鋰離子電池組無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

　　2.2 接收端

　　2.2.1 接收端電路的設(shè)計實現(xiàn)

　　接收端的硬件電路由無線收發(fā)芯片nRF401、單片機AT89C51、串口芯片MAX232、主控計算機組成，電路如圖4所示。

圖4 接收端電路

　　ANT1和ANT2是接收時LNA的輸入，接收芯片nRF401的TXEN腳接地，工作在接收模式中。當(dāng)nRF401接收到有效信號后，輸入信號被低噪聲放大器放大，經(jīng)由混頻器變換，這個被變換的信號在送入解調(diào)器之前被放大和濾波，經(jīng)解調(diào)器解調(diào)，解調(diào)后的數(shù)字信號在DOUT端輸出進入單片機。單片機判斷信號是否為有效數(shù)據(jù)幀，首先提取出接收到的校驗碼計算校驗和，判斷校驗和是否正確，若正確則分別提取出ID碼、電壓、電流、內(nèi)阻、溫度值通過串口電路發(fā)送到終端控制計算機上，否則單片機忽略此次數(shù)據(jù)，等待下一次接收。

2.2.2 接收端軟件

　　按照以上硬件電路設(shè)計，對系統(tǒng)軟件編程的基本思路如下[3]：發(fā)射端單片機首先設(shè)定采樣芯片的工作模式：有分別對電池的電壓、電流、溫度進行采樣的三種狀態(tài)。單片機接收檢測部分傳來的狀態(tài)信息，判斷是否發(fā)送。對于確定發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)，由于該系統(tǒng)可以把多個監(jiān)測站的數(shù)據(jù)發(fā)往同一臺主機，因此需要對各個監(jiān)測對象加上ID號，另外由于可能在發(fā)送過程中會有少量的誤碼產(chǎn)生，故需在發(fā)送端產(chǎn)生校驗和，將數(shù)據(jù)按照固定幀格式組合為數(shù)據(jù)幀之后發(fā)送到發(fā)射芯片。數(shù)據(jù)幀格式為前導(dǎo)符+同步字符+ID碼+電壓+電流+溫度+校驗碼，由于數(shù)據(jù)包長度是固定的，可以直接采取計數(shù)的方法判斷是否發(fā)送完成。

　　接收端單片機收到先導(dǎo)字段格式的信號后,產(chǎn)生串行中斷，中斷程序負責(zé)接收數(shù)據(jù)幀，最后對收到的數(shù)據(jù)幀的進行CRC 校驗和計算，與收到的校驗和比較，并檢驗校驗和，若校驗和正確則將數(shù)據(jù)通過串口傳到計算機，若校驗和錯誤，則等待下一次的接收。

　　3.實驗結(jié)果分析

　　實驗中系統(tǒng)對4串額定容量為5Ah的聚合物鋰離子電池組進無線監(jiān)測。在電池組工作過程中對其電壓、內(nèi)阻分別進行監(jiān)測，系統(tǒng)前端測量值及終端監(jiān)測結(jié)果如表1所示：

表1 電池組狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測結(jié)果（電壓/內(nèi)阻）
Tab.1 Monitor result of batteries state parameter (voltage and resistance)

　　本設(shè)計中，對鋰離子電池組工作狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測誤差范圍為：電壓監(jiān)測誤差在0.005V以內(nèi)；內(nèi)阻誤差在1mΩ以內(nèi)。分析造成系統(tǒng)誤差的原因，主要是由于前端檢測電路帶來的誤差以及信號A/D轉(zhuǎn)換引起的誤差，而無線傳輸系統(tǒng)在發(fā)射距離20米內(nèi)可以實現(xiàn)信號的穩(wěn)定收發(fā)，誤碼率低于0.1%。

　　4．結(jié)論

　　本文對電池監(jiān)測系統(tǒng)的無線傳輸進行了研究，設(shè)計了一個遠程無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),并以簡潔的硬件電路實現(xiàn)電池參數(shù)信號的采集與存儲,通過軟件的設(shè)計減小了系統(tǒng)對電能的消耗以及傳輸誤差。實驗表明，無線監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)對多個獨立電源的在線監(jiān)測，對其狀態(tài)參數(shù)信號進行穩(wěn)定的收發(fā)，給監(jiān)測終端提供及時有效的電池組狀態(tài)信息。