基于DHT11的溫度濕度監(jiān)測系統(tǒng)課程設(shè)計報告

1、基于dht11的溫度濕度監(jiān)測系統(tǒng)班級：計科xx班姓名：xx指導老師：xx完成時間：2010年12月10日一：選題背景隨著電子科技的迅速發(fā)展，對倉庫、工廠、博物館等等地方溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的要求不斷增高，從而也促進自動檢測系統(tǒng)的迅速發(fā)展，本文詳細敘述一個計算機溫濕度自動檢測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),設(shè)計原則及具體性能指標。由于系統(tǒng)具有較高的精度,反應速度快,在環(huán)境測量方面具有很好的應用前景。防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫、工廠等地方日常工作的重要內(nèi)容，是衡量倉庫、工廠等地方管理質(zhì)量的重要指標。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加強倉庫和工廠內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測工作。但

2、傳統(tǒng)的方法是用與濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風、去濕和降溫等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大。因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量準確的溫濕度測量儀。隨著人們生活水平的提高，人們逐漸對溫濕度變得敏感起來，對于溫度濕度的了解，有助于人們的生活起居。有時候需要知道空氣中的溫度濕度，以便于出行和穿戴的選擇，有時候需要知道太陽能熱水器的水溫，以便于洗浴。為了能實時了解空氣中的溫度和濕度，有必要制作一種測量溫度和濕度的儀器。有些地方，如博物館，一些文物必須保存在適合的溫度濕度范圍

3、內(nèi)，以免文物長時間接觸空氣中的水分而造成文物損壞，而文物保存在適合的溫度濕度范圍內(nèi)，其代價又太大，有時難以承受。所以，無論如何，都有必要實時監(jiān)控空氣中的溫度濕度，必然需要一種價格低廉，使用方便的測量儀器來監(jiān)控溫度和濕度。二：需求分析dht11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個ntc測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個dht11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。

4、校準系數(shù)以程序的形式儲存在otp內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。應用領(lǐng)域 暖通空調(diào) 測試及檢測設(shè)備 汽車 數(shù)據(jù)記錄器 消費品 自動控制 氣象站 家電濕度調(diào)節(jié)器 醫(yī)療 除濕器三：總體設(shè)計方案（） 設(shè)計思路本系統(tǒng)采用已有的elite-iii單片機開發(fā)板，以elite-iii單片機開發(fā)板為核心，只需要加入少量的外圍器件dht11即可實現(xiàn)溫濕度的監(jiān)控，不必另外購買

5、器件,方面簡單，可靠性高。根據(jù)dht11的說明，溫度和濕度的顯示至少為六位，溫度和濕度的顯示各三位，兩位整數(shù)，一位小數(shù)，需要六個數(shù)碼管。由于本實驗加入了時間監(jiān)控，所以增加了矩陣鍵盤，以控制時間的顯示和溫濕度的顯示。（2） 應用技術(shù)分析本系統(tǒng)采用了以下關(guān)鍵技術(shù)：1、 單片機最小系統(tǒng)2、 數(shù)碼管顯示3、 矩陣鍵盤4、 時鐘5，dht11溫濕度監(jiān)控（3） 設(shè)計難點本系統(tǒng)的設(shè)計有如下幾個難點第一，本系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)都比較簡單，但實現(xiàn)起來有難度，尤其是各個程序模塊連接的時候容易出現(xiàn)問題；第二，本系統(tǒng)關(guān)于dht11的程序編寫有難度，dht11使用的是單總線傳輸，因此必須對總線有一定的了解；第三，本系統(tǒng)由

6、于借用elite-iii單片機開發(fā)板，開發(fā)板上的矩陣鍵盤和數(shù)碼管使用了相同的引腳p2.0和p2.1，硬件上設(shè)置有點問題，程序編寫的難度加大。四：硬件設(shè)計（1）本系統(tǒng)的關(guān)鍵在于數(shù)字溫濕度傳感器dht11，下面是關(guān)于dht11說明：型號測量范圍測濕精度測溫精度分辨力封裝dht112090rh 0505rh214針單排直插1、傳感器性能說明參數(shù)條件mintypmax單位濕度分辨率111%rh16bit重復性1%rh精度254%rh0505%rh互換性可完全互換量程范圍03090%rh252090%rh502080%rh響應時間1/e(63%)25，1m/s 空氣61015s遲滯1%rh長期穩(wěn)定性典型

7、值1%rh/yr溫度分辨率111161616bit重復性1精度12量程范圍050響應時間1/e(63%)630s2、 接口說明 建議連接線長度短于20米時用5k上拉電阻,大于20米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻3、電源引腳dht11的供電電壓為35.5v。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳（vdd，gnd）之間可增加一個100nf 的電容，用以去耦濾波。4、串行接口 (單線雙向)data 用于微處理器與 dht11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明,當前小數(shù)部分用于以后擴展,現(xiàn)

8、讀出為零.操作流程如下:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit校驗和數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。用戶mcu發(fā)送一次開始信號后,dht11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結(jié)束后,dht11發(fā)送響應信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分數(shù)據(jù).從模式下,dht11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,dht11不會主動進

9、行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。1.通訊過程如圖1所示圖1總線空閑狀態(tài)為高電平,主機把總線拉低等待dht11響應,主機把總線拉低必須大于18毫秒,保證dht11能檢測到起始信號。dht11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應信號.主機發(fā)送開始信號結(jié)束后,延時等待20-40us后, 讀取dht11的響應信號,主機發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。圖2總線為低電平,說明dht11發(fā)送響應信號,dht11發(fā)送響應信號后,再把總線拉高80us,準備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始,高電平的長短定了

10、數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應信號為高電平,則dht11沒有響應,請檢查線路是否連接正常.當最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，dht11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。數(shù)字0信號表示方法如圖4所示 圖4數(shù)字1信號表示方法.如圖5所示 圖55、 測量分辨率測量分辨率分別為 8bit（溫度）、8bit（濕度）。6、電氣特性vdd=5v，t = 25，除非特殊標注參數(shù)條件mintypmax單位供電 dc355.5v供電電流測量0.52.5ma平均0.21ma待機100150ua采樣周期秒1次注:采樣周期間隔不得低于1秒鐘。（2） 硬件設(shè)計電路圖如下所示：（3） eli

11、te-iii單片機開發(fā)板五：軟件設(shè)計(1)本系統(tǒng)的主要程序如下所示：/2010年12月2日/作者：xx/基于dht11的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)（可以顯示監(jiān)測時間）#include /51芯片管腳定義頭文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit dht=p12;/dht1引腳定義/74ls138譯碼電路引腳定義，鍵盤，數(shù)碼管，點陣使用時都需要它sbit pa=p14;sbit pb=p15;sbit pc=p16;/74hc138a.b.c輸入端，控制數(shù)碼管段選sbit poe=p17;/74hc138使能端/全局變量uchar

12、i,j;uint s;/dht11變量定義uchar bdata dht_data;/存儲dht11發(fā)來的一個字節(jié)的數(shù)據(jù)uchar t1,t2,t3,t4,t5;/存放dht11發(fā)來的一個字節(jié)的數(shù)據(jù)uchar dht_tab5;/存放dht11發(fā)來的數(shù)據(jù)/矩陣鍵盤uchar key,key_value;/讀取鍵碼/時鐘電路（計時）uchar t_count,t_hour;/計數(shù)毫秒和月uint t_time;/計數(shù)分uchar mod;/時間修正（dht11測溫度占用）/數(shù)碼管顯示值（共陽極）uchar code tab17=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82

13、,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0x00;/0至f共16個數(shù),全亮/延時函數(shù)大約9.9us=delay(1)void delay(uint time)while(time-);/*/數(shù)碼管顯示模塊void display(uchar temp1,uchar temp2)/temp2個數(shù)碼管顯示temp1/p2=0xff;/關(guān)閉數(shù)碼管位選poe=0;pa=0;pb=1;pc=0;/選中鎖存器，未打開p0=temp1;poe=1;poe=0;/打開74ls138p2=temp2;/0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf

14、第1,2,3,4,5,6個數(shù)碼管亮；0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0:1,2,3,4,5,6個數(shù)碼管亮void displayxx(uchar tem1,uchar tem2,uchar tem3,uchar tem4,uchar tem5,uchar tem6)/數(shù)碼管顯示函數(shù)（六個數(shù)碼管都顯示）display(tem1,0xfe);delay(100);display(tem2,0xfd);delay(100);display(tem3,0xfb);delay(100);display(tem4,0xf7);delay(100);display(tem5,0xef

15、);delay(100);display(tem6,0xdf);delay(100);p2=0xff;void disp()/數(shù)碼管顯示測試函數(shù) t1=12;t2=34;t3=56;for(s=0;s150;s+)displayxx(tabt1/10,tabt1%10,tabt2/10,tabt2%10,tabt3/10,tabt3%10);p2=0xff;/關(guān)閉數(shù)碼管位選 for(s=0;s150;s+)displayxx(tab7,tab8,tab9,tab10,tab11,tab12);p2=0xff;/關(guān)閉數(shù)碼管位選 for(s=0;s150;s+)displayxx(tab13,ta

16、b14,tab15,tab16,tab0,0xff);p2=0xff;/關(guān)閉數(shù)碼管位選/結(jié)束/*/*/dht11測溫度濕度模塊void dht11() ea=0;/關(guān)閉總中斷 dht=0;/單總線引腳，設(shè)為p1.2，主機發(fā)出開始信號 dht_data=0;/存放一個字節(jié)的數(shù)據(jù) for(i=0;i20;i+) delay(102);/大約1ms dht=1;/拉高并延時 while(dht);/開始信號 （等待主機發(fā)出的開始信號結(jié)束） while(!dht);/dht11輸出響應信號 while(dht);/dht11輸出響應信號延時 for(j=0;j5;j+) /五個字節(jié)（共四十位） for

17、(i=0;i8;i+) /每次八位（一個字節(jié)的數(shù)據(jù)） dht_data=dht_data1;/左移一位，最低位存儲dht11發(fā)來的數(shù)據(jù) while(!dht);/等待50us的低電平結(jié)束 delay(4);/延時大約40us if(dht=1) /判斷總線信號（發(fā)來的是否是邏輯高） dht_data=dht_data|0x01;/存儲dht11發(fā)來的一位數(shù)據(jù) while(dht);/等待低電平，等待下一位數(shù)據(jù)發(fā)送 else /總線信號為低電平（發(fā)來的是邏輯低） dht_data=dht_data|0x00;/存儲dht11發(fā)來的一位數(shù)據(jù) dht_tabj=dht_data;/存儲到數(shù)組中 de

18、lay(6);/ ea=1;/ t1=dht_tab0;/濕度整數(shù)部分 t2=dht_tab1;/濕度小數(shù)部分 t3=dht_tab2;/溫度整數(shù)部分 t4=dht_tab3;/溫度小數(shù)部分 t5=dht_tab4;/檢驗位 /結(jié)束/*/*/時鐘電路模塊模塊（使用定時器1，十六位定時器，50ms）void time_init() ea=0; p0=0xff; p1=0xff; p2=0xff; p3=0xff; tmod=0x15;/選擇定時計數(shù)器模式1工作方式 t0 t1工作于方式1th1=0x3c;/初值50ms tl1=0xb0;/初值tr1=1;/開t0定時器et1=1;/允許t0定時

19、器中斷 ea=0;/關(guān)閉總中斷void timer0(void)interrupt 3 ea=0; th1=0x3c;/初值50ms tl1=0xb0;/初值 t_count+; if(t_count=20) /是否到一秒 t_count=0; t_time+;/加一秒 if(t_time=43200)/是否到十二小時 t_hour+;/ if(t_hour=60)t_hour=0;/是否到一個月 t_time=0; ea=1;void time()/數(shù)碼管顯示時間 t1=t_time/3600;/時 t2=(t_time-t1*3600)/60;/分 t3=t_time%60;/ 秒 if(

20、t_hour%2)t1=t1+12;displayxx(tabt1/10,tabt1%10&0x7f,tabt2/10,tabt2%10&0x7f,tabt3/10,tabt3%10);/結(jié)束/*/*/矩陣鍵盤模塊void keyscan()/掃描鍵盤poe=0; pa=0;pb=0;pc=1;/選中緩沖器rdkey(74ls138)p0=0xff;p2=0xfe;/掃描0至8號鍵poe=1;/打開緩沖器if(p0!=0xff)/判斷1至8號鍵是否按下delay(10); if(p0!=0xff) key=p0; switch(key) case 0xfe:key_value=0;break;

21、 case 0xfd:key_value=1;break; case 0xfb:key_value=2;break; case 0xf7:key_value=3;break; case 0xef:key_value=4;break; case 0xdf:key_value=5;break; case 0xbf:key_value=6;break; case 0x7f:key_value=7;break; default:key_value=16; break;/出錯 poe=0;/關(guān)閉緩沖器rdkey(74ls138)/大ifp2=0xff;poe=0; pa=0;pb=0;pc=1;/選中緩

22、沖器rdkey(74ls138)p0=0xff;p2=0xfd;/掃描0至8號鍵poe=1;/打開緩沖器if(p0!=0xff)/判斷9至16號鍵是否按下delay(10); if(p0!=0xff) key=p0; switch(key) case 0xfe:key_value=8;break; case 0xfd:key_value=9;break; case 0xfb:key_value=10;break; case 0xf7:key_value=11;break; case 0xef:key_value=12;break; case 0xdf:key_value=13;break; c

23、ase 0xbf:key_value=14;break; case 0x7f:key_value=15;break; default:key_value=16; break;/出錯 poe=0;/關(guān)閉緩沖器rdkey(74ls138) / delay(3000); /延時50us/大ifp2=0xff;/結(jié)束/*/*/主函數(shù)/*void main() p0=0xff;p1=0xff;p2=0xff;p3=0xff; key_value=16;i=0;j=0;s=0;mod=0; time_init(); disp(); ea=1; s=0; while(1) keyscan(); if(key_value200) /大約1.2s測一次溫度 s=0; dht11(); mod+;/粗略修正dht11測溫度占用的時間 if(mod=50) /大約20ms t_time+; mod=0; s+; displayxx(tabt1/10,tabt1%10&0x7f,tabt2/10,tabt3/10,tabt3%10&0x7f,tabt4%10); /主程序結(jié)束/*(2) 程序流程圖六：總結(jié)和展望（1） 總結(jié)通過這次系統(tǒng)的設(shè)計和測試，我收獲頗多。首先，通過對該系統(tǒng)了解，收集資料，研究其可行性，前期做了很多準備工作，查看了很多資料