MSP430x09x系列 MCU在电动剃须刀中的应用

现充电管理。用户可以利用MSP430x09x 中模拟功能池的比较器，AD，DA，内部温度传感器等功能，开发出更高级功能更丰富的产品。鉴于产品研发阶段使用MSP430L092，自身只有RAM，所以需外扩EEPROM供用户程序使用，由于EEPROM 的工作电压为2.5~5.5V，因此需要用独立元件搭一个简单的升压电路，以供L092 初始化阶段从EEPROM中载入运行程序，在最终产品中使用C092 或者C091，外扩EEPROM部分可省去。

4 系统硬件设计

4.1 MCU 引脚分配

图3 MCU 引脚分配

本系统的引脚分配如上图所示，可以看出MSP430x09x 系列各引脚复用，可供用户合理分配相应功能，使设计简便灵活。本系统中使用了通用I/O，SPI，TA0，TA1，A-Pool，BOOST 等功能。

4.2 外部存储部分

图4 外扩EEPROM 存储模块

上图为EEPROM模块和由分立元件构成的BOOST 升压电路，工作原理在此不再赘述。在开机阶段，MSP430L092 需与EEPROM通过SPI 通信将程序载入到RAM中，期间由P1.2 脚控制升压电路工作，输出供EEPROM工作的3V 电压，该部分代码无需用户编写，已固化在IDE 中。

4.3 充电电路控制模块

图 5充电控制电路

上图为系统充电控制模块。系统外部上电，系统进入充电模式，MCU 得电运行，CHARGE_IN 处低电平，MCU 进入充电模式，通过AD 采样电池电压，判断充饱后切换充电电路进入涓流充电模式，防止电池过充。同时检测电池电压，待电池低于1.45V 时再次切换进入充电模式。MSP430x09x 系列特有的模拟功能池的ADC 模块支持RAMP 和SAR 两种AD 采样模式，其中RAMP 模式下还可将AD 模块设定在不同的误差补偿模式下，以提高采样精度，详情请参考MSP430x09x User’s Guide。

4.4 按键自锁部分

图 6系统自锁电路

上图为系统按键自锁电路。按下按键，MCU 得电运行，判断进入工作模式，开机自锁，按键松开系统仍能正常运行；再次按键，切换工作模式；再按键，系统解除自锁，关机。另外，MCU 通过A-Pool定期检测电池电压，在电池电压低于1V 时，切断工作电路，防止欠压工作时对电池造成永久损伤，影响电池寿命。MCU 还通过配置A-Pool 检测系统温度，超过正常工作范围，则切断电路。

4.5 电路驱动部分

图 7直流电机驱动电路

系统的直流电机模块如图7 所示，作为单电池系统，为了保证系统在电池较低电压下也能正常工作，系统选择工作电压0.9V 的直流电机以及MOSFET，使整个系统更加节能，运行更持久。由于一些低压的MOSFET 额定电流较小，单个无法满足直流电机性能的要求，故将有时需将两个MOSFET 并联，增大工作电流的同时，减少了在MOSFET 上的压降。本设计中MOSFET 分别选用了ROHM 公司的RYU002N05（2个并联）和VISHAY 公司的Si2342DS（单个） ，都能够使系统正常工作。

5 系统软件设计

本系统软件部分主要需实现主程序主循环，初始化，外部存储通信，电池充电控制，按键处理，LED 指示，直流电机驱动控制，电压采样，温度采样，睡眠唤醒功能等。系统通过两种方式得电启动工作：系统充电与按键开机。得电后L092 从EEPROM 中载入程序，开始正常运行，判断工作模式。系统充电时，系统工作是定期检测电池充电电压，根据电池特性，待检测到电池充满电后，进入涓流充电模式，防止电池过充，对电池造成损伤，待电池电压低于1.45V 时，再次进入充电模式。正常使用时，按键开机则进入正常工作模式，系统自锁，保证放开按键正常工作，系统输出PWM 控制电机运行，并通过按键改变切换工作模式，继续按键，解除自锁，系统关机。另外，系统正常工作时，通过ADC 模块定时检测电池电压，低于一定电压后禁止系统继续工作，防止欠压时工作给充电电池带来的永久性损伤。同时MCU 需记录前后电池电压值。因为电机堵转时，电池电压会有较大跳变，结合记录电池电压值，通过这个特征来判断电机是否堵转，堵转则立即关闭系统。ADC 采样电池电压后，再配置A-Pool 进行系统温度采样，判断工作温度是否在正常范围内，不正常则立即关闭系统。整个系统通过输入口以及各中断处理程序设置系统工作状态值，在程序大循环中根据不同状态值，开启相应功能模块。

图 8系统软件流程图

6 总结

本文主要介绍了TI 新推出的0.9V 工作电压的MSP430x09x 系列MCU 在真正单电池供电系统中的应用。MSP430x09x 系列继承了MSP430 系列单片机低功耗，外设丰富，设计简单等优势，并开创性的集成了能够实现ADC、DAC、比较器、系统电压监控器以及温度传感器的模拟功能池。本文主要阐述了以MSP430x09x