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DS2438及其在单总线微网中的应用
摘要：介绍内部集成多种功能部件的单总线器件DS2438，利用该器件内部丰富的硬件资源，可构成具有环境温度及单总线供电电压补偿功能的单总线数据采集系统；介绍器件性能特点、内部结构及工作原理，并给出该器件在单总线微网中的具体应用实例。1 概述
在数字化测控系统中，由于单总线微网仅使用1根导线进行双向数据传送，并同时为远端器件提供电源，既降低了测控系统的硬件成本，又提高了系统的可靠性，因而是有着广泛应用前景的现场总线技术。但是，由于单总线微网一方面要传送数据，另一方面还要向单总线器件提供电源，这必然造成单总线上供电电源电压的波动；而测控系统中所使用的传感器元件，其输出值不仅正比于被测量，而且往往还与供电电源的电压值有关，因此，
为了保证传证传感器的测量精度，就必须进行相应的电压校正。另外，传感器的输出值往往还受环境温度的影响，也必须进行相应的温度补偿。
上述问题如果采用基于单总线的普通A/D转换器件予以解决，会使相应的硬件电路及软件编程过于复杂。这里利用Dallas公司的单总线器件DS2438，巧妙地解决了上述问题。下面首先介绍该器件，并重点介绍该器件与测控系统相关的功能。
DS2438是Dallas公司推出的智能电池监视器。该器件是为了解决便携式电子产品电池工作状态的实时监测而推出的，主要性能特点如下：
①单总线器件，仅需1根口线实现电源及双向数据传输；
②片内13位精度温度传感器，最小分辨率0.031 25℃；
③片内10位二通道电压A/D转换器，最小分辨率为10mV；
④片内10位电流A/D转换器；
⑤片内40字节非易失性用户存储器；
⑥片内逝去时间计数器，完成充放电时间计时；
⑦单电源工作，低功耗特性；
⑧工作温度范围为-40℃～ 80℃。
DS2438采用SOIC表面贴装封装形式，其外形及引脚排列如图1所示，引脚功能说明见表1。
表1 DS2438引脚功能说明
说 明
1GND接地2VSENS 电源电流监视输入（ ）3VSENS-电池电流监视输入（-）4VAD通用A/D输入端5VDD供电电压（2.4～10V）6,7NC空引脚8DQ数据输入/输出、1线操作、开漏2 工作原理
DS2438的内部结构框图如图2所示。
由图2可知，DS2438由单总线接口、电压A/D转换器、电流A/D转换器、温度传感器、时钟电路、40字节的E2PROM及与上述硬件相关的寄存器组成。其中的电压A/D转换器的输入，可编程为由VDD电源端输入或VAD输入端输入，以满足VDD电源端及外部输入模拟量VAD的测量要求。
2.1 器件存储单元
DS2438存储器类型包括易失性的SRAM和非易失性的E2PROM。DS2438内部的存储器为一个总容量64字节的存储器。存储器被分为8页，每页8字节，页地址为00～07H。其中第00页是访问频率最高的页，该页的结构如表2所列。
表2 DS2438存储器第00页结构
第1页为电流累加器、逝去时间计数器和电流补偿单元；每2页包括非易失性时间和充电时间标记；第3～7页是40字节的提供给用户使用的E2PROM，可用于保存用户数据。
2.2 寄存器
DS2438所有的寄存器都映射到上述的存储器中，同时对DS2438的操作都是通过寄存器进行的。
图2 DS2438内部结构框图
（1）状态寄存器
状态寄存器位于存储器00页的第0字节，该寄存器用于DS2438的功能控制，其中各位的默认值为1，含义如下：
*IAD为电流A/D控制位。IAD=1，启用电流A/D和ICA，且以32Hz速率测量电流；IAD=0，禁用电流A/D和ICA。
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