一、引言

本文實現(xiàn)的鋰離子電池監(jiān)測系統(tǒng)由DS2762鋰離子電池監(jiān)測芯片、51單片機、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)的硬件實現(xiàn)和軟件設(shè)計，以及DS2762芯片的特性和相關(guān)控制軟件程序。本系統(tǒng)功能強大、結(jié)構(gòu)簡單，可用于數(shù)碼相機、智能電話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)計力求簡潔，以便使單片機能夠完成更多其他功能。硬件實現(xiàn)如圖1所示：

圖1硬件結(jié)構(gòu)圖

整個系統(tǒng)由DS2762鋰離子電池監(jiān)測芯片、51單片機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)測芯片，集數(shù)據(jù)采集、信息儲存、安全保護(hù)于一身，具有功能強大、硬件接線簡單等特點。它完成對電池當(dāng)前狀態(tài)的監(jiān)測，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。DS2762芯片能自動采集這些數(shù)據(jù)，并將其放在存儲器中。

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單片機按照用戶要對電池的相應(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，單片機是整個系統(tǒng)的控制處理中心，由于大量的工作由單片機完成，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。它僅僅接受單片機的控制和訪問。

工作原理：系統(tǒng)上電后，先確定電池的工作方式：單片機每88ms監(jiān)測一次電壓，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，說明電池正在充電;若Vis為負(fù)值，說明電池正在放電，也就是儀器正由鋰離子電池直流電源供電。接著單片機對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，可自動將電壓、溫度測量值存入DS2762相對應(yīng)的寄存器，因此，單片機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實時自動測量電池電流后更改的，無須對其進(jìn)行控制。電池充電時該值新增，放電時該值減少。單片機讀取此值后即可獲得剩余電量。

場效應(yīng)管FET1、FET2等構(gòu)成DS2762的充放電保護(hù)回路。過壓保護(hù)：假如電池電壓Vin超出過壓門限電壓Vov,延時Tovd后，DS2762將關(guān)閉充電場效應(yīng)管FET1.欠壓保護(hù)：假如電池電壓Vin低于欠壓門限電壓Vuv,延時Tuvd后，DS2762將關(guān)閉充電和放電場效應(yīng)管FET1、FET2,進(jìn)入睡眠方式，等待充電指令。充電過流保護(hù)：假如Vis(Vis=Vis1-Vis2)超出過流門限Voc,延時Tocd后，DS2762將關(guān)閉場效應(yīng)管FET1、FET2.放電過流保護(hù)：假如Vis低于-Voc,延時Tocd后，DS2762將關(guān)閉放電場效應(yīng)管FET2.短路保護(hù)：假如SNS腳的電壓超過短路門限電壓，延時Tscd后，DS2762將關(guān)閉放電場效應(yīng)管FET2.

三、系統(tǒng)軟件實現(xiàn)及流程圖

為了滿足監(jiān)測的實時性，單片機采用按時中斷的方式訪問DS2762,進(jìn)行電池參數(shù)采集。首先設(shè)置單片機的計數(shù)器為按時方式，開啟按時器，按時長度可隨要靈活設(shè)定;然后單片機運行其他程序，等待按時中斷的到來，按時中斷發(fā)生之后進(jìn)行中斷服務(wù)程序，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和顯示;最后重新初始化按時中斷，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與單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時僅用一根數(shù)據(jù)線(DQ),因此必須嚴(yán)格按照芯片的讀寫時序要求來編寫程序，這樣才能保證數(shù)據(jù)的正確讀寫。圖5、圖6是DS2762芯片對電池的工作方式和剩余電量進(jìn)行監(jiān)測的程序流程圖：

圖5電池工作方式監(jiān)測流程圖

圖6剩余電量監(jiān)測流程圖

說明：1>單片機對DS2762進(jìn)行任意存儲命令操作時，在發(fā)出每個命令之前都必須按照DS2762的復(fù)位時序要求。先發(fā)出復(fù)位信號且等待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ROM命令用以選擇總線上要訪問的DS2762.在本文的程序流程圖中此過程用DS2762的初始化來代替。2>在讀取寄存器的值時，為防止讀取錯誤，先要檢查DS2762是否正在修改寄存器的內(nèi)容。這可通過判斷EEpROM寄存器的EEC位即可。

四、結(jié)束語

本文介紹的基于DS2762芯片的鋰離子電池監(jiān)測系統(tǒng)是一種便攜式儀器的一部分。系統(tǒng)硬件設(shè)計簡潔，且同單片機配合使用，不僅極大地提高了智能化，而且功能強大、操作方便，能夠與其他功能協(xié)同工作。