作者：徐小杰 侯振义

　　摘 要: 本文在对数字电位计X9241进行详细分析的基础上，提出了一种适用于蓄电池监控单元的测量量程在线转换的实现方案，并对其硬件设计、软件编程等方面进行了详细的论述。

　　关键词: 蓄电池；监控单元；量程转换；在线

　　在智能化仪器的开发过程中，如何实现测量量程的在线转换，一直是人们所关注的问题。通常的转换方法是采用程控增益放大器，或者是多路输入的形式，这必然以增加电路的复杂性和降低可靠性作为代价。因此，本设计方案的蓄电池监控单元中采用了数字电位计X9241来实现测量量程的在线转换。

    数字电位计X9241 X9241的基本功能

　　XICOR公司的X9241内部集成了四个非易失性E2POT。其中每一个E2POT包含有63个电阻单元，一个滑动端计数寄存器(WCR)和四个可以由用户读出和写入的8位数据寄存器。滑动端计数寄存器的内容用来控制滑动端在电阻阵列中的位置，并且可以和数据寄存器之间进行双向的数据传输。

    X9241的通信规约与工作时序

　　X9241支持双总线的定向规约，这一规约规定了向总线传送数据时为发送器，而从总线接收数据时为接收器，在这一过程中，控制传输的器件是主机，而被控制的器件则为从机。在本方案中，启动数据的传输以及提供时钟等功能都由单片机提供，因此在这里X9241是一个从属器件。

图1 X9241的工作时序

图2 X9241与AT89C51接口电路

图3 在线量程转换的实现电路

    对X9241进行一次成功的操作必须包括以下几个步骤：

　　起始条件：当SCL为高时SDA由高至低的跳变；

　　应答：在主从器件的总线间提供一个握手信号，以表示数据接收成功。单片机在发送8位数据以后释放SDA总线（置SDA为1），同时X9241将在第九个时钟周期内把SDA线拉低，作为成功的接收了前8位数据的响应；

    终止条件：当SCL为高时SDA由低至高的跳变。

　　具体的工作时序如图1所示。

    X9241与AT89C51接口

　　由于常用的AT89C51系列处理器没有I2C接口部件，与X9241的接口很不方便。仔细分析图1的工作时序，可以通过通用I/O总线和一个定时器来模拟I2C总线的功能，即采用P1口的两根线分别作为SDA和SCL总线，通过定时器1产生所需要的时钟。具体电路连接如图2所示。

    下面就以向滑动端计数寄存器写入一次值的三字节指令为例，给出具体的程序：

　　SCL BIT P1.6

　　SDA BIT P1.7

　　MAIN:

　　……

　　MOV TMOD,#02H ；置定时工作方式2，

　　定时

　　MOV TH0，#0E8H

　　MOV TL0，#0E8H

　　SETB EA ；开中断

　　SETB ET0

　　SETB TR0

　　SETB SCL ；开始一次操作

　　SETB SDA

　　CLR SDA

　　MOV A，#50H ；选择从器件

　　ACALL WRTA

　　MOV A，#0C0H ；设置写指令格式

　　ACALL WRTA

　　MOV A，#3FH ；为WCR赋值

　　ACALL WRTA

　　JNB SCL，$ ；结束本次操作

　　SETB SDA

　　CLR SDA

　　WRTA: MOV R2,#08H

　　WRTA0: JB SCL,$ ；等待时钟信号上跳沿

　　RLC A ；将数据逐次送入数字电位器

　　MOV SDA, C

　　JNB SCL, $

　　DJNZ R2, WRTA0

　　JB SCL, $ ; 等待数字电位器的接收应答

　　SETB SDA

　　JB SDA, $

　　JNB SCL, $

　　RET

　　INT: CPL P1.6 ；取反，产生所需时钟信号

　　RETI

　　……

    X9241在蓄电池监控单元中的应用

　　从理论上讲，利用数字电位计可以实现任意量程的转换。但由于模数转换器精度的限制以及蓄电池监控单元高实时性的要求，选取过多的转换点反而会收到事倍功半的效果。通过试验发现，只需要1：1，1：2，1：5，1：10，1：20，和1：50六种量程就可以保证输入信号在模数转换器的2/3量程附近，因此，在这里巧妙的利用了滑动端