能的12位ADC转换模块，内部提供各种采样与保持时钟源。MSP430有8个外部输入通道可选， 最高采样速度可达200KHZ，并且还内置温度传感器，可以测量芯片内的温度，如果测量温度高于或低于预设的温度是，可以通过外接部件显示告警信息，同时具有6种可编程选择的内部参考电压。
该转换模块为一些需要模拟量采集的场合提供了便利。我们选择的参考电压是0~2.5V，这样MSP430F149的AD分辨率就是2.5/4096 = 0.61V左右。
由于输入的模拟电压量较高，不能直接与单片机的ADC采样端口相连，因此用串联一个滑动变阻器的方法进行了降压处理，成功解决了上述问题。 1.4 人机对话设计 系统的人机操作界面由液晶显示屏、指示灯和键盘组成。
液晶选用的是基于T6963C 的液晶模块YM12864。键盘采用的是3*3 的阵列接法，系统采用了图形用户界面，操作简单易行，显示实用美观。
工作时，液晶屏可以实时显示采集到的电网电压、输出电压、输出电流及各种报警信息，操作相应键盘可以进行显示页面的切换，对输出电压，输出电流进行自动、手动及远程控制调节。当有报警信息产生时，相应得指示灯会闪烁警示，同时与单片机连接的扬声器会产生报警蜂鸣声，以提醒操作人员做出相应的处理。
2 系统软件设计 430 支持汇编语言和C 语言两种语言编程，因此可以在一个工程文件中同时用两种语言，使用汇编语言，便于在调试时寻找逻辑和指令的联系及地址的定位正确与否。使用C 语言进行编程大大减少了工作量，编好后的程序可读性好，易于修改和维护。
开发工具使用IARSystems 公司的IAR Embedded Workbench，它集成了编辑、编译、链接、下载与在线调试（Debug）等多种功能，使用方便，并具备高效的C 语言编译能力。 考虑到软件开发效率及可维护性，系统软件设计遵循模。
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参考地址： puter) （单片微型计算机）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。
"创新模式"获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。 2.MCU (Micro Controller Unit)（微控制器）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展、满足嵌入式应用时，发展对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。
它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家肩上。 3.SoC (System on Chip)（片上系统）阶段，单片机是嵌入式系统的独立发展之路。
向MCU阶段发展的重要推动力，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，单片专用机的发展自然形成了SoC化趋势。使用SoC技术设计系统的核心思想，就是要把整个应用电子系统全部集成在一个芯片中。
随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
（二）数字单片机技术的发展 1.内部结构的进步。单片机在内部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如定时器、比较器、A/D转换器、D/A转换器、串行通信接口、Watchdog电路、LCD控制器等。
有的单片机为了构成控制网络或形成局部网，内部含有局部网络控制模块CAN。因此，这类单片机十分容易构成网络。
特别是在控制、系统较为复杂时，构成一个控制网络十分有用。有的单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路。
特别引人注目的是， 现在有的单片机已采用所谓的三核（TnCore）结构。这是一种建立在系统级芯片（Syste-monachip）概念上的结构。
这种单片机由三个核组成： 一个是微控制器和DSP核， 一个是数据和程序存储器核， 最后一个是外围专用集成电路（ASIC）。这种单片机的最大特点在于把DSP和微控制器同时做在一个片上，把它和传统单片机结合集成大大提高了单片机的功能。
这是目前单片机最大的进步之一。 2.功耗、封装及电源电压的进步。
现在新的单片机的功耗越来越小， 特别是很多单片机都设置了多种工作方式， 这些工作方式包括等待、暂停、睡眠、空闲、节电等工作方式。现在单片机的封装水平已大大提高， 随着贴片工艺的出现， 单片机也大量采用了各种符合贴片工艺的封装方式出现，以大量减少体积。
扩大电源电压范围以及在较低电压下仍然能工作是当今单片机发展的目标之一。目前，一般单片机都可以在3.3~5.5V的条件下工作。
而一些厂家，则生产出可以在2.2~6v的条件下工作的单片机。 3.工艺上的进步。
现在的单片机基本上采用CMOS技术，但已经大多数采用了0.6? m 以上的光刻工艺，有个别的公司，如Motorola公司则已采用0.35?m甚至是0.25?m技术。这些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性. 二、单片机应用的可靠性技术发展 目前，大量的嵌入式系统。
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