電池溫度智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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　　蓄電池作為一種供電方便、安全可靠的直流電源，在電力、通信、軍事等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。溫度是蓄電池的一個(gè)重要參數(shù)，它可以間接地反映電池的性能狀況，并且根據(jù)此溫度參數(shù)可以對(duì)電池進(jìn)行智能化管理，以延長(zhǎng)電池的壽命。在蓄電池組充放電維護(hù)及工作工程中，電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱量會(huì)引起電池的溫度發(fā)生變化，尤其是蓄電池過充電、電池內(nèi)部電解液發(fā)生異常變化等原因均可能造成電池溫度過高而造成電池?fù)p壞。

　　傳統(tǒng)上用人工定時(shí)測(cè)量的方法，勞動(dòng)強(qiáng)度大、測(cè)量精度差，工作環(huán)境惡劣，尤其是不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常單體電池容易導(dǎo)致單體電池?fù)p壞，甚至導(dǎo)致整組電池故障或損壞; 基于總線結(jié)構(gòu)的有線多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的智能化測(cè)量，但存在布線繁多復(fù)雜、維護(hù)擴(kuò)展困難等不足。鑒于此， 設(shè)計(jì)了一種基于單總線溫度傳感器和無線收發(fā)模塊的電池溫度無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠有效地克服熱敏電阻測(cè)溫和總線結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的不足，有利于提高蓄電池性能監(jiān)測(cè)的智能化水平。

　　1 單總線溫度傳感器DS18B20

　　1. 1 DS18B20 芯片特性

　　DS18B20 數(shù)字溫度傳感器是美國(guó)DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，它將溫度傳感器、A/ D 轉(zhuǎn)換器、寄存器及接口電路集成在一個(gè)芯片中，采用1-wire 總線協(xié)議， 可直接數(shù)字化輸出、測(cè)試。與其他溫度傳感器相比，具有以下主要特性：

　　采用獨(dú)特的單線接口技術(shù)與微處理器相連僅需一根端口線即可實(shí)現(xiàn)雙向通信，占用微處理器的端口較少，可接收大量的引線和邏輯電路;使用中不需要任何外圍電路， 全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路都集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi); 測(cè)溫范圍- 55 ~ + 125℃， 精度可達(dá)±0. 5℃，可編程9~ 12 位A/ D 轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0. 062 5℃， 可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫;測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)， 同時(shí)可傳送CRC 校驗(yàn)碼， 具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力;支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20 可掛在總線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。適應(yīng)電壓范圍寬：3. 0~ 5. 5 V，在寄電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電;DS18B20 與單片機(jī)連接如圖1 所示，單總線器件只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制都在這根線上完成，單總線上外接一個(gè)4. 7Ω的上拉電阻，以保證總線空閑時(shí)，狀態(tài)為高電平。

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　　圖1 DS18B20 與單片機(jī)硬件連接圖

　　1. 2 DS18B20 的控制時(shí)序

　　DS18B20 與微處理器間采用的是串行數(shù)據(jù)傳送，在對(duì)其進(jìn)行讀寫編程時(shí)， 必須嚴(yán)格保證讀寫時(shí)序， 否則將無法讀取測(cè)溫結(jié)果。DS18B20 控制時(shí)序主要包括初始化時(shí)序、讀操作時(shí)序和寫操作時(shí)序， 如圖2 所示。

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　　圖2 DS18B20 控制時(shí)序

　　( 1) 初始化時(shí)序。時(shí)序見圖2( a) ， 主機(jī)總線t0 時(shí)刻發(fā)送一復(fù)位脈沖( 最短為480 s 的低電平信號(hào)) 接著在t 1 時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài)， DS18B20 在檢測(cè)到總線的上升沿之后等待15~ 60 μs ， 接著DS18B20在t2 時(shí)刻發(fā)出存在脈沖( 低電平持續(xù)60~ 240 s) ， 如圖中虛線所示。

　　( 2) 寫操作時(shí)序。當(dāng)主機(jī)總線t 0 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)， 就產(chǎn)生寫時(shí)間隙。從t0 時(shí)刻開始15μs 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上， DS18B20 在t 0 后15~ 60μs間對(duì)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(xù)寫2 位的間隙應(yīng)大于1μs ， 見圖2 ( b) 。

　　( 3) 讀操作時(shí)序。當(dāng)主機(jī)總線t0 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)， 總線只需保持低電平6~ 10μs 之后， 在t1 時(shí)刻將總線拉高， 產(chǎn)生讀時(shí)間隙， 讀時(shí)間隙在t1 時(shí)刻后到t 2時(shí)刻前有效， t2~ t0 為15μs， 也就是說， 在t2 時(shí)刻前主機(jī)必須完成讀位， 并在t0 后的60~ 120μs 內(nèi)釋放總線，見圖2( c) 。