高精度鋰電池監(jiān)測芯片DS2762的原理及應(yīng)用論文
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。
關(guān)鍵詞:DS2762;鋰電池監(jiān)測;單片機(jī)
1、主要特點(diǎn)
為了滿足當(dāng)前移動性和輕便性的要求,設(shè)計(jì)便攜式產(chǎn)品時通常采用電池供電。而使用電池供電時,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)時顯示電池的當(dāng)前狀態(tài)。通過MAXIM公司的DS2762即可實(shí)時監(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
。模2762的引腳排列如圖/1所示,各引腳的功能如下:
CC:充電保護(hù)控制腳;
。校蹋樱河脩舳穗妷赫龢O;
。模:放電保護(hù)控制腳;
。樱危樱焊袘(yīng)電阻連接端;
。模:數(shù)據(jù)輸入、輸出端口;
。桑/1,IS2:感應(yīng)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(jù)需要控制用戶定義的外圍電路;
。郑模模弘姵卣龢O輸入
Vin:感應(yīng)電壓輸入。
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,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。
表1DS2762的內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu)表
地址內(nèi)容讀寫狀況00H保護(hù)寄存器可讀寫01H狀態(tài)寄存器只讀02H-06H保留07HEEPROM寄存器可讀寫08H特殊寄存器
可讀寫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11H電流累加寄存器的'最低有效位可讀寫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鎖存時只讀,未鎖存時可讀寫30H-3FHEEPROM,塊1鎖存時只讀,未鎖存時可讀寫40H-4FH保留80H-8FHSRAM可讀寫90H-FFH保留
。模2762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、5/1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,同時它還能自動采集這些數(shù)據(jù),并將其放在存儲器中。場效應(yīng)管FET/1、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805/1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)同時具有掉電保護(hù)功能。圖2電路中的單片機(jī)是整個系統(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)通訊時僅用一根數(shù)據(jù)線,因此,必須嚴(yán)格按照芯片的讀寫時序要求來編寫程序,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IS/1和IS2兩端的壓差(Vis=Vis/1-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)時自動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,該值增加,電池放電
時,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,每個命令發(fā)出之前都必須按照DS2762的復(fù)位時序要求先發(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,為防止讀取錯誤,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。
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