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(nèi)。利用nRf2401無線收發(fā)芯片實現(xiàn)無線傳輸，nRF2401是一個單片集成接收、發(fā)射器的芯片，工作頻率范圍為全球開放的2.4GHz頻段。它內(nèi)置了先入先出堆棧區(qū)、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(tǒng)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(fā)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(qū)有數(shù)據(jù)，接單片機的P2.2.

　　由于nRF2401的供電電壓范圍為1.9~3.6V，而AT89S51單片機的供電電壓是5V，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5V到3.3V 電平轉換，如圖5所示。

　　圖5 5V到3.3V轉換電路

　　2.2 主控單元設計

　　主控單元和監(jiān)測節(jié)點組成無線網(wǎng)路，通過主控單元實現(xiàn)上位機和監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)通信。主控單元的基本結構和監(jiān)測單元類似，主要由單片機系統(tǒng)、無線收發(fā)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(xié)議，大多數(shù)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(shù)據(jù)傳輸，硬件連接電路如圖6所示。

　　圖6 單片機與MAX232A硬件連接電路

　　3 控制程序設計

　　系統(tǒng)控制程序主要由單總線測溫控制程序、無線收發(fā)控制程序和上位機監(jiān)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(fā)控制程序主要功能是負責無線網(wǎng)絡的組建和數(shù)據(jù)信息的無線傳送；上位機監(jiān)測程序的主要功能是通過串口和主控單元進行數(shù)據(jù)通信，實時顯示并存儲數(shù)據(jù)信息。以監(jiān)測節(jié)點為例，圖7是監(jiān)測單元的程序流程圖，監(jiān)測單元首先進行初始化，主要包括單片機系統(tǒng)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(shù)碼管顯示，實時監(jiān)測主控單元的數(shù)據(jù)傳送命令，如果有就將電池的溫度數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā)送出去。

　　圖7 監(jiān)測節(jié)點程序流程

　　4 試驗結果

　　設計了試驗樣機，監(jiān)測節(jié)點試驗電路實物如圖8所示。

　　圖8 監(jiān)測節(jié)點試驗電路實物

　　在室內(nèi)進行了溫度測試，采用4個監(jiān)測節(jié)點，分別在距離主控單元4m，8m，12m的距離進行了試驗，試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

　　表1 測溫試驗數(shù)據(jù)

　　從表1可以看出，溫度的測量精度可達±0.3℃，無線傳輸?shù)臏蚀_率較高，能夠滿足無線溫度監(jiān)測的需要。

　　5 結語

　　本文針對蓄電池組中單體電池的溫度監(jiān)測問題，提出了基于DS18B20數(shù)字溫度傳感器和無線收發(fā)芯片組成的蓄電池性能監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案。方案中的系統(tǒng)由上位機、主控單元和多個監(jiān)測單節(jié)點組成，主控單元通過串口與上位機進行通信。與傳統(tǒng)的有線多點溫度測量系統(tǒng)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。