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DS2438及其在單總線微網中的應用
摘要：介紹內部集成多種功能部件的單總線器件DS2438，利用該器件內部豐富的硬件資源，可構成具有環境溫度及單總線供電電壓補償功能的單總線數據采集系統；介紹器件性能特點、內部結構及工作原理，并給出該器件在單總線微網中的具體應用實例。1 概述
在數字化測控系統中，由于單總線微網僅使用1根導線進行雙向數據傳送，并同時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，因而是有著廣泛應用前景的現場總線技術。但是，由于單總線微網一方面要傳送數據，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，因此，
為了保證傳證傳感器的測量精度，就必須進行相應的電壓校正。另外，傳感器的輸出值往往還受環境溫度的影響，也必須進行相應的溫度補償。
上述問題如果采用基于單總線的普通A/D轉換器件予以解決，會使相應的硬件電路及軟件編程過于復雜。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相關的功能。
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品電池工作狀態的實時監測而推出的，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字節非易失性用戶存儲器；
⑥片內逝去時間計數器，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線操作、開漏2 工作原理
DS2438的內部結構框圖如圖2所示。
由圖2可知，DS2438由單總線接口、電壓A/D轉換器、電流A/D轉換器、溫度傳感器、時鐘電路、40字節的E2PROM及與上述硬件相關的寄存器組成。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內部的存儲器為一個總容量64字節的存儲器。存儲器被分為8頁，每頁8字節，頁地址為00～07H。其中第00頁是訪問頻率最高的頁，該頁的結構如表2所列。
表2 DS2438存儲器第00頁結構
第1頁為電流累加器、逝去時間計數器和電流補償單元；每2頁包括非易失性時間和充電時間標記；第3～7頁是40字節的提供給用戶使用的E2PROM，可用于保存用戶數據。
2.2 寄存器
DS2438所有的寄存器都映射到上述的存儲器中，同時對DS2438的操作都是通過寄存器進行的。
圖2 DS2438內部結構框圖
（1）狀態寄存器
狀態寄存器位于存儲器00頁的第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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