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高精度鋰電池監測芯片DS2762的原理及應用
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。關鍵詞：DS2762；鋰電池監測；單片機
１主要特點
為了滿足當前移動性和輕便性的要求，設計便攜式產品時通常采用電池供電。而使用電池供電時，電池的當前狀態往往是用戶所關心的問題之一，當前的智能電話、數碼相機等都需要實時顯示電池的當前狀態。通過ＭＡＸＩＭ公司的ＤＳ２７６２即可實時監測電池的電壓、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，提供給單片機作相應處理。
ＤＳ２７６２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、硬件接線簡單。其主要特性如下：
●僅用一根雙向數據線即可實現與單片機的通訊。
●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行電池電壓監測，以用于判定電池充電和放電的結束。
●通過片內電流累加器可實時記錄電流流入、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可實時監測電流、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
ＤＳ２７６２的引腳排列如圖１所示，各引腳的功能如下：
ＣＣ:充電保護控制腳；
ＰＬＳ：用戶端電壓正極;
ＤＣ:放電保護控制腳；
ＳＮＳ：感應電阻連接端;
ＤＱ:數據輸入、輸出端口；
ＩＳ１，ＩＳ２：感應輸入端;
ＰＳ:電源模式選擇端；
ＶＳＳ：接地;
ＰＩＯ：可編程Ｉ／Ｏ端:可根據需要控制用戶定義的外圍電路；
ＶＤＤ：電池正極輸入?
Ｖｉｎ：感應電壓輸入。
３ＤＳ２７６２的存儲結構
ＤＳ２７６２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據。采集到的數據先存到ＲＡＭ，然后進入ＥＥＰＲＯＭ；實際上，ＥＥＰＲＯＭ中的信息也可復制到ＲＡＭ，這兩者是鏡像關系。
表1DS2762的內部存儲器結構表
地址內容讀寫狀況00H保護寄存器可讀寫01H狀態寄存器只讀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
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，包括讀數據、寫數據、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、５１單片機和液晶顯示模塊組成。ＤＳ２７６２主要完成對電池當前狀態的監測，包括當前電池的充、放電狀態、電壓、電流、溫度和剩余電量等參數的監測,同時它還能自動采集這些數據，并將其放在存儲器中。場效應管ＦＥＴ１、ＦＥＴ２等構成了ＤＳ２７６２的充、放電保護回路，可用于實現過壓、欠壓、充電過流以及短路保護等功能。
通過８０５１單片機可以按照用戶需要對電池的相應參數進行讀取和處理，然后送往液晶顯示模塊進行顯示。由于存放這些參數的ＥＥＰＲＯＭ具有非易失性，所以本系統同時具有掉電保護功能。圖２電路中的單片機是整個系統的控制處理中心，由于大量的工作均可由單片機來完成，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顯示用戶需要了解的電池當前狀態信息，以便用戶可根據這些信息作出相應的處理。實際上，該液晶顯示模塊只接受單片機的控制和訪問。
由于ＤＳ２７６２與單片機進行數據通訊時僅用一根數據線，因此，必須嚴格按照芯片的讀寫時序要求來編寫程序，這樣才能保證數據的正確讀寫。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、剩余電量等參數進行監測的具體實現方法。
（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進行判斷。單片機每８８ｍｓ監測一次電壓，并將ＩＳ１和ＩＳ２兩端的壓差（Ｖｉｓ＝Ｖｉｓ１－Ｖｉｓ２）轉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，只需通過單片機對ＤＳ２７６２發出采集電壓、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實時自動測量電池電流后得到的，因而無須對其進行控制。通常在電池充電時，該值增加，電池放電時，該值減少。這樣，通過單片機讀取此值即可獲得剩余電量。剩余電量監測的流程圖見圖４所示。
在單片機對ＤＳ２７６２進行任意存儲命令操作時，每個命令發出之前都必須按照ＤＳ２７６２的復位時序要求先發出復位信號且等待ＤＳ２７６２的應答（以示ＤＳ２７６２準備接受或發送數據），然后再發出一個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容。這一點可通過判斷ＥＥＰＲＯＭ寄存器的ＥＥＣ位來實現。
５結束語
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，能夠與其它系統協同工作。隨著各種便攜式電子產品的廣泛應用，電池實時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用性。
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