一、引言

本文實(shí)現(xiàn)的鋰離子電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由DS2762鋰離子電池監(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。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(huà)及其它便攜式儀器的智能鋰離子電池模塊中。

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鋰離子電池監(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離子電池監(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(xiàn)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)要控制用戶(hù)含義的外圍電路。

VDD:電池正極輸入。

Vin:感應(yīng)電壓輸入。

51單片機(jī)按照用戶(hù)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(hù)要了解的電池當(dāng)前狀態(tài)信息，用戶(hù)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(fǎng)問(wèn)。

工作原理：系統(tǒng)上電后，先確定電池的工作方式：?jiǎn)纹瑱C(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，也就是儀器正由鋰離子電池直流電源供電。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)該值新增，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)：假如電池電壓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)：假如電池電壓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)：假如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)：假如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)：假如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(mǎn)足監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性，單片機(jī)采用按時(shí)中斷的方式訪(fǎng)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)器為按時(shí)方式，開(kāi)啟按時(shí)器，按時(shí)長(zhǎng)度可隨要靈活設(shè)定;然后單片機(jī)運(yùn)行其他程序，等待按時(shí)中斷的到來(lái)，按時(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;最后重新初始化按時(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(xiàn)(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(xiàn)上要訪(fǎng)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芯片的鋰離子電池監(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。