摘要：本文介紹了一種基于DS2762 芯片的智能鋰電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。著重闡述了系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì),。系統(tǒng)借助單片機(jī)完成了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示當(dāng)前狀態(tài)的功能,。本系統(tǒng)功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,， 可用于數(shù)碼相機(jī),、智能電話及其它便攜式儀器的智能鋰電池模塊中。
一,、引言
目前,， 在設(shè)計(jì)便攜式產(chǎn)品時(shí)通常采用電池供電。
在使用電池供電時(shí),， 電池的當(dāng)前狀態(tài)是用戶所關(guān)心的,， 如智能電話、數(shù)碼相機(jī)等都實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的狀態(tài),。為此,， 在設(shè)計(jì)本文所涉及的儀器時(shí)， 智能電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)被充分考慮,。本文實(shí)現(xiàn)的鋰電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由DS2762 鋰電池監(jiān)測(cè)芯片,、51 單片機(jī)、液晶顯示模塊組成,。其中的核心功能由DS2762 芯片完成的,。本文介紹了系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)， 以及DS2762 芯片的特性和相關(guān)控制軟件程序,。
二,、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及工作原理
1、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),。本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)潔,，以便使單片機(jī)能夠完成更多其他功能。硬件實(shí)現(xiàn)如圖1 所示：
圖1 硬件結(jié)構(gòu)圖
整個(gè)系統(tǒng)由DS2762 鋰電池監(jiān)測(cè)芯片,、51 單片機(jī)和液晶顯示模塊組成,。DS2762 芯片是MAXIM公司推出的新一代智能鋰電池監(jiān)測(cè)芯片， 集數(shù)據(jù)采集,、信息儲(chǔ)存,、安全保護(hù)于一身，具有功能強(qiáng)大,、硬件接線簡(jiǎn)單等特點(diǎn),。它完成對(duì)電池當(dāng)前狀態(tài)的監(jiān)測(cè),， 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(cè)。DS2762 芯片能自動(dòng)采集這些數(shù)據(jù),， 并將其放在存儲(chǔ)器中,。
DS2762 的引腳功能如下圖2 所示：
圖2 引腳功能
PIO: 可編程的I/O 端。根據(jù)需要控制用戶定義的外圍電路,。
VDD: 電池正極輸入,。
Vin: 感應(yīng)電壓輸入。
51 單片機(jī)按照用戶需要對(duì)電池的相應(yīng)參數(shù)讀取和處理,， 然后送往液晶顯示模塊顯示,。由于存放這些參數(shù)的EEPROM具有非易失性， 所以本系統(tǒng)具有掉電保護(hù)功能,。由圖1 可見(jiàn),， 單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制處理中心， 由于大量的工作由單片機(jī)完成,， 明顯地降低了系統(tǒng)硬件復(fù)雜度,， 極大地提高了系統(tǒng)的智能化。
液晶顯示模塊顯示用戶需要了解的電池當(dāng)前狀態(tài)信息,， 用戶根據(jù)這些信息以作出相應(yīng)的處理,。它僅僅接受單片機(jī)的控制和訪問(wèn)。
2,、工作原理,。系統(tǒng)上電后， 先確定電池的工作方式： 單片機(jī)每88ms 監(jiān)測(cè)一次電壓,， 將DS2762的IS1 和IS2 兩端的壓差（ Vis=Vis1- Vis2） 轉(zhuǎn)換成電流后存入電流寄存器。若Vis 為正值,， 說(shuō)明電池正在充電,； 若Vis 為負(fù)值， 說(shuō)明電池正在放電,， 也就是儀器正由鋰電池直流電源供電,。接著單片機(jī)對(duì)DS2762 發(fā)出采集電壓、溫度的控制命令,。由于DS2762 內(nèi)部有A/D 轉(zhuǎn)換器和數(shù)字溫度傳感器,， 可自動(dòng)將電壓、溫度測(cè)量值存入DS2762 相對(duì)應(yīng)的寄存器,， 因此,， 單片機(jī)只要等待其采樣完畢后,， 讀取寄存器的內(nèi)容， 最后送液晶顯示模塊顯示,。
電池的剩余電量可用電流累加寄存器的值求得,。電流累加寄存器的值是由DS2762 實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量電池電流后更改的， 無(wú)須對(duì)其進(jìn)行控制,。電池充電時(shí)該值增加,， 放電時(shí)該值減少。單片機(jī)讀取此值后即可獲得剩余電量,。
場(chǎng)效應(yīng)管FET1,、FET2 等構(gòu)成DS2762的充放電保護(hù)回路。過(guò)壓保護(hù)：如果電池電壓Vin 超出過(guò)壓門(mén)限電壓Vov, 延時(shí)Tovd后,，DS2762 將關(guān)閉充電場(chǎng)效應(yīng)管FET1.欠壓保護(hù)： 如果電池電壓Vin 低于欠壓門(mén)限電壓Vuv, 延時(shí)Tuvd 后,，DS2762 將關(guān)閉充電和放電場(chǎng)效應(yīng)管FET1、FET2, 進(jìn)入睡眠方式,， 等待充電指令,。充電過(guò)流保護(hù)：如果Vis（Vis=Vis1- Vis2）超出過(guò)流門(mén)限Voc, 延時(shí)Tocd 后， DS2762 將關(guān)閉場(chǎng)效應(yīng)管FET1,、FET2.放電過(guò)流保護(hù)：如果Vis 低于- Voc, 延時(shí)Tocd 后,， DS2762 將關(guān)閉放電場(chǎng)效應(yīng)管FET2.短路保護(hù)：如果SNS 腳的電壓超過(guò)短路門(mén)限電壓， 延時(shí)Tscd 后,， DS2762 將關(guān)閉放電場(chǎng)效應(yīng)管FET2.
三,、系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)及流程圖
為了滿足監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性， 單片機(jī)采用定時(shí)中斷的方式訪問(wèn)DS2762, 進(jìn)行電池參數(shù)采集,。首先設(shè)置單片機(jī)的計(jì)數(shù)器為定時(shí)方式,， 開(kāi)啟定時(shí)器， 定時(shí)長(zhǎng)度可隨需要靈活設(shè)定,； 然后單片機(jī)運(yùn)行其他程序,， 等待定時(shí)中斷的到來(lái)， 定時(shí)中斷發(fā)生之后進(jìn)行中斷服務(wù)程序,， 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,、處理和顯示； 最后重新初始化定時(shí)中斷,， 返回,。圖3 是系統(tǒng)總體流程圖， 圖4 是中斷服務(wù)流程圖,。
圖3 系統(tǒng)總體流程圖
圖4 中斷服務(wù)程序流程圖
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（ DQ） , 因此必須嚴(yán)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(shù)據(jù)的正確讀寫(xiě)。圖5、圖6 是DS2762 芯片對(duì)電池的工作方式和剩余電量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的程序流程圖：
圖5 電池工作方式監(jiān)測(cè)流程圖
圖6 剩余電量監(jiān)測(cè)流程圖
說(shuō)明： 1> 單片機(jī)對(duì)DS2762 進(jìn)行任意存儲(chǔ)命令操作時(shí),， 在發(fā)出每個(gè)命令之前都必須按照DS2762的復(fù)位時(shí)序要求,。先發(fā)出復(fù)位信號(hào)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 命令用以選擇總線上要訪問(wèn)的DS2762.在本文的程序流程圖中此過(guò)程用"DS2762的初始化"來(lái)代替。2> 在讀取寄存器的值時(shí),， 為防止讀取錯(cuò)誤,， 先要檢查DS2762 是否正在修改寄存器的內(nèi)容。這可通過(guò)判斷EEPROM寄存器的EEC 位即可,。
四,、結(jié)束語(yǔ)
本文介紹的基于DS2762 芯片的鋰電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種便攜式儀器的一部分。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,，且同單片機(jī)配合使用,， 不僅極大地提高了智能化， 而且功能強(qiáng)大,、操作方便,， 能夠與其他功能協(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(cè)已成為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， 可用于數(shù)碼相機(jī),、智能電話及其他便攜式儀器的智能鋰電池監(jiān)測(cè)模塊中,。<