高精度鋰電池監測芯片DS2762的原理及應用論文
摘要：DS2762是MAXIM公司推出的智能高精度鋰電池監測芯片。該芯片集數據采集、信息儲存及安全保護于一身，且功能強大，結構簡(jiǎn)單。文章介紹了DS2762的特性，給出了DS2762與單片機的硬件連接電路及應用軟件流程。
關(guān)鍵詞：DS2762；鋰電池監測；單片機
1、主要特點(diǎn)
為了滿(mǎn)足當前移動(dòng)性和輕便性的要求，設計便攜式產(chǎn)品時(shí)通常采用電池供電。而使用電池供電時(shí)，電池的當前狀態(tài)往往是用戶(hù)所關(guān)心的問(wèn)題之一，當前的智能電話(huà)、數碼相機等都需要實(shí)時(shí)顯示電池的當前狀態(tài)。通過(guò)ＭＡＸＩＭ公司的ＤＳ2７６2即可實(shí)時(shí)監測電池的電壓、電流、充放電狀況及剩余電量等參數，并可以把這些數據儲存起來(lái)，提供給單片機作相應處理。
�。模�2７６2芯片是ＭＡＸＩＭ公司推出的新一代智能鋰電池監測芯片，該芯片集數據采集、信息儲存、安全保護于一身,而且功能強大、硬件接線(xiàn)簡(jiǎn)單。其主要特性如下：
●僅用一根雙向數據線(xiàn)即可實(shí)現與單片機的通訊。
●內含溫度傳感器，可免去在電池塊內裝設熱敏電阻。
●片內模數轉換器可進(jìn)行電池電壓監測，以用于判定電池充電和放電的結束。
●通過(guò)片內電流累加器可實(shí)時(shí)記錄電流流入、流出的總量。
●具有兩種電流感應模式一是片內25ｍΩ電阻感應方式，二是可由片外用戶(hù)選擇的電阻感應方式。
●具有兩種電源模式：即工作方式和睡眠方式。在正常工作模式，ＤＳ2７６2可實(shí)時(shí)監測電流、電壓、溫度和剩余電量等參數，而在睡眠模式，ＤＳ2７６2將停止對這些參數的監測。
2、引腳功能
�。模�2７６2的引腳排列如圖/1所示，各引腳的功能如下：
�。茫�:充電保護控制腳；
�。校蹋樱河脩�(hù)端電壓正極;
�。模�:放電保護控制腳；
�。樱危樱焊袘娮柽B接端;
�。模�:數據輸入、輸出端口；
�。桑�/1，ＩＳ2：感應輸入端;
�。校�:電源模式選擇端；
�。郑樱樱航拥�;
�。校桑希嚎删幊蹋桑隙�:可根據需要控制用戶(hù)定義的外圍電路；
�。郑模模弘姵卣龢O輸入
�。郑椋睿焊袘妷狠斎�。
3、ＤＳ2７６2的存儲結構
�。模�2７６2內含ＥＥＰＲＯＭ、可鎖存ＥＥＰＲＯＭ、ＳＲＡＭ和其它一些功能寄存器，表/1是ＤＳ2７６2的內部存儲器結構。其中ＥＥＰＲＯＭ是非易失性存儲器，具有掉電保護功能，可用于儲存電池的重要信息；處于鎖存狀態(tài)時(shí)，也可用可鎖存ＥＥＰＲＯＭ儲存其它一些固定信息；ＳＲＡＭ一般用于儲存一些不重要的臨時(shí)數據。采集到的數據先存到ＲＡＭ，然后進(jìn)入ＥＥＰＲＯＭ；實(shí)際上，ＥＥＰＲＯＭ中的信息也可復制到ＲＡＭ，這兩者是鏡像關(guān)系。
表1DS2762的內部存儲器結構表
地址內容讀寫(xiě)狀況00H保護寄存器可讀寫(xiě)01H狀態(tài)寄存器只讀02H-06H保留07HEEPROM寄存器可讀寫(xiě)08H特殊寄存器
可讀寫(xiě)09H-0BH保留0CH電壓寄存器的最高有效位只讀0DH電壓寄存器的最低有效位只讀0EH電流寄存器的最高有效位只讀0FH電流寄存器的最低有效位只讀10H電流累加寄存器的最高有效位可讀寫(xiě)11H電流累加寄存器的'最低有效位可讀寫(xiě)12-17H保留18H溫度寄存器的最高有效位只讀19H溫度寄存器的最低有效位只讀1AH-1FH保留20H-2FHEEPROM,塊0鎖存時(shí)只讀，未鎖存時(shí)可讀寫(xiě)30H-3FHEEPROM,塊1鎖存時(shí)只讀，未鎖存時(shí)可讀寫(xiě)40H-4FH保留80H-8FHSRAM可讀寫(xiě)90H-FFH保留
�。模�2７６2的操作命令有兩類(lèi)：一類(lèi)是地址命令，包括讀地址、地址匹配、跳過(guò)、ＳＷＡＰ等。另一類(lèi)是功能命令，包括讀數據、寫(xiě)數據、復制數據、取消數據和鎖存等。
4、應用
以ＤＳ2７６2為核心設計的智能鋰電池監測系統的硬件結構如圖2所示。本系統采用片內電阻感應方式。
本電池監測系統由ＤＳ2７６2鋰電池監測芯片、5/1單片機和液晶顯示模塊組成。ＤＳ2７６2主要完成對電池當前狀態(tài)的監測，包括當前電池的充、放電狀態(tài)、電壓、電流、溫度和剩余電量等參數的監測,同時(shí)它還能自動(dòng)采集這些數據，并將其放在存儲器中。場(chǎng)效應管ＦＥＴ/1、ＦＥＴ2等構成了ＤＳ2７６2的充、放電保護回路，可用于實(shí)現過(guò)壓、欠壓、充電過(guò)流以及短路保護等功能。
通過(guò)８０5/1單片機可以按照用戶(hù)需要對電池的相應參數進(jìn)行讀取和處理，然后送往液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。由于存放這些參數的ＥＥＰＲＯＭ具有非易失性，所以本系統同時(shí)具有掉電保護功能。圖2電路中的單片機是整個(gè)系統的控制處理中心，由于大量的工作均可由單片機來(lái)完成，因而明顯地降低了該系統的硬件復雜度。
液晶顯示模塊可用來(lái)顯示用戶(hù)需要了解的電池當前狀態(tài)信息，以便用戶(hù)可根據這些信息作出相應的處理。實(shí)際上，該液晶顯示模塊只接受單片機的控制和訪(fǎng)問(wèn)。
由于ＤＳ2７６2與單片機進(jìn)行數據通訊時(shí)僅用一根數據線(xiàn)，因此，必須嚴格按照芯片的讀寫(xiě)時(shí)序要求來(lái)編寫(xiě)程序，這樣才能保證數據的正確讀寫(xiě)。下面介紹利用ＤＳ2７６2芯片來(lái)對電池的工作方式和電壓、電流、溫度、剩余電量等參數進(jìn)行監測的具體實(shí)現方法。
�。�/1）電池工作方式的監測
要確定電池在使用中處于何種工作方式，可利用ＤＳ2７６2中電流寄存器的值來(lái)進(jìn)行判斷。單片機每８８ｍｓ監測一次電壓，并將ＩＳ/1和ＩＳ2兩端的壓差（Ｖｉｓ＝Ｖｉｓ/1－Ｖｉｓ2）轉換成電流存入電流寄存器。若Ｖｉｓ為正值，說(shuō)明電池正在充電；若Ｖｉｓ為負值，說(shuō)明電池正在放電，也就是儀器正由鋰電池供電。其軟件流程圖見(jiàn)圖/3所示。
�。�2）電池電壓和溫度的測量
由于ＤＳ2７６2芯片內部集成有Ａ／Ｄ轉換器和數字溫度傳感器，因此，要獲得電池的電壓、溫度等參數，只需通過(guò)單片機對ＤＳ2７６2發(fā)出采集電壓、溫度的控制命令，并待其采樣完畢后自動(dòng)將電壓、溫度的測量值存入相對應的寄存器，最后再由單片機讀取寄存器的內容即可。
�。�/3）剩余電量的監測
電池的剩余電量是用戶(hù)所需要的重要信息之一，它可利用電流累加寄存器中的值來(lái)求得。電流累加寄存器的值是由ＤＳ2７６2實(shí)時(shí)自動(dòng)測量電池電流后得到的，因而無(wú)須對其進(jìn)行控制。通常在電池充電時(shí)，該值增加，電池放電
時(shí)，該值減少。這樣，通過(guò)單片機讀取此值即可獲得剩余電量。剩余電量監測的流程圖見(jiàn)圖4所示。
在單片機對ＤＳ2７６2進(jìn)行任意存儲命令操作時(shí)，每個(gè)命令發(fā)出之前都必須按照ＤＳ2７６2的復位時(shí)序要求先發(fā)出復位信號且等待ＤＳ2７６2的應答（以示ＤＳ2７６2準備接受或發(fā)送數據），然后再發(fā)出一個(gè)ＲＯＭ命令以用于選擇總線(xiàn)上要訪(fǎng)問(wèn)的ＤＳ2７６2。在本文的程序流程圖中，此過(guò)程已在“ＤＳ2７６2的初始化”程序中所包含。
一般情況下，在讀取電流累加寄存器的值時(shí)，為防止讀取錯誤，要先檢查ＤＳ2７６2是否正在修改寄存器的內容。這一點(diǎn)可通過(guò)判斷ＥＥＰＲＯＭ寄存器的ＥＥＣ位來(lái)實(shí)現。
5、結束語(yǔ)
本文介紹的基于ＤＳ2７６2芯片的智能鋰電池監測系統是便攜式儀器的一部分。本系統功能強大、操作方便，能夠與其它系統協(xié)同工作。隨著(zhù)各種便攜式電子產(chǎn)品的廣泛應用，電池實(shí)時(shí)監測已成為系統設計的一種必不可少的功能，因此，本文所介紹的系統具有較強的實(shí)用性。
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