張青波，宋寅卯

(鄭州輕工業(yè)學(xué)院，河南鄭州450002)

摘要：DS2762是MAXIM公司推出的智能高精度鋰電池監(jiān)測芯片。該芯片集數(shù)據(jù)采集、信息儲存及安全保護(hù)于一身，且功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)簡單。文章介紹了DS2762的特性，給出了DS2762與單片機(jī)的硬件連接電路及應(yīng)用軟件流程。

1主要特點(diǎn)

為了滿足當(dāng)前移動(dòng)性和輕便性的要求，設(shè)計(jì)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(dāng)前狀態(tài)往往是用戶所關(guān)心的問題之一，當(dāng)前的智能電話、數(shù)碼相機(jī)等都需要實(shí)時(shí)顯示電池的當(dāng)前狀態(tài)。通過MAXIM公司的DS2762即可實(shí)時(shí)監(jiān)測電池的電壓、電流、充放電狀況及剩余電量等參數(shù)，并可以把這些數(shù)據(jù)儲存起來，提供給單片機(jī)作相應(yīng)處理。

DS2762芯片是MAXIM公司推出的新一代智能鋰電池監(jiān)測芯片，該芯片集數(shù)據(jù)采集、信息儲存、安全保護(hù)于一身，而且功能強(qiáng)大、硬件接線簡單。其主要特性如下：

●僅用一根雙向數(shù)據(jù)線即可實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通訊。

●內(nèi)含溫度傳感器，可免去在電池塊內(nèi)裝設(shè)熱敏電阻。

●片內(nèi)模數(shù)轉(zhuǎn)換器可進(jìn)行電池電壓監(jiān)測，以用于判定電池充電和放電的結(jié)束。

●通過片內(nèi)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(yīng)模式，一是片內(nèi)25mΩ電阻感應(yīng)方式，二是可由片外用戶選擇的電阻感應(yīng)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(jiān)測電流、電壓、溫度和剩余電量等參數(shù)，而在睡眠模式，DS2762將停止對這些參數(shù)的監(jiān)測。

2引腳功能

DS2762的引腳排列如圖1所示，各引腳的功能如下：

3 DS2762的存儲結(jié)構(gòu)

DS2762內(nèi)含EEPROM、可鎖存EEPROM、SRAM和其它一些功能寄存器，表1是DS2762的內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu)。其中EEPROM是非易失性存儲器，具有掉電保護(hù)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(shù)據(jù)。采集到的數(shù)據(jù)先存到RAM，然后進(jìn)入EEPROM；實(shí)際上，EEPROM中的信息也可復(fù)制到RAM，這兩者是鏡像關(guān)系。

DS2762的操作命令有兩類：一類是地址命令，包括讀地址、地址匹配、跳過、SWAP等。另一類是功能命令，包括讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)、復(fù)制數(shù)據(jù)、取消數(shù)據(jù)和鎖存等。

4應(yīng)用

以DS2762為核心設(shè)計(jì)的智能鋰電池監(jiān)測系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。本系統(tǒng)采用片內(nèi)電阻感應(yīng)方式。

本電池監(jiān)測系統(tǒng)由DS2762鋰電池監(jiān)測芯片、51單片機(jī)和液晶顯示模塊組成。DS2762主要完成對電池當(dāng)前狀態(tài)的監(jiān)測，包括當(dāng)前電池的充、放電狀態(tài)、電壓、電流、溫度和剩余電量等參數(shù)的監(jiān)測，同時(shí)它還能自動(dòng)采集這些數(shù)據(jù)，并將其放在存儲器中。場效應(yīng)管FET1、FET2等構(gòu)成了DS2762的充、放電保護(hù)回路，可用于實(shí)現(xiàn)過壓、欠壓、充電過流以及短路保護(hù)等功能。

通過8051單片機(jī)可以按照用戶需要對電池的相應(yīng)參數(shù)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(shù)的EEPROM具有非易失性，所以本系統(tǒng)同時(shí)具有掉電保護(hù)功能。圖2電路中的單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制處理中心，由于大量的工作均可由單片機(jī)來完成，因而明顯地降低了該系統(tǒng)的硬件復(fù)雜度。

液晶顯示模塊可用來顯示用戶需要了解的電池當(dāng)前狀態(tài)信息，以便用戶可根據(jù)這些信息作出相應(yīng)的處理。實(shí)際上，該液晶顯示模塊只接受單片機(jī)的控制和訪問。

由于DS2762與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時(shí)僅用一根數(shù)據(jù)線，因此，必須嚴(yán)格按照芯片的讀寫時(shí)序要求來編寫程序，這樣才能保證數(shù)據(jù)的正確讀寫。下面介紹利用DS2762芯片來對電池的工作方式和電壓、電流、溫度、剩余電量等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測的具體實(shí)現(xiàn)方法。

(1)電池工作方式的監(jiān)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進(jìn)行判斷。單片機(jī)每88ms監(jiān)測一次電壓，并將IS1和IS2兩端的壓差(Vis=Vis1-Vis2)轉(zhuǎn)換成電流存入電流寄存器。若Vis為正值，說明電池正在充電；若Vis為負(fù)值，說明電池正在放電，也就是儀器正由鋰電池供電。其軟件流程圖見圖3所示。

(2)電池電壓和溫度的測量

由于DS2762芯片內(nèi)部集成有A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字溫度傳感器，因此，要獲得電池的電壓、溫度等參數(shù)，只需通過單片機(jī)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(yīng)的寄存器，最后再由單片機(jī)讀取寄存器的內(nèi)容即可。

(3)剩余電量的監(jiān)測

電池的剩余電量是用戶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，通過單片機(jī)讀取此值即可獲得剩余電量。剩余電量監(jiān)測的流程圖見圖4所示。

在單片機(jī)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(fù)位時(shí)序要求先發(fā)出復(fù)位信號且等待DS2762的應(yīng)答(以示DS2762準(zhǔn)備接受或發(fā)送數(shù)據(jù))，然后再發(fā)出一個(gè)ROM命令以用于選擇總線上要訪問的DS2762。在本文的程序流程圖中，此過程已在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(cuò)誤，要先檢查DS2762是否正在修改寄存器的內(nèi)容。這一點(diǎn)可通過判斷EEPROM寄存器的EEC位來實(shí)現(xiàn)。

5結(jié)束語

本文介紹的基于DS2762芯片的智能鋰電池監(jiān)測系統(tǒng)是便攜式儀器的一部分。本系統(tǒng)功能強(qiáng)大、操作方便，能夠與其它系統(tǒng)協(xié)同工作。隨著各種便攜式電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，電池實(shí)時(shí)監(jiān)測已成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種必不可少的功能，因此，本文所介紹的系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)用性。