锂离子电池组无线监控系统设计

　　2.2 接收端

　　2.2.1 接收端电路的设计实现

　　接收端的硬件电路由无线收发芯片nRF401、单片机AT89C51、串口芯片MAX232、主控计算机组成，电路如图4所示。

图4 接收端电路

　　ANT1和ANT2是接收时LNA的输入，接收芯片nRF401的TXEN脚接地，工作在接收模式中。当nRF401接收到有效信号后，输入信号被低噪声放大器放大，经由混频器变换，这个被变换的信号在送入解调器之前被放大和滤波，经解调器解调，解调后的数字信号在DOUT端输出进入单片机。单片机判断信号是否为有效数据帧，首先提取出接收到的校验码计算校验和，判断校验和是否正确，若正确则分别提取出ID码、电压、电流、内阻、温度值通过串口电路发送到终端控制计算机上，否则单片机忽略此次数据，等待下一次接收。

2.2.2 接收端软件

　　按照以上硬件电路设计，对系统软件编程的基本思路如下[3]：发射端单片机首先设定采样芯片的工作模式：有分别对电池的电压、电流、温度进行采样的三种状态。单片机接收检测部分传来的状态信息，判断是否发送。对于确定发送的监测数据，由于该系统可以把多个监测站的数据发往同一台主机，因此需要对各个监测对象加上ID号，另外由于可能在发送过程中会有少量的误码产生，故需在发送端产生校验和，将数据按照固定帧格式组合为数据帧之后发送到发射芯片。数据帧格式为前导符+同步字符+ID码+电压+电流+温度+校验码，由于数据包长度是固定的，可以直接采取计数的方法判断是否发送完成。

　　接收端单片机收到先导字段格式的信号后,产生串行中断，中断程序负责接收数据帧，最后对收到的数据帧的进行CRC 校验和计算，与收到的校验和比较，并检验校验和，若校验和正确则将数据通过串口传到计算机，若校验和错误，则等待下一次的接收。

　　3.实验结果分析

　　实验中系统对4串额定容量为5Ah的聚合物锂离子电池组进无线监测。在电池组工作过程中对其电压、内阻分别进行监测，系统前端测量值及终端监测结果如表1所示：

表1电池组状态参数监测结果（电压/内阻）
Tab.1 Monitor result of batteries state parameter (voltage and resistance)

　　本设计中，对锂离子电池组工作状态参数的监测误差范围为：电压监测误差在0.005V以内；内阻误差在1mΩ以内。分析造成系统误差的原因，主要是由于前端检测电路带来的误差以及信号A/D转换引起的误差，而无线传输系统在发射距离20米内可以实现信号的稳定收发，误码率低于0.1%。

　　4．结论

　　本文对电池监测系统的无线传输进行了研究，设计了一个远程无线数据传输系统,并以简洁的硬件电路实现电池参数信号的采集与存储,通过软件的设计减小了系统对电能的消耗以及传输误差。实验表明，无线监测系统可以实现对多个独立电源的在线监测，对其状态参数信号进行稳定的收发，给监测终端提供及时有效的电池组状态信息。