鋰離子電池組無線監控系統設計

　　2.2 接收端

　　2.2.1 接收端電路的設計實現

　　接收端的硬件電路由無線收發芯片nRF401、單片機AT89C51、串口芯片MAX232、主控計算機組成，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nRF401接收到有效信號后，輸入信號被低噪聲放大器放大，經由混頻器變換，這個被變換的信號在送入解調器之前被放大和濾波，經解調器解調，解調后的數字信號在DOUT端輸出進入單片機。單片機判斷信號是否為有效數據幀，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、內阻、溫度值通過串口電路發送到終端控制計算機上，否則單片機忽略此次數據，等待下一次接收。

2.2.2 接收端軟件

　　按照以上硬件電路設計，對系統軟件編程的基本思路如下[3]：發射端單片機首先設定采樣芯片的工作模式：有分別對電池的電壓、電流、溫度進行采樣的三種狀態。單片機接收檢測部分傳來的狀態信息，判斷是否發送。對于確定發送的監測數據，由于該系統可以把多個監測站的數據發往同一臺主機，因此需要對各個監測對象加上ID號，另外由于可能在發送過程中會有少量的誤碼產生，故需在發送端產生校驗和，將數據按照固定幀格式組合為數據幀之后發送到發射芯片。數據幀格式為前導符+同步字符+ID碼+電壓+電流+溫度+校驗碼，由于數據包長度是固定的，可以直接采取計數的方法判斷是否發送完成。

　　接收端單片機收到先導字段格式的信號后,產生串行中斷，中斷程序負責接收數據幀，最后對收到的數據幀的進行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據通過串口傳到計算機，若校驗和錯誤，則等待下一次的接收。

　　3.實驗結果分析

　　實驗中系統對4串額定容量為5Ah的聚合物鋰離子電池組進無線監測。在電池組工作過程中對其電壓、內阻分別進行監測，系統前端測量值及終端監測結果如表1所示：

表1 電池組狀態參數監測結果（電壓/內阻）
Tab.1 Monitor result of batteries state parameter (voltage and resistance)

　　本設計中，對鋰離子電池組工作狀態參數的監測誤差范圍為：電壓監測誤差在0.005V以內；內阻誤差在1mΩ以內。分析造成系統誤差的原因，主要是由于前端檢測電路帶來的誤差以及信號A/D轉換引起的誤差，而無線傳輸系統在發射距離20米內可以實現信號的穩定收發，誤碼率低于0.1%。

　　4．結論

　　本文對電池監測系統的無線傳輸進行了研究，設計了一個遠程無線數據傳輸系統,并以簡潔的硬件電路實現電池參數信號的采集與存儲,通過軟件的設計減小了系統對電能的消耗以及傳輸誤差。實驗表明，無線監測系統可以實現對多個獨立電源的在線監測，對其狀態參數信號進行穩定的收發，給監測終端提供及時有效的電池組狀態信息。