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，設計可攜式產品時通常採用電池供電。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，當前的智慧型電話、數位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、充放電狀況及剩餘電量等參數，並可以把這些數據儲存起來，提供給單片機作相應處理。
ＤＳ２７６２晶片是ＭＡＸＩＭ公司推出的新一代智能鋰電池監測晶片，該晶片集數據採集、信息儲存、安全保護於一身,而且功能強大、硬體接線簡單。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，以用於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、溫度和剩餘電量等參數，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、輸出埠；
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。
３ ＤＳ２７６２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，可用於儲存電池的重要信息；處於鎖存狀態時，也可用可鎖存ＥＥＰＲＯＭ儲存其它一些固定信息；ＳＲＡＭ一般用於儲存一些不重要的臨時數據。採集到的數據先存到ＲＡＭ，然後進入ＥＥＰＲＯＭ；實際上，ＥＥＰＲＯＭ中的信息也可複製到ＲＡＭ，這兩者是鏡像關係。
表1 DS2762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 | |
| 07H | EEPROM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-2FH | EEPROM,塊0 | 鎖存時只讀，未鎖存時可讀寫 |
| 30H-3FH | EEPROM,塊1 | 鎖存時只讀，未鎖存時可讀寫 |
| 40H-4FH | 保留 | |
| 80H-8FH | SRAM | 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、複製數據、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體結構如圖２所示。本系統採用片內電阻感應方式。
本電池監測系統由ＤＳ２７６２鋰電池監測晶片、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、溫度和剩餘電量等參數的監測,同時它還能自動採集這些數據，並將其放在存儲器中。場效應管ＦＥＴ１、ＦＥＴ２等構成了ＤＳ２７６２的充、放電保護迴路，可用於實現過壓、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，然後送往液晶顯示模塊進行顯示。由於存放這些參數的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，由於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體複雜度。
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。
由於ＤＳ２７６２與單片機進行數據通訊時僅用一根數據線，因此，必須嚴格按照晶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晶片來對電池的工作方式和電壓、電流、溫度、剩餘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於何種工作方式，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，並將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。其軟體流程圖見圖３所示。
（２） 電池電壓和溫度的測量
由於ＤＳ２７６２晶片內部集成有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發出採集電壓、溫度的控制命令，並待其採樣完畢後自動將電壓、溫度的測量值存入相對應的寄存器，最後再由單片機讀取寄存器的內容即可。
（３） 剩餘電量的監測
電池的剩餘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後得到的，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餘電量。剩餘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），然後再發出一個ＲＯＭ命令以用於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
本文介紹的基於ＤＳ２７６２晶片的智能鋰電池監測系統是可攜式儀器的一部分。本系統功能強大、操作方便，能夠與其它系統協同工作。隨著各種可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。