《采用MSP430单片机完成电池电量测量系统开题报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《采用MSP430单片机完成电池电量测量系统开题报告（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、$ $大学毕业设计开题报告2012年3月7日毕业设计开题报告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文 献综述：文献综述1、本课题研究基础锂离子电池是20世纪70年代以后发展起来的一种新型储能电池。由于其具有高能 量、寿命长、低能耗、无公害、无记忆效应以及自放电小、内阻小、性价比高、污染少 等优点，锂离子电池在逐步应用中显示出巨大的优势，广泛应用于移动电话、笔记本电 脑、摄像机、数码相机、电动汽车、储能、航天等领域。目前使用的各类电池中，锂离子电池（也称锂离子二次电池或锂离子蓄电池）是近十 几年才发展起来的一种新型电源。自20世纪90年代初日本索尼能源开发公司和加拿大莫
2、里能源公司研制锂离子电池获得成功以来，一直是世界各国竞相研究开发和应用的热点。在第215届电化学会议中，新型电极材料仍是锂离子电池的研究热点之一，与传统 正极材料LiMn0、LiCoO、LiMnPO相比，LiFePO正极材料所特有的安全性能引起了人2 4244们的重视。其中粘结剂作为非导电的活性材料在锂离子电池中的重要性开始逐渐被认识 和接受。美国劳伦斯伯克利国家实验室研究了电极循环性能与电极片机械能的关系，发 现电极的机械能与长期循环性能的关系密切，电极的损坏，特别是碳负极的损坏主要源 于极片力学性能的下降，指出电极材料并不是决定电极性能的唯一因素，粘结剂的性能 和极片的制备方法、工艺也是必
3、须考虑的。近年来，许多研究者不再局限于对某一材料的制备与优化，开始着眼于整个系统的 匹配，优化电极片和制备方法，瞄准动力汽车的需求设计高能量电池和高功率电池，分 析电池衰退的原因，开发满足动力电池需要的3000至5000次循环寿命的长寿命锂离子 电池】4。涉及锂离子电池的研究内容和手段不断的丰富，对于锂离子电池制备工艺的提高也 有很大的促进与提高。以上所述介绍了锂电池的发展现状，进一步研究和开发锂离子电池对发展与能源密 切相关的的各项产业具有非常意义，而且通过本课题的研究为我增加了很多聚合物锂电 池的知识。2、本课题国内研究现状2.1聚合物锂电池国内外现状(1) 随着科技的进步，笔记本电脑微型
4、计算机，数字照相机，移动电话，医疗器 械以及近地轨道的地球卫星和高轨道同步卫星等新型电子仪器设备的发展，对电池产业 提出了更高的要求。成本低，高能量密度，高电压，轻型化，使用温度宽(-37C60C), 且循环寿命长，安全性能好的全新的绿色电源成为人们研究的热点，而锂离子二次电池 成为市场前景最光明，发展最快的新型电池能源。(2) 日本是名副其实的锂离子电池研究的中心。日本锂电池储能技术研究协会自 助了将近一亿两千万美院，并为此指定了详细的新阳光计划。直至1995年，全球锂离 子电池为日本独家生产而且产品份额基本上喂日本垄断的局面难以打破。现在美国、韩 国、法国、德国、加拿大、中国等国重点发展了
5、锂离子电池，这些非日本电池企业的发 展已经开始对日本锂离子电池的生产和应用市场产生影响。(3) 我国从70年代中期开始研制锂二次电池，较早开展此项研究的单位有天津 电源研究所和北京有色金属研究总院、厦门大学、复旦大学、武汉大学等5。(4) 随着二次电池的快速发展，以嵌锂化合物作为正负极材料的新型高能量绿色 电池，锂离子电池以其独特的优越性获得广泛的应用。相比其它传统的水溶液二次电池， 锂离子电池具有单体电池工作电压高、质量比能量高、体积比能量高、循环寿命长、无 记忆效应、自放电率低、工作温度范围宽、清洁无污染等优点8。(5) 由于自身的诸多优点，锂离子电池自1990年开发成功以来成为目前性能最
6、好 的综合电池体系，其产量和销售额始终保持高速的增长，目前已经在民用领域得到广泛 的应用。小型锂离子电池增长情况及在小型二次电池市场中所占份额如图1所示：钳塑膜包装电池(液态/聚合物)谋氢电池觀锂离钢/铝壳电池(圆柱/方型)協银镉电池图1二次电池销售额2.2电池电量测量方法(1) 放电法：通过对电池施加一负载，计算单位时间内的电池端电压变化率，根 据变化率的大小推算电量。(2) 内阻法研究表明，电池的内阻与荷电程度之间有较高的相关性，通过测量电 池内阻可测量电量10。(3) 以电流积分为基础.以电压测量为基础。电压测量方法是基于电池电压和剩 余电量之间存在的某种已知关系。它看似直接，但却存在难
7、点：在测量期间，只有在不 施加任何负载的情况下，才存在这种电池电压与电量之间的简单关联。当施加负载时， 电池电压就会因为电池内部阻抗所引起的压降而产生失真go电流积分法则受到电池自 放电的影响，如果电池在充电后几天都未使用.或者几个充、放电周期都没有充满电， 那么由内部化学反应引起的自放电现象就会变得非常明显12。3、锂电池放电特性一般称放电时电池端电压随时间的变化曲线叫做电池的放电特性曲线，锂电池在不 同的放电电流下有不同的放电特性，其特性曲线见图.由图可以看出，在开始放电时， 锂电池的电压下降比较剧烈，然后进入一个稳定期，在稳定期电压下降很不明显，当电 量接近放完时，又有一个剧烈的电压下降
8、，如果此时继续放电，则会毁损电池；如果放 电电流过大则放电时间非常短，电压急剧下降，电池温度急剧升高，电池则将无法正常 工作；如果电池的电压下降到2.5V，再继续放电，将导致电池永久性损坏。图2不同放电电流放电时间与电压曲线4、单片机MSP430系列单片机是一种由TI公司推出的16位超低功耗的混合信号处理器 (Mixed Signal Processor)，其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和MCU 集成在一颗芯片上，以提供“单片”解决方案。由于它具有极低的功耗、丰富的片内外 设和方便灵活的开发手段，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星14。首先，它具有强大的处理能力，MSP430系
9、列单片机是一种16位的单片机，采用 了精简指令集(RISC)结构，具有丰富的寻址方式(7种源操作数寻址、4种目的操 作数寻址)、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据 存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令15。其次，在运算速度方面，MSP430系列单片机能在8MHz晶振的驱动下，实现125ns 的指令周期。16位的数据宽度，125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现 乘加)相配合，能实现数字信号处理的某些算法(如FFT等)。再次，MSP430系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。而且，MSP430具有丰富的片上外围模块，它集成了较
10、丰富的片内外设。有看门狗、 模拟比较器A、定时器A，定时器B、串口0,1、硬件乘法器、液晶驱动器、12位/16位ADC、 IIC总线直接数据存取(DMA)、端口0、端口 16、基本定时器等的一些外围模块的不同 组合。MSP430系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。并且由于引进了 Flash型程序存储器和JTAG技术，不仅使开发工具变得简便， 而且价格也相对低廉，并且还可以实现在线编程16。通过对MSP430单片机的学习，是我在本课题有很大的帮助及意义。参考文献：1 郑洪河.锂离子电池研究与发展的最新态势一一第215届电化学会议评述J.电 池，2009，39 (3)：
11、135-138.2 王海明，郑绳楦，刘兴顺.锂离子电池的特点及应用Z，2004： 132-134.3 赵灵智，汝强.锂离子电池材料的研究现状Z, 2009： 3-4.4 赖延清，李祥元，李晶，张治安磷酸亚铁锂锂离子电池的制备工艺电池工业，2008, 13(3):147-151.5 闫俊美，杨金贤,贾永忠.锂电池的发展与前景.盐湖研究，2001，12,9 (4)： 58-62.6 任学佑，锂离子电池的新进展J.电源，1997,27 (4)： 188-191.7 任泽民，国内外锂二次电池进展J.电源技术，1992 (3)： 10-11.8 黄学杰.国内锂动力电池的发展以及在电动车领域的应用J.中国
12、自行车， 2005， (5): 35.9 安平，齐鲁.锂离子二次电池的应用和发展J.北京大学学报：自然科学 版，2006，42： 3-5.10 陈洲.蓄电池剩余电量测试仪.学士学位论文.2011.6.1.11 李申飞，易菊兰.电池电量精确测量方法的研究与实现J.计算机工程与应用, 2009, 45(17)： 244248.12 唐慧强，李超基于CC2530的锂电池电量检测系统的设计,化工自动化仪 表.2011,38(3):350-354.13 刘霞，邹焉艳，金梅，李玉春锂电池电量动态预测J.大庆石油学院报，2004.28 (2)： 1.14 张福才，MSP430单片机自学笔记北京北京航空航天出
13、版社.2011,1-4.15 胡大可.MSP430系列单片机C语言程序设计与开发.北京航空航天大学出版社，2003.1.16 张晞，王德银，张晨.MSP430系列单片机实用C语言程序设计人民邮电出版社,2005.9.毕业设计开题报告2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、2、本课题解决的问题 设通过MSP430单片机实现对锂电池放电电量的记录。2.1方案设计采用MSP430系列单片机作为主控芯片，使用低功耗模式，降低系统的功耗，也对电 池电压进行监控，防止其过大，并且更好的反应电池在不同的状态下的变化情况，实现 对电压电流送入A/D采样接口。使用锂电池进行本课题研究，最终对
14、锂电池电量进行记 录。总体框图2.1:图2.1系统总体框图键盘作为系统的输入设备，为单片机提供信息输入；液晶显示器作为系统的输出设 备，接收数据信息进行显示；RS. 232接口电路用于监测模块和PC机之间进行电平转换 与PC机连接；FLASH对数据进行存储；JTAG为一种国际标准测试协议，主要用于芯片 内部测试；PC机用于和单片机进行通讯。单片机使用的资源有：时钟电路、A/D、FLASH、调试接口、外部电源控制。2.2程序设计总流程图:结束电压和电流送入单片机A/D接口进行采样，将数据存储至FLASH存储器中,MSP430具有两 个UART模块，配合不同接口芯片使用。通讯部分主要是把单片机串行通讯TTL电平转 RS232和上位机通信。毕业设计开题报告指导教师意见:指导教师：年 月 日所在系审查意见:系主任：年 月 日
