作者 張亞鋒 深圳市興威帆電子技術(shù)有限公司(廣東 深圳 518041) 　　本文引用地址： 　　張亞鋒(1993-)，男，工程師，研究方向：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和時(shí)間服務(wù)器。 　　摘要：本文主要介紹了WIFI模塊在儀器儀表中的應(yīng)用。加入了SD2431ALPI模塊的儀器儀表通過(guò)連接無(wú)線路由器可以實(shí)現(xiàn)與APP或PC端的通信。在此局域網(wǎng)內(nèi)，通過(guò)軟件系統(tǒng)控制儀器儀表進(jìn)行測(cè)量操作，并將測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)返回端或PC端。該設(shè)計(jì)使得工業(yè)測(cè)量更加智能和便捷。 　　引言 　　無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為工業(yè)智能化、生活便捷化不可缺少的組成部分，也是未來(lái)科技發(fā)展的趨勢(shì)。而頻率測(cè)量是電子工業(yè)中極其重要的一步，普通的頻率計(jì)測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)操作很繁瑣，使用了WIFI模塊SD2431ALPI的頻率計(jì)可以在PC端或移動(dòng)端通過(guò)軟件遠(yuǎn)程控制頻率計(jì)進(jìn)行測(cè)量，實(shí)時(shí)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，繪制時(shí)間頻率變化曲線，更好地對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評(píng)估。 　　1 WIFI模塊SD2431ALPI 　　1.1 模塊簡(jiǎn)介 　　SD2431ALPI是一種具有內(nèi)置WIFI網(wǎng)絡(luò)校時(shí)電路、晶振、I2C串行接口的高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，MCU可使用該接口通過(guò)6位地址來(lái)尋址讀寫(xiě)片內(nèi)64字節(jié)的數(shù)據(jù)，還可以通過(guò)該接口來(lái)收發(fā)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。該模塊內(nèi)置充電電池，在電池充滿(mǎn)電的情況下可保證內(nèi)部時(shí)鐘運(yùn)行時(shí)間超過(guò)半年，累計(jì)電量超過(guò)550mAh，電池使用壽命為5～8年。 　　1.2 SD2431ALPI硬件實(shí)現(xiàn) 　　(1)參考電路如圖1所示; 　　(2)SD2431ALPI管腳功能表如表1所示。 　　1.3 SD2431ALPI時(shí)鐘功能 　　MCU通過(guò)I2C接口讀取SD2431ALPI內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)。SD2431ALPI在無(wú)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)的情況下，時(shí)鐘精度為±5ppm(在25±1℃下)，即年誤差小于2.5分鐘;SD2431ALPI在有網(wǎng)絡(luò)的情況下，可通過(guò)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)校時(shí)功能，保證時(shí)鐘誤差為100ms，能滿(mǎn)足一些對(duì)時(shí)鐘精度要求較高且不希望人工校時(shí)的場(chǎng)合;建議每天對(duì)SD2431ALPI進(jìn)行一次網(wǎng)絡(luò)校時(shí)。 　　SD2431ALPI通過(guò)連接香港天文臺(tái)服務(wù)器Daytime端口獲得標(biāo)準(zhǔn)UTC時(shí)間。本模塊的Daytime服務(wù)是基于TCP的應(yīng)用，服務(wù)器在TCP端口號(hào)13偵聽(tīng)，一旦有連接建立就返回ASCII形式的日期和時(shí)間數(shù)據(jù)，在傳送完之后關(guān)閉連接。SD2431ALPI收到時(shí)間數(shù)據(jù)之后檢測(cè)字符串是否有“UTC”以判斷時(shí)間格式是否準(zhǔn)確。然后將時(shí)間信息轉(zhuǎn)換成RTC芯片識(shí)別的格式對(duì)SD2431ALPI內(nèi)部時(shí)間進(jìn)行校正。 　　2 SD2431ALPI的軟件設(shè)計(jì) 　　2.1 SD2431ALPI配置指令 　　開(kāi)啟I2C總線之后，首先打開(kāi)WIFI模塊的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能(SD2431ALPI內(nèi)部無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功能的器件地址是0x74)，配置指令如圖2。 　　接著配置需要連接的SSID(無(wú)線接入點(diǎn)名稱(chēng))與密碼，用戶(hù)在不更改SSID與密碼的情況下只需配置一次網(wǎng)絡(luò)連接指令信息。配置指令如圖3所示。 　　識(shí)別碼“U”后面?zhèn)鬏擲SID與密碼，例如：+U“ABC”，“12345678”。下一步，需要配置無(wú)線的傳輸協(xié)議類(lèi)型。與網(wǎng)絡(luò)連接的配置類(lèi)似，配置指令如圖4所示。 　　傳輸?shù)母袷绞窍葌鲄f(xié)議類(lèi)型(UDP/TCP)，再傳輸IP地址， 傳輸端口號(hào)。只有網(wǎng)絡(luò)傳輸配置的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類(lèi)型(UDP/TCP)與IP地址需要使用引號(hào)引起來(lái)，而端口號(hào)不需要使用引號(hào)。傳輸方式、IP地址、端口號(hào)需要使用逗號(hào)隔開(kāi)。例如：“TCP”，“172.27.35.4”，8080，即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類(lèi)型為：TCP協(xié)議，IP地址為：172.27.35.4，傳輸端口號(hào)為：8080。 　　2.2 SD2431ALPI與MCU的通信 　　(1)SD2431ALPI與MCU的通信流程圖如圖5所示。

　　1： 簡(jiǎn)介 　　在現(xiàn)代化的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),常用熱電偶測(cè)試高溫, 測(cè)試結(jié)果送至主控機(jī)或者由數(shù)字顯示設(shè)備顯示出來(lái)； 本文介紹采用纮康科技HY11P12實(shí)現(xiàn)熱電偶測(cè)溫及顯示解決方案。 　　2：熱電偶測(cè)溫原理說(shuō)明 　　2.1 引言 　　熱電偶是工程應(yīng)用廣泛的溫度傳感器之一，它具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。準(zhǔn)確度，熱慣性及復(fù)現(xiàn)性好，溫度測(cè)量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，適用于信號(hào)的遠(yuǎn)傳，自動(dòng)記錄和集中控制，在溫度測(cè)量占有重要的地位。 　　其優(yōu)點(diǎn)是有三： 　　一、 測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。 　　二、 測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶 到-269℃（如金鐵鎳鉻）， 可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。 　　三、 構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開(kāi)頭的限制。 　　2.2：熱電偶原理 　　熱電偶的測(cè)溫原理基于熱電效應(yīng)。其是將兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和 B 串接成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn) 1 和 2 的溫 度不同時(shí)，如果 T ＞ T 0 （如上圖 2-1熱電效應(yīng)）， 在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)， 在回路中產(chǎn)生一定大小的電流，此種現(xiàn)象稱(chēng)為 熱電效應(yīng) 。 　　圖2-1 　　熱電動(dòng)勢(shì)記為 EAB ，導(dǎo)體 A 、 B 稱(chēng)為熱電極。接點(diǎn) 1 通常是焊接在一起的， 測(cè)量時(shí)將它置于測(cè)溫場(chǎng)所感受被測(cè)溫度，故稱(chēng)為測(cè)量端（或工作端，熱 端）。接點(diǎn) 2 要求溫度恒定，稱(chēng)為參考端（或冷端）。 　　2.3 測(cè)量及冷端補(bǔ)償原理 　　在實(shí)際的測(cè)量系統(tǒng)中，冷端不可能恒定，因此測(cè)量是我們需要測(cè)量冷端溫度，來(lái)補(bǔ)償熱熱端溫度； 　　因此在實(shí)際測(cè)量計(jì)算公式： 　　實(shí)際溫度=熱端熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)溫度值 + 冷端溫度 　　所以在測(cè)量系統(tǒng)中我們需要用熱電偶熱電勢(shì)，及冷端的溫度，在通過(guò)上面的計(jì)算公式計(jì)算測(cè)我們實(shí)際的測(cè)量溫度； 　　3: 系統(tǒng)架構(gòu)及原理說(shuō)明 　　HYCON HY11P 系列集成高精度σ-δ ADC單片機(jī),內(nèi)置 溫度傳感器；同時(shí)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)置器，可進(jìn)行短路或者交叉測(cè)量； 　　3.1：測(cè)量網(wǎng)絡(luò)圖 　　圖1：測(cè)量網(wǎng)絡(luò)圖 　　3.2:ADC 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置 　　叁考電壓： 熱電耦信號(hào)輸入： 　　VR+： VDDA S+： AIN0 　　VR-： VSS S-： AIN1 　　3.3:測(cè)量原理及計(jì)算 　　3.3.1遠(yuǎn)端的測(cè)量 　　ADC輸入信號(hào)采用交叉量測(cè)的方式以扣除OFFSET，計(jì)算公式如下： 　　Vin=VADC2+VADOffset……(1) 　　-(Vin)=VADC1+VADOffset……(2) 　　Vin=[(1)-(2)]/2=[VADC2-VADC1]/2 　?。▊渥ⅲ和ㄟ^(guò)交叉測(cè)量可以減小信號(hào)線的OFFSET） 　　3.3.2：冷端的測(cè)量 　　冷端主要是測(cè)量采用內(nèi)部TPS來(lái)測(cè)量冷端的溫度，其量測(cè)方式如下： 　　TPS 計(jì)算方式： 　　3.4:校正及其計(jì)算 　　DEMO采用兩點(diǎn)校正，在校正過(guò)程中確保冷端的環(huán)境溫度兩點(diǎn)都是一樣的。校正點(diǎn)的ADC為：VIN50，VIN250，以50°，250°為校正點(diǎn)為例： 　　250°= GAIN*VIN250+{ ( / TPSGAIN)-289}……………….(1) 　　50°= GAIN*VIN50+ {( / TPSGAIN)-289}…………………(2) 　　(備注：GAIN 為熱電偶測(cè)溫度校正系數(shù)，VIN250為250C校正點(diǎn)對(duì)應(yīng)ADC 輸出內(nèi)碼，VIN50為50C校正點(diǎn)對(duì)應(yīng)ADC 輸出內(nèi)碼, TPGAIN 為內(nèi)部TPS斜率常數(shù)) 　　聯(lián)立解方程式（1），（2）求出GAIN 　　把GAIN帶入(1),計(jì)算出目前環(huán)境溫度TEMP； 　　把環(huán)境溫度帶代入（3）求出TPS的斜率： 　　TPSGAIN=/(289+TEMP)……………………………………………(3) 　　實(shí)際測(cè)量溫度=GAIN* VIN + {( / TPSGAIN) -289} 　　（備注：VIN為熱電偶輸入信號(hào)ADC值） 　　3.5:電路圖 　　4： 芯片規(guī)格 　　4.1：操作環(huán)境 　　芯片數(shù)字電壓：2.2V to 3.6V@±0.1V 　　芯片模擬電壓：2.4Vto 3.6V@±0.1V 　　芯片操作電流：(VDDA not Load) 　　800uA@ ADC、no buffer 　　350uA@Analog off 　　休眠電流：0.8uA 　　操作溫度范圍：–40°C to +85°C 　　4.2：模擬SD18 　　分辨率/RMS noise 　　15 bit Noise-Free/100nV @ 8Hz、Gain=128、ACM=1.2V 　　18 bit Noise-Free/1.6uV @ 8Hz、Gain=1、ACM=1.2V 　　4.3：輸入訊號(hào) 　　測(cè)量訊號(hào)：熱電偶輸入且冷端采用芯片內(nèi)置TPS溫度傳感器 　　本文引用地址： 　　5：結(jié)論 　　此應(yīng)用解決方案采用HY11P12完成熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)： 　　? 電路簡(jiǎn)單，且具有高精度，低溫漂系數(shù); 　　? 使用內(nèi)建的TPS 溫度傳感器可簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)冷端; 　　6：參考數(shù)據(jù) 　　1：HY11P12 Datasheet: 　　2：User’s Guide: