電池溫度智能監測系統設計
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1．2 DS18B20的控制時序
DS18B20與微處理器間采用的是串行數據傳送，在對其進行讀寫編程時，必須嚴格保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。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。
(1)初始化時序。時序見圖2(a)，主機總線t0時刻發送一復位脈沖(最短為480μs的低電平信號)接著在t1時刻釋放總線并進入接收狀態，DS18B20在檢測到總線的上升沿之后等待15～60μs，接著DS18B20在t2時刻發出存在脈沖(低電平持續60～240 μs)，如圖中虛線所示。
(2)寫操作時序。當主機總線t0時刻從高拉至低電平時，就產生寫時間隙。從t0時刻開始15μs之內應將所需寫的位送到總線上，DS18B20在t0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，連續寫2位的間隙應大于1 μs，見圖2(b)。
(3)讀操作時序。當主機總線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，產生讀時間隙，讀時間隙在t1時刻后到t2時刻前有效，t2～t0為15μs，也就是說，在t2時刻前主機必須完成讀位，并在t0后的60～120μs內釋放總線，見圖2(c)。
2 系統硬件結構
監測系統主要由溫度監測節點、主控單元和上位機等3部分組成，系統結構如圖3所示。溫度監測節點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，通過無線網絡傳輸給主控單元；主控單元與所有監測節點進行通信，接收上位機的命令和來自監測節點的溫度信息，并將溫度信息上報上位機；上位機實時顯示蓄電池的溫度信息，并對數據進行分析處理，根據設定的報警門限啟動告警程序，及時發現異常電池。本文引用地址：http://www.104case.com/article/178358.htm
2．1 溫度監測節點設計
溫度監測節點的功能是完成對單體電池的溫度信息采集、處理和無線數據傳輸。采用單片機控制無線收發芯片nRF2401和單總線數字溫度傳感器DS18B20來實現溫度的智能測量，主要包括單片機系統、溫度采集電路、無線收發電路、顯示電路、告警電路和電源等組成，其硬件結構如圖4所示。
DS18B20測溫電路如圖1所示，用熱傳導的粘合劑將DS18B20粘附在蓄電池的表明，管芯溫度與表面溫度之差大約在0．2℃之內。利用nRF2401無線收發芯片實現無線傳輸，nRF2401是一個單片集成接收、發射器的芯片，工作頻率范圍為全球開放的2．4 GHz頻段。它內置了先入先出堆棧區、地址解碼器、解調處理器、GFSK濾波器、時鐘處理器、頻率合成器，低噪聲放大器、功率放大器等功能模塊，需要很少的外圍元件，使用起來非常方便。在本系統中nRf2401通過P2口與單片機進行通信，AT89S51的P2．0和P2．1口分別與nRF2401的CLK1，DATA相連接。nRf2401的CS是片選端，CE是發送或接收控制端，PWR_UP是電源控制端，分別由單片機的P2．3，P2．4和P2．5引腳控制。nRF2401的DR1為高時表明在接收緩沖區有數據，接單片機的P2．2。
由于nRF2401的供電電壓范圍為1．9～3．6 V，而AT89S51單片機的供電電壓是5 V，為了使芯片正常工作，需要進行電平轉換和分壓處理，設計采用MAXIM公司的MAX884芯片進行5 V到3．3 V電平轉換，如圖5所示。
2．2 主控單元設計
主控單元和監測節點組成無線網路，通過主控單元實現上位機和監測單元的數據通信。主控單元的基本結構和監測單元類似，主要由單片機系統、無線收發模塊、顯示電路、串行通信電路及電源等組成。
串口是計算機上一種非常通用設備通信的協議，大多數計算機包含2個基于RS 232的串口，PC的串行口是RS 232C電平，而單片機的串行口是TTL電平，兩者之間通過串口通信時，必須進行電平轉換，設計運用MAX232A芯片完成單片機與PC之間的數據傳輸，硬件連接電路如圖6所示。
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