電池溫度智能監(jiān)測系統(tǒng)的是設(shè)計
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傳統(tǒng)上用人工定時測量的方法，勞動強(qiáng)度大、測量精度差，工作環(huán)境惡劣，尤其是不能及時發(fā)現(xiàn)異常單體電池容易導(dǎo)致單體電池?fù)p壞，甚至導(dǎo)致整組電池故障或損壞；基于總線結(jié)構(gòu)的有線多點(diǎn)溫度監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的智能化測量，但存在布線繁多復(fù)雜、維護(hù)擴(kuò)展困難等不足。鑒于此，設(shè)計了一種基于單總線溫度傳感器和無線收發(fā)模塊的電池溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠有效地克服熱敏電阻測溫和總線結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的不足，有利于提高蓄電池性能監(jiān)測的智能化水平。
1 單總線溫度傳感器DS18B20
1. 1 DS18B20 芯片特性
DS18B20 數(shù)字溫度傳感器是美國DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，它將溫度傳感器、A/ D 轉(zhuǎn)換器、寄存器及接口電路集成在一個芯片中，采用1-wire 總線協(xié)議，可直接數(shù)字化輸出、測試。與其他溫度傳感器相比，具有以下主要特性：
采用獨(dú)特的單線接口技術(shù)與微處理器相連僅需一根端口線即可實(shí)現(xiàn)雙向通信，占用微處理器的端口較少，可接收大量的引線和邏輯電路；使用中不需要任何外圍電路，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路都集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)； 測溫范圍- 55 ~ + 125℃， 精度可達(dá)±0. 5℃，可編程9~ 12 位A/ D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá)0. 062 5℃， 可實(shí)現(xiàn)高精度測溫；測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號， 同時可傳送CRC 校驗(yàn)碼， 具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力；支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20 可掛在總線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫。適應(yīng)電壓范圍寬：3. 0~ 5. 5 V，在寄電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電；DS18B20 與單片機(jī)連接如圖1 所示，單總線器件只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制都在這根線上完成，單總線上外接一個4. 7Ω的上拉電阻，以保證總線空閑時，狀態(tài)為高電平。
圖1 DS18B20 與單片機(jī)硬件連接圖
1. 2 DS18B20 的控制時序
DS18B20 與微處理器間采用的是串行數(shù)據(jù)傳送，在對其進(jìn)行讀寫編程時， 必須嚴(yán)格保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。DS18B20 控制時序主要包括初始化時序、讀操作時序和寫操作時序， 如圖2 所示。
圖2 DS18B20 控制時序
?。?1） 初始化時序。時序見圖2（ a） ， 主機(jī)總線t0 時刻發(fā)送一復(fù)位脈沖（ 最短為480 s 的低電平信號） 接著在t 1 時刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài)， DS18B20 在檢測到總線的上升沿之后等待15~ 60 μs ， 接著DS18B20在t2 時刻發(fā)出存在脈沖（ 低電平持續(xù)60~ 240 s） ， 如圖中虛線所示。
（ 2） 寫操作時序。當(dāng)主機(jī)總線t 0 時刻從高拉至低電平時， 就產(chǎn)生寫時間隙。從t0 時刻開始15μs 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上， DS18B20 在t 0 后15~ 60μs間對總線采樣， 若低電平寫入的位是0，若高電平寫入的位是1， 連續(xù)寫2 位的間隙應(yīng)大于1μs ， 見圖2 （ b） 。
?。?3） 讀操作時序。當(dāng)主機(jī)總線t0 時刻從高拉至低電平時， 總線只需保持低電平6~ 10μs 之后， 在t1 時刻將總線拉高，產(chǎn)生讀時間隙， 讀時間隙在t1 時刻后到t 2時刻前有效， t2~ t0 為15μs， 也就是說， 在t2 時刻前主機(jī)必須完成讀位，并在t0 后的60~ 120μs 內(nèi)釋放總線，見圖2（ c） 。
2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
監(jiān)測系統(tǒng)主要由溫度監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、主控單元和上位機(jī)等3 部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。溫度監(jiān)測節(jié)點(diǎn)分布在蓄電池組的各個單體電池上，采集各單體電池的溫度信息，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給主控單元；主控單元與所有監(jiān)測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，接收上位機(jī)的命令和來自監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的溫度信息，并將溫度信息上報上位機(jī)；上位機(jī)實(shí)時顯示蓄電池的溫度信息，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)設(shè)定的報警門限啟動告警程序，及時發(fā)現(xiàn)異常電池。
圖3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
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