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鋰離子電池組無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

作者: 時間:2011-05-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  2.2 接收端

  2.2.1 接收端電路的實現(xiàn)

  接收端的硬件電路由收發(fā)芯片nRF401、單片機(jī)AT89C51、串口芯片MAX232、主控計算機(jī)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(jìn)入單片機(jī)。單片機(jī)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(jī)上,否則單片機(jī)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,對系統(tǒng)軟件編程的基本思路如下[3]:發(fā)射端單片機(jī)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(jìn)行采樣的三種狀態(tài)。單片機(jī)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(jī),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(jī)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(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)幀,最后對收到的數(shù)據(jù)幀的進(jìn)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(jī),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的聚合物進(jìn)監(jiān)測。在工作過程中對其電壓、內(nèi)阻分別進(jìn)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 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)


  本中,對電池組工作狀態(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(jìn)行了研究,設(shè)計了一個遠(yuǎn)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(dú)立電源的在線監(jiān)測,對其狀態(tài)參數(shù)信號進(jìn)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。


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