基于DS18B20的蓄電池性能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

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圖5 5V到3.3V轉(zhuǎn)換電路

2.2 主控單元設(shè)計

主控單元和監(jiān)測節(jié)點組成無線網(wǎng)路，通過主控單元實現(xiàn)上位機(jī)和監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)通信。主控單元的基本結(jié)構(gòu)和監(jiān)測單元類似，主要由單片機(jī)系統(tǒng)、無線收發(fā)模塊、顯示電路、串行通信電路及電源等組成。

串口是計算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議，大多數(shù)計算機(jī)包含2個基于RS232的串口，PC的串行口是RS232C電平，而單片機(jī)的串行口是TTL電平，兩者之間通過串口通信時，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，設(shè)計運用MAX232A芯片完成單片機(jī)與PC之間的數(shù)據(jù)傳輸，硬件連接電路如圖6所示。

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圖6 單片機(jī)與MAX232A硬件連接電路

3 控制程序設(shè)計

系統(tǒng)控制程序主要由單總線測溫控制程序、無線收發(fā)控制程序和上位機(jī)監(jiān)測程序等組成。單總線測溫程序負(fù)責(zé)單總線設(shè)備初始化、采集電池溫度并傳送給nRF2401模塊;無線收發(fā)控制程序主要功能是負(fù)責(zé)無線網(wǎng)絡(luò)的組建和數(shù)據(jù)信息的無線傳送;上位機(jī)監(jiān)測程序的主要功能是通過串口和主控單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實時顯示并存儲數(shù)據(jù)信息。以監(jiān)測節(jié)點為例，圖7是監(jiān)測單元的程序流程圖，監(jiān)測單元首先進(jìn)行初始化，主要包括單片機(jī)系統(tǒng)的通信、中斷及定時的初始化等，然后采集單體電池的溫度信息、保存并用數(shù)碼管顯示，實時監(jiān)測主控單元的數(shù)據(jù)傳送命令，如果有就將電池的溫度數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā)送出去。

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圖7 監(jiān)測節(jié)點程序流程

4 試驗結(jié)果

設(shè)計了試驗樣機(jī)，監(jiān)測節(jié)點試驗電路實物如圖8所示。

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圖8 監(jiān)測節(jié)點試驗電路實物

在室內(nèi)進(jìn)行了溫度測試，采用4個監(jiān)測節(jié)點，分別在距離主控單元4m,8m,12m的距離進(jìn)行了試驗，試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

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表1 測溫試驗數(shù)據(jù)

從表1可以看出，溫度的測量精度可達(dá)±0.3℃，無線傳輸?shù)臏?zhǔn)確率較高，能夠滿足無線溫度監(jiān)測的需要。

5 結(jié)語

本文針對蓄電池組中單體電池的溫度監(jiān)測問題，提出了基于DS18B20數(shù)字溫度傳感器和無線收發(fā)芯片組成的蓄電池性能監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案。方案中的系統(tǒng)由上位機(jī)、主控單元和多個監(jiān)測單節(jié)點組成，主控單元通過串口與上位機(jī)進(jìn)行通信。與傳統(tǒng)的有線多點溫度測量系統(tǒng)相比，具有高效、布設(shè)、擴(kuò)展、維護(hù)及更新方便等特點，有一定工程實際應(yīng)用價值。