基于DS18B20的蓄電池性能監測系統設計

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圖5 5V到3.3V轉換電路

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RS232的串口，PC的串行口是RS232C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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圖6 單片機與MAX232A硬件連接電路

3 控制程序設計

系統控制程序主要由單總線測溫控制程序、無線收發控制程序和上位機監測程序等組成。單總線測溫程序負責單總線設備初始化、采集電池溫度并傳送給nRF2401模塊;無線收發控制程序主要功能是負責無線網絡的組建和數據信息的無線傳送;上位機監測程序的主要功能是通過串口和主控單元進行數據通信，實時顯示并存儲數據信息。以監測節點為例，圖7是監測單元的程序流程圖，監測單元首先進行初始化，主要包括單片機系統的通信、中斷及定時的初始化等，然后采集單體電池的溫度信息、保存并用數碼管顯示，實時監測主控單元的數據傳送命令，如果有就將電池的溫度數據通過無線模塊發送出去。

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圖7 監測節點程序流程

4 試驗結果

設計了試驗樣機，監測節點試驗電路實物如圖8所示。

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圖8 監測節點試驗電路實物

在室內進行了溫度測試，采用4個監測節點，分別在距離主控單元4m,8m,12m的距離進行了試驗，試驗數據如表1所示。

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表1 測溫試驗數據

從表1可以看出，溫度的測量精度可達±0.3℃，無線傳輸的準確率較高，能夠滿足無線溫度監測的需要。

5 結語

本文針對蓄電池組中單體電池的溫度監測問題，提出了基于DS18B20數字溫度傳感器和無線收發芯片組成的蓄電池性能監測系統的設計方案。方案中的系統由上位機、主控單元和多個監測單節點組成，主控單元通過串口與上位機進行通信。與傳統的有線多點溫度測量系統相比，具有高效、布設、擴展、維護及更新方便等特點，有一定工程實際應用價值。