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基于DS2438芯片的智能電池監(jiān)測系統(tǒng)

作者: 時間:2012-02-08 來源:網(wǎng)絡 收藏
    • 一、引言

      本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/219083.htm

        目前設計,為了滿足移動性和輕便性的要求,通常采用電池供電。在使用電池供電時,電池的當前狀態(tài)是用戶所關心的,如MP3播放器、手機、筆記本電腦等都實時顯示電池的當前狀態(tài)。為此在設計本文所涉及的儀器時,智能被充分考慮。本文實現(xiàn)的智能電池監(jiān)測芯片、51單片機、液晶顯示模塊組成,其中核心功能是由智能電池監(jiān)測芯片完成的。本文介紹了本系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)和軟件設計,以及芯片特性和相關控制軟件程序。

      二、系統(tǒng)硬件實現(xiàn)

        本系統(tǒng)的硬件設計力求簡潔,目的是盡量減少對單片機指令周期的占用,以便使單片機能夠完成更多其他功能。系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)框圖見圖1。

        本系統(tǒng)由DS2438智能電池監(jiān)測芯片、51單片機、液晶顯示模塊組成。

        DS2438芯片完成對電池當前各種狀態(tài)的監(jiān)測,包括當前電池的充/放電狀態(tài)、電壓、電流、溫度、剩余電量、消逝時間等參數(shù)的監(jiān)測。DS2438芯片能夠自動采集這些參數(shù),并將其放在SRAM/EEPROM中。51單片機根據(jù)需要發(fā)出命令讀取這些參數(shù),然后處理這些參數(shù),顯示電池狀態(tài)。由于存放這些參數(shù)的EEPROM具有非易失性,所以本系統(tǒng)具有掉電保護的功能。

        51單片機按照用戶需要對電池狀態(tài)的相應參數(shù)讀取和處理,然后送往液晶顯示模塊顯示。由圖1可見,單片機是整個系統(tǒng)的控制、處理中心。由于大量工作由單片機的軟件完成,明顯地降低了系統(tǒng)硬件復雜度。

        液晶顯示模塊顯示用戶需要了解的電池當前狀態(tài)信息,僅僅接受單片機的控制和訪問。

        由此可見,本系統(tǒng)的主要功能是由DS2438芯片和51單片機的軟件程序完成的,其中51單片機、液晶顯示模塊的用法與其在其他系統(tǒng)中的用法相同,所以以下主要介紹DS2438芯片的功能特性和單片機軟件編程。

      三、DS2438芯片介紹

        DS2438芯片是DALLAS公司推出的新一代智能電池監(jiān)測芯片,具有功能強大、體積小、硬件接線簡單等優(yōu)點。

        1.特性
        (1)僅有一根雙向數(shù)據(jù)線,故單片機僅需一個端口與之連接。
        (2)內(nèi)含數(shù)字溫度傳感器(免去在電池塊內(nèi)設裝熱敏電阻)。
        (3)片內(nèi)模數(shù)轉換器可進行電池電壓監(jiān)測,從而可判定充電和放電的結束。
        (4)片內(nèi)的積分電流累加器可實時記錄電池流入、流出電流的總量,便于統(tǒng)計電量。
        (5)內(nèi)含二進制格式的消逝時間表。
        (6)內(nèi)含40字節(jié)可用于存放電池特殊參數(shù)的掉電保護的用戶訪問存儲器。

        2.芯片硬件接線(見圖2)

        3.存儲空間

        DS2438的存儲空間有8頁,每頁8個字節(jié),共64個字節(jié),每一頁都有對應的高速暫存頁,因此存儲器包括RAM高速暫存器和SRAM/EEPROM (掉電保護)兩部分,這兩部分是鏡像關系。高速暫存器可確保在用一線通訊時數(shù)據(jù)能夠保持一致性(數(shù)據(jù)寫入DS2438時先寫入高速暫存器,僅當數(shù)據(jù)被確認后,才能用暫存器復制命令將暫存頁的數(shù)據(jù)寫入相應的掉電保護空間中),單片機對DS2438進行數(shù)據(jù)讀/寫時只能對高速暫存器進行操作。存儲空間內(nèi)包括一些特殊功能寄存器和用戶可使用的存儲單元。下面僅對存儲空間中與我們設計的實際系統(tǒng)有關的特殊寄存器做一下說明。

        (1)狀態(tài)/標志寄存器
        狀態(tài)/標志寄存器決定了DS2438的工作狀態(tài),單片機通過對特殊功能寄存器進行讀/寫操作,可實現(xiàn)DS2438的各種功能,因此在對其進行操作之前,必須對這一寄存器進行初始化,即對相應的控制位進行寫操作。

        (2)電流寄存器
        DS2438內(nèi)含一個可有效測量流入、流出電池塊電流的模數(shù)轉換器,電流的測量是通過測量外部傳感電阻兩端的電壓來實現(xiàn)的。測量的結果存放于電流寄存器中。

        實際上電流寄存器存的是電壓值,要得到流入、流出電池的電流可用公式(1)行計算。
        I=電流寄存器的值/(4096×RSENS) (1)

        (3)電流積分累加寄存器
        DS2438對電池剩余電量的測量是借助其內(nèi)部的電流積分累加器(ICA)實現(xiàn)的。ICA存放的是流入、流出電池總電流的凈累加值,因此,存儲在這個寄存器內(nèi)的值可用于計算電池的剩余電量。

        (4)電壓寄存器
        存放采集的電壓值。

        (5)溫度寄存器
        存放采集的電池溫度值。

        (6)消逝時間記錄寄存器
        消逝時間記錄寄存器記錄相對于內(nèi)部基準時間的電池充電完畢、其脫離系統(tǒng)的精確時刻,便于用戶了解電池的使用情況,正確地使用和維護電池。

        4.DS2438的操作命令

        DS2438的操作命令有兩類,一類是存儲功能命令,有讀/寫暫存頁、復制暫存頁、讀SRAM/EEPROM頁、溫度轉換、電壓轉換等命令,此類命令的主要作用是進行數(shù)據(jù)采集和存儲。另一類是ROM功能命令,包括對DS2438的RAM序列號進行讀、比較、跳過、尋找等四種操作,用戶可使用這類命令隨意訪問一條總線上連接的多個DS2438芯片。


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