鋰離子電池組無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.2 接收端

　　2.2.1 接收端電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

　　接收端的硬件電路由無線收發(fā)芯片nRF401、單片機(jī)AT89C51、串口芯片MAX232、主控計(jì)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(shí)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(hào)后，輸入信號(hào)被低噪聲放大器放大，經(jīng)由混頻器變換，這個(gè)被變換的信號(hào)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(hào)在DOUT端輸出進(jìn)入單片機(jī)。單片機(jī)判斷信號(hào)是否為有效數(shù)據(jù)幀，首先提取出接收到的校驗(yàn)碼計(jì)算校驗(yàn)和，判斷校驗(yàn)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(jì)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

　　按照以上硬件電路設(shè)計(jì)，對(duì)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(duì)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(cè)部分傳來的狀態(tài)信息，判斷是否發(fā)送。對(duì)于確定發(fā)送的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由于該系統(tǒng)可以把多個(gè)監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)發(fā)往同一臺(tái)主機(jī)，因此需要對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象加上ID號(hào)，另外由于可能在發(fā)送過程中會(huì)有少量的誤碼產(chǎn)生，故需在發(fā)送端產(chǎn)生校驗(yàn)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(yàn)碼，由于數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度是固定的，可以直接采取計(jì)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(hào)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(duì)收到的數(shù)據(jù)幀的進(jìn)行CRC 校驗(yàn)和計(jì)算，與收到的校驗(yàn)和比較，并檢驗(yàn)校驗(yàn)和，若校驗(yàn)和正確則將數(shù)據(jù)通過串口傳到計(jì)算機(jī)，若校驗(yàn)和錯(cuò)誤，則等待下一次的接收。

　　3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)對(duì)4串額定容量為5Ah的聚合物鋰離子電池組進(jìn)無線監(jiān)測(cè)。在電池組工作過程中對(duì)其電壓、內(nèi)阻分別進(jìn)行監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)前端測(cè)量值及終端監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1所示：

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

　　本設(shè)計(jì)中，對(duì)鋰離子電池組工作狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測(cè)誤差范圍為：電壓監(jiān)測(cè)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(cè)電路帶來的誤差以及信號(hào)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(shí)現(xiàn)信號(hào)的穩(wěn)定收發(fā)，誤碼率低于0.1%。

　　4．結(jié)論

　　本文對(duì)電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無線傳輸進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了一個(gè)遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),并以簡(jiǎn)潔的硬件電路實(shí)現(xiàn)電池參數(shù)信號(hào)的采集與存儲(chǔ),通過軟件的設(shè)計(jì)減小了系統(tǒng)對(duì)電能的消耗以及傳輸誤差。實(shí)驗(yàn)表明，無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)獨(dú)立電源的在線監(jiān)測(cè)，對(duì)其狀態(tài)參數(shù)信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)定的收發(fā)，給監(jiān)測(cè)終端提供及時(shí)有效的電池組狀態(tài)信息。