一種智能鋰電池監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

一種智能鋰電池監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計一、引言本文實現(xiàn)的鋰電池監(jiān)測系統(tǒng)由DS2762鋰電池監(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：液晶屏501*150CCPLSDCSNSSNSSNSDQIS2VinVDDPIOVssVssVssPSIS104114,液晶屏501*150CCPLSDCSNSSNSSNSDQIS2VinVDDPIOVssVssVssPSIS104114,LIUUULJUU匚CCPLSDCSNSLIUUULJUU匚CCPLSDCSNS邢郵兇1S211621531441351261171089ZZJVia二VDD二PIOnVss—JVssmVss=3PS二IS1圖1硬件結(jié)構(gòu)圖整個系統(tǒng)由DS2762鋰電池監(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電池監(jiān)測芯片，集數(shù)據(jù)采集、信息儲存、安全保護于一身，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：CC：充電保護控制腳.PLS:用戶端電壓正極.員:放電保護控制腳.SNS:感應(yīng)電阻連接端.闔:數(shù)據(jù)輸入,輸出.感應(yīng)電阻輸入.區(qū)：電源模式選擇端.V汽里頓蛔圖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單片機按照用戶需要對電池的相應(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。電池充電時該值增加，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的充放電保護回路。過壓保護：如果電池電壓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：如果電池電壓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：如果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：如果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：如果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，單片機采用定時中斷的方式訪問DS2762,進(jìn)行電池參數(shù)采集。首先設(shè)置單片機的計數(shù)器為定時方式，開啟定時器，定時長度可隨需要靈活設(shè)定；然后單片機運行其他程序，等待定時中斷的到來，定時中斷發(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；最后重新初始化定時中斷，返回。圖3是系統(tǒng)總體流程圖，圖4是中斷服務(wù)流程圖。程序初始化程序初始化設(shè)置單片機內(nèi)部計數(shù)初值

開啟定時器和定時中斷主程序及其它功能模塊主程序及其它功能模塊圖3系統(tǒng)總體流程圖關(guān)中斷單片機讀/寫和控制D$2762數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理/顯示設(shè)置計數(shù)初置開啟定時器和中圖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：

讀控制寄存器寄存器數(shù)I顯示設(shè)備放電結(jié)束讀RAM的數(shù)據(jù)取電流寄存器的數(shù)值圖5電池工作方式監(jiān)測流程圖寫控制寄存器讀控制寄存器寄存器數(shù)I顯示設(shè)備放電結(jié)束讀RAM的數(shù)據(jù)取電流寄存器的數(shù)值圖5電池工作方式監(jiān)測流程圖寫控制寄存器復(fù)制EEPROM的數(shù)據(jù)到RAM［開始）?對DS2762初始化 . 讀地址顯示設(shè)備充電圖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