MSP430单片机在电力系统操作电源中的应用

文章摘要：1 引言 随着电力系统现代自动化水平的提高以及高频开关电源结构的日趋复杂,促使人们采用新的控制手段来迅速反映模块变化,以大幅度提高开关电源模块稳定运行水平.在整个控制系统中,要求处理采样数据及采用的算法也越来越多.传统的微处理器如MSC51系列等单片机由于内部集成资源相对少、外围电路复杂、系统抗干扰能力差、不擅长数据处理的缺点以逐渐不能满足高科技水平的需要. MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器. 由于其超低功耗、强大的处理能力、高性能模拟技术及丰富的片上外围模块、系统工作稳定、方便高效的开发环境得到广大用户的高度评

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1 引言
    随着电力系统现代自动化水平的提高以及高频开关电源结构的日趋复杂,促使人们采用新的控制手段来迅速反映模块变化,以大幅度提高开关电源模块稳定运行水平.在整个控制系统中,要求处理采样数据及采用的算法也越来越多.传统的微处理器如MSC51系列等单片机由于内部集成资源相对少、外围电路复杂、系统抗干扰能力差、不擅长数据处理的缺点以逐渐不能满足高科技水平的需要.
    MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器. 由于其超低功耗、强大的处理能力、高性能模拟技术及丰富的片上外围模块、系统工作稳定、方便高效的开发环境得到广大用户的高度评价。本文采用MSP430单片机控制开关电源时期稳定运行。
    2 系统设计
    本系统采用MSP430F155型号单片机实现对开关电源的稳定控制，主要包括如下几个部分：MSP430核心部分、反馈信号处理部分、信号输出给定部分、控制电路部分、通讯部分及CPU外围电路。系统总体结构如图1所示:

    图1 系统总体结构
    3 硬件部分设计
    3.1 MSP430核心部分
    MSP430F155单片机具有非常丰富的片内资源，因此，最小系统无需配置过多的外围接口芯片就可满足本系统要求，其最小系统组成如图2所示。
    本系统基础时钟LFXT1振荡器工作在低频模式，外接低速晶振，作为内部时钟源。LFXT2振荡器外接8M晶振，工作于高频模式，作为其他外围模块的时钟源。

    图2 系统整体结构

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    由于MSP430F155系列的单片机D/A电压输出的最大幅值为VCC，达不到控制电压环和电流环所需要的幅值，从而采用图5所示的运算放大电路，V_DW所接的是电位器，它的位置是在前面板上，通过调节电位器改变电压参数，达到调节输出电压的目的。

    图5 运算放大电路

    3.4 通讯电路
    通讯模块是本系统的一个重要组成部分，控制器通过通讯模块实现历史运行数据及有关信息的上传和基本参数、控制命令等的接收，能否设计一个较为成功的通信电路将直接影响到控制器的调试、功能及其可用性。
    由于30A高频开关电源模块模拟和数字共地，噪声干扰强度大，使ADM2483的5V电源畸形波动，最终导致通讯不能正常工作。所以ADM2483供电的5V电源是经过DC-DC转换所得。B0505S的输出电流100mA满足供电需求。ADM2483内部采用磁耦隔离。
    4 软件部分设计
    软件部分由数据采集模块、参数计算模块、中断报警模块、内部存储模块、通讯中断模块、控制模块等几个部分组成，如图6所示：

    图6 软件框图

    根据软件框图所示各部分内容，下面给出主程序的流程图（图7），在主程序中，主要完成初始化各个外设寄存器及变量、读取历史信息、实时采集数据、实时检查报警信息并及时将各种状态信息上传上位机，下面主要介绍一下数据采集部分和通讯部分：

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