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DS2438及其在單總線微網(wǎng)中的應(yīng)用
摘要：介紹內(nèi)部集成多種功能部件的單總線器件DS2438，利用該器件內(nèi)部豐富的硬件資源，可構(gòu)成具有環(huán)境溫度及單總線供電電壓補償功能的單總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；介紹器件性能特點、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理，并給出該器件在單總線微網(wǎng)中的具體應(yīng)用實例。1 概述
在數(shù)字化測控系統(tǒng)中，由于單總線微網(wǎng)僅使用1根導線進行雙向數(shù)據(jù)傳送，并同時為遠端器件提供電源，既降低了測控系統(tǒng)的硬件成本，又提高了系統(tǒng)的可靠性，因而是有著廣泛應(yīng)用前景的現(xiàn)場總線技術(shù)。但是，由于單總線微網(wǎng)一方面要傳送數(shù)據(jù)，另一方面還要向單總線器件提供電源，這必然造成單總線上供電電源電壓的波動；而測控系統(tǒng)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，就必須進行相應(yīng)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，也必須進行相應(yīng)的溫度補償。
上述問題如果采用基于單總線的普通A/D轉(zhuǎn)換器件予以解決，會使相應(yīng)的硬件電路及軟件編程過于復(fù)雜。這里利用Dallas公司的單總線器件DS2438，巧妙地解決了上述問題。下面首先介紹該器件，并重點介紹該器件與測控系統(tǒng)相關(guān)的功能。
DS2438是Dallas公司推出的智能電池監(jiān)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)的實時監(jiān)測而推出的，主要性能特點如下：
①單總線器件，僅需1根口線實現(xiàn)電源及雙向數(shù)據(jù)傳輸；
②片內(nèi)13位精度溫度傳感器，最小分辨率0.031 25℃；
③片內(nèi)10位二通道電壓A/D轉(zhuǎn)換器，最小分辨率為10mV；
④片內(nèi)10位電流A/D轉(zhuǎn)換器；
⑤片內(nèi)40字節(jié)非易失性用戶存儲器；
⑥片內(nèi)逝去時間計數(shù)器，完成充放電時間計時；
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，引腳功能說明見表1。
表1 DS2438引腳功能說明
說 明
1GND接地2VSENS 電源電流監(jiān)視輸入（ ）3VSENS-電池電流監(jiān)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(shù)據(jù)輸入/輸出、1線操作、開漏2 工作原理
DS2438的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
由圖2可知，DS2438由單總線接口、電壓A/D轉(zhuǎn)換器、電流A/D轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器、時鐘電路、40字節(jié)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(zhuǎn)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存儲器類型包括易失性的SRAM和非易失性的E2PROM。DS2438內(nèi)部的存儲器為一個總?cè)萘?4字節(jié)的存儲器。存儲器被分為8頁，每頁8字節(jié)，頁地址為00～07H。其中第00頁是訪問頻率最高的頁，該頁的結(jié)構(gòu)如表2所列。
表2 DS2438存儲器第00頁結(jié)構(gòu)
第1頁為電流累加器、逝去時間計數(shù)器和電流補償單元；每2頁包括非易失性時間和充電時間標記；第3～7頁是40字節(jié)的提供給用戶使用的E2PROM，可用于保存用戶數(shù)據(jù)。
2.2 寄存器
DS2438所有的寄存器都映射到上述的存儲器中，同時對DS2438的操作都是通過寄存器進行的。
圖2 DS2438內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖
（1）狀態(tài)寄存器
狀態(tài)寄存器位于存儲器00頁的第0字節(jié)，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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