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X9241在蓄電池監(jiān)控單元中的應(yīng)用

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作者: 時(shí)間:2005-09-19 來源: 收藏
X9241在蓄電池監(jiān)控單元中的應(yīng)用
 
 摘 要: 本文在對(duì)X9241進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,提出了一種適用于蓄電池監(jiān)控單元的測(cè)量量程在線轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)方案,并對(duì)其硬件設(shè)計(jì)、軟件編程等方面進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

  關(guān)鍵詞: 蓄電池;監(jiān)控單元;量程轉(zhuǎn)換;在線

  在智能化儀器的開發(fā)過程中,如何實(shí)現(xiàn)測(cè)量量程的在線轉(zhuǎn)換,一直是人們所關(guān)注的問題。通常的轉(zhuǎn)換方法是采用程控增益放大器,或者是多路輸入的形式,這必然以增加電路的復(fù)雜性和降低可靠性作為代價(jià)。因此,本設(shè)計(jì)方案的蓄電池監(jiān)控單元中采用了X9241來實(shí)現(xiàn)測(cè)量量程的在線轉(zhuǎn)換。

    X9241

    X9241的基本功能

  XICOR公司的X9241內(nèi)部集成了四個(gè)非易失性E2POT。其中每一個(gè)E2POT包含有63個(gè)單元,一個(gè)滑動(dòng)端計(jì)數(shù)寄存器(WCR)和四個(gè)可以由用戶讀出和寫入的8位數(shù)據(jù)寄存器?;瑒?dòng)端計(jì)數(shù)寄存器的內(nèi)容用來控制滑動(dòng)端在陣列中的位置,并且可以和數(shù)據(jù)寄存器之間進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。

    X9241的通信規(guī)約與工作時(shí)序

  X9241支持雙總線的定向規(guī)約,這一規(guī)約規(guī)定了向總線傳送數(shù)據(jù)時(shí)為發(fā)送器,而從總線接收數(shù)據(jù)時(shí)為接收器,在這一過程中,控制傳輸?shù)钠骷侵鳈C(jī),而被控制的器件則為從機(jī)。在本方案中,啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳輸以及提供時(shí)鐘等功能都由單片機(jī)提供,因此在這里X9241是一個(gè)從屬器件。

圖1 X9241的工作時(shí)序

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圖2 X9241與AT89C51接口電路

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圖3 在線量程轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)電路

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    對(duì)X9241進(jìn)行一次成功的操作必須包括以下幾個(gè)步驟:

  起始條件:當(dāng)SCL為高時(shí)SDA由高至低的跳變;

  應(yīng)答:在主從器件的總線間提供一個(gè)握手信號(hào),以表示數(shù)據(jù)接收成功。單片機(jī)在發(fā)送8位數(shù)據(jù)以后釋放SDA總線(置SDA為1),同時(shí)X9241將在第九個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)把SDA線拉低,作為成功的接收了前8位數(shù)據(jù)的響應(yīng);

    終止條件:當(dāng)SCL為高時(shí)SDA由低至高的跳變。 具體的工作時(shí)序如圖1所示。

    X9241與AT89C51接口

  由于常用的AT89C51系列處理器沒有I2C接口部件,與X9241的接口很不方便。仔細(xì)分析圖1的工作時(shí)序,可以通過通用I/O總線和一個(gè)定時(shí)器來模擬I2C總線的功能,即采用P1口的兩根線分別作為SDA和SCL總線,通過定時(shí)器1產(chǎn)生所需要的時(shí)鐘。具體電路連接如圖2所示。

    下面就以向滑動(dòng)端計(jì)數(shù)寄存器寫入一次值的三字節(jié)指令為例,給出具體的程序:

SCL BIT P1.6

SDA BIT P1.7

MAIN:

……

MOV TMOD,#02H ;置定時(shí)工作方式2,

定時(shí)

MOV TH0,#0E8H

MOV TL0,#0E8H

SETB EA ;開中斷

SETB ET0

SETB TR0

SETB SCL ;開始一次操作

SETB SDA

CLR SDA

MOV A,#50H ;選擇從器件

ACALL WRTA

MOV A,#0C0H ;設(shè)置寫指令格式

ACALL WRTA

MOV A,#3FH ;為WCR賦值

ACALL WRTA

JNB SCL,$ ;結(jié)束本次操作

SETB SDA

CLR SDA

WRTA: MOV R2,#08H

WRTA0: JB SCL,$ ;等待時(shí)鐘信號(hào)上跳沿

RLC A ;將數(shù)據(jù)逐次送入數(shù)字

MOV SDA, C

JNB SCL, $

DJNZ R2, WRTA0

JB SCL, $ ; 等待數(shù)字的接收應(yīng)答

SETB SDA

JB SDA, $

JNB SCL, $

RET

INT: CPL P1.6 ;取反,產(chǎn)生所需時(shí)鐘信號(hào)

RETI

……

    X9241在蓄電池監(jiān)控單元中的應(yīng)用

  從理論上講,利用數(shù)字電位計(jì)可以實(shí)現(xiàn)任意量程的轉(zhuǎn)換。但由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器精度的限制以及蓄電池監(jiān)控單元高實(shí)時(shí)性的要求,選取過多的轉(zhuǎn)換點(diǎn)反而會(huì)收到事倍功半的效果。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),只需要1:1,1:2,1:5,1:10,1:20,和1:50六種量程就可以保證輸入信號(hào)在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的2/3量程附近,因此,在這里巧妙的利用了滑動(dòng)端計(jì)數(shù)寄存器和數(shù)據(jù)寄存器之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸功能,實(shí)現(xiàn)上述六種量程在線轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)在線量程轉(zhuǎn)換的具體電路如圖3所示。具體的實(shí)現(xiàn)方法是:在兩個(gè)E2POT的R0中存儲(chǔ)值為01H,由于上電復(fù)位時(shí)滑動(dòng)端計(jì)數(shù)寄存器會(huì)自動(dòng)裝入R0中的值,因此初始化時(shí),放大器為一跟隨器,當(dāng)需要測(cè)量微弱電流時(shí),根據(jù)初次采集得到的值,與事先設(shè)定的參考值進(jìn)行比較,選擇合適的量程進(jìn)行放大后重新采集。

    結(jié)語

  實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,用X9241實(shí)現(xiàn)測(cè)量量程的在線轉(zhuǎn)換非常方便。通過六種量程的實(shí)時(shí)在線調(diào)節(jié),既簡(jiǎn)化了電路的設(shè)計(jì),同時(shí)又保證了數(shù)據(jù)采集的精度。但在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),有時(shí)會(huì)在輸出端產(chǎn)生振蕩,造成輸出波形失真,解決方法是在放大器輸入和反饋端串聯(lián)兩個(gè),增加其到輸入端的衰減通道。

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