DS2438及其在單總線(xiàn)微網(wǎng)中的應用

摘要：介紹內部集成多種功能部件的單總線(xiàn)器件DS2438，利用該器件內部豐富的硬件資源，可構成具有環(huán)境溫度及單總線(xiàn)供電電壓補償功能的單總線(xiàn)數據采集系統；介紹器件性能特點(diǎn)、內部結構及工作原理，并給出該器件在單總線(xiàn)微網(wǎng)中的具體應用實(shí)例。

1 概述

在數字化測控系統中，由于單總線(xiàn)微網(wǎng)僅使用1根導線(xiàn)進(jìn)行雙向數據傳送，并同時(shí)為遠端器件提供電源，既降低了測控系統的硬件成本，又提高了系統的可靠性，因而是有著(zhù)廣泛應用前景的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。但是，由于單總線(xiàn)微網(wǎng)一方面要傳送數據，另一方面還要向單總線(xiàn)器件提供電源，這必然造成單總線(xiàn)上供電電源電壓的波動(dòng)；而測控系統中所使用的傳感器元件，其輸出值不僅正比于被測量，而且往往還與供電電源的電壓值有關(guān)，因此，為了保證傳證傳感器的測量精度，就必須進(jìn)行相應的電壓校正。另外，傳感器的輸出值往往還受環(huán)境溫度的影響，也必須進(jìn)行相應的溫度補償。

上述問(wèn)題如果采用基于單總線(xiàn)的普通A/D轉換器件予以解決，會(huì )使相應的硬件電路及軟件編程過(guò)于復雜。這里利用Dallas公司的單總線(xiàn)器件DS2438，巧妙地解決了上述問(wèn)題。下面首先介紹該器件，并重點(diǎn)介紹該器件與測控系統相關(guān)的功能。

DS2438是Dallas公司推出的智能電池監視器。該器件是為了解決便攜式電子產(chǎn)品電池工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監測而推出的，主要性能特點(diǎn)如下：

①單總線(xiàn)器件，僅需1根口線(xiàn)實(shí)現電源及雙向數據傳輸；

②片內13位精度溫度傳感器，最小分辨率0.031 25℃；

③片內10位二通道電壓A/D轉換器，最小分辨率為10mV；

④片內10位電流A/D轉換器；

⑤片內40字節非易失性用戶(hù)存儲器；

⑥片內逝去時(shí)間計數器，完成充放電時(shí)間計時(shí)；

⑦單電源工作，低功耗特性；

⑧工作溫度范圍為-40℃～ 80℃。

DS2438采用SOIC表面貼裝封裝形式，其外形及引腳排列如圖1所示，引腳功能說(shuō)明見(jiàn)表1。

表1 DS2438引腳功能說(shuō)明

引腳號引腳名稱(chēng)

說(shuō) 明

1GND接地2VSENS 電源電流監視輸入（ ）3VSENS-電池電流監視輸入（-）4VAD通用A/D輸入端5VDD供電電壓（2.4～10V）6,7NC空引腳8DQ數據輸入/輸出、1線(xiàn)操作、開(kāi)漏

2 工作原理

DS2438的內部結構框圖如圖2所示。

由圖2可知，DS2438由單總線(xiàn)接口、電壓A/D轉換器、電流A/D轉換器、溫度傳感器、時(shí)鐘電路、40字節的E2PROM及與上述硬件相關(guān)的寄存器組成。其中的電壓A/D轉換器的輸入，可編程為由VDD電源端輸入或VAD輸入端輸入，以滿(mǎn)足VDD電源端及外部輸入模擬量VAD的測量要求。

2.1 器件存儲單元

DS2438存儲器類(lèi)型包括易失性的SRAM和非易失性的E2PROM。DS2438內部的存儲器為一個(gè)總容量64字節的存儲器。存儲器被分為8頁(yè)，每頁(yè)8字節，頁(yè)地址為00～07H。其中第00頁(yè)是訪(fǎng)問(wèn)頻率最高的頁(yè)，該頁(yè)的結構如表2所列。

表2 DS2438存儲器第00頁(yè)結構

字節序號名 稱(chēng)內 容讀/寫(xiě)特性易失特性DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00狀態(tài)/配置寄存器XADBNVTBADEECAIAD讀非易失1溫度低位寄存器2 -12 -22 -32 -42 -5000讀非易失2濕度高位寄存器S2 62 52 42 32 22 12 0讀非易失3電壓低位寄存器2 72 62 52 42 32 22 12 0讀非易失4電壓高位寄存器0000002 92 8讀非易失5電流低位寄存器0000002 92 8讀非易失6電流高位寄存器SSSSSSS2 8讀非易失7閾值寄存器TH2TH1000000讀/寫(xiě)易失

第1頁(yè)為電流累加器、逝去時(shí)間計數器和電流補償單元；每2頁(yè)包括非易失性時(shí)間和充電時(shí)間標記；第3～7頁(yè)是40字節的提供給用戶(hù)使用的E2PROM，可用于保存用戶(hù)數據。

2.2 寄存器

DS2438所有的寄存器都映射到上述的存儲器中，同時(shí)對DS2438的操作都是通過(guò)寄存器進(jìn)行的。

圖2 DS2438內部結構框圖

（1）狀態(tài)寄存器

狀態(tài)寄存器位于存儲器00頁(yè)的第0字節，該寄存器用于DS2438的功能控制，其中各位的默認值為1，含義如下：

*IAD為電流A/D控制位。IAD=1，啟用電流A/D和ICA，且以32Hz速率測量電流；IAD=0，禁用電流A/D和ICA。

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