DHT11溫濕度傳感器

1、DHT11溫濕度傳感器基于單片機的 DHT11溫濕度傳感器設計姓名：史延林 指導老師：黃智偉 學院：電氣工程學院 學號： 20094470321摘要：溫濕度是生活生產(chǎn)中的重要的參數(shù)。 本設計為基于單片機的溫濕度檢測與控制 系統(tǒng)，采用模塊化、層次化設計。用新型的智能溫濕度傳感器 DHT11主要實現(xiàn)對溫 度、濕度的檢測，將溫度濕度信號通過傳感器進行信號的采集并轉換成數(shù)字信號，再運用單片機 STC89C52進行數(shù)據(jù)的分析和處理，為顯示和報警電路提供信號，實現(xiàn)對溫濕度的控制報警。報警系統(tǒng)根據(jù)設定報警的上下限值實現(xiàn)報警功能，顯示部分 采用LCD1602液晶顯示所測溫濕度值。系統(tǒng)電路簡單、集成度高、工作穩(wěn)

2、定、調試 方便、檢測精度高，具有一定的實用價值。關鍵詞 ：單片機； DHT11溫濕度傳感器； LCD1602顯示 第一章：課程構思1.1 課題背景溫濕度的檢測與控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較典型的應用之一， 隨著傳感器在生 產(chǎn)和生活中的更加廣泛的應用。在生產(chǎn)中，溫濕度的高低對產(chǎn)品的質量影響很大。 由于溫濕度的檢測控制不當，可能使我們導致無法估計的經(jīng)濟損失。為保證日常工 作的順利進行，首要問題是加強生產(chǎn)車間內溫度與濕度的監(jiān)測工作，但傳統(tǒng)的方法 過于粗糙，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。目

3、前，在低溫條件下 （通常指100以下 ） ，溫濕度的測量已經(jīng)相對成熟。 利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)對溫度的測試與控制得到更快的開發(fā)。 但人 們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、學習、生活提供更好的更方便的 設施就需要從數(shù)字單片機技術入手，一切向著數(shù)字化，智能化控制方向發(fā)展。對于國內外對溫濕度檢測的研究， 從復雜模擬量檢測到現(xiàn)在的數(shù)字智能化檢測 越發(fā)的成熟，隨著科技的進步，現(xiàn)在的對于溫濕度研究，檢測系統(tǒng)向著智能化、小 型化、低功耗的方向發(fā)展。在發(fā)展過程中，以單片機為核心的溫濕度控制系統(tǒng)發(fā)展 為體積小、操作簡單、量程寬、性能穩(wěn)定、測量精度高，等諸多優(yōu)點在生產(chǎn)生活的 各個方面實現(xiàn)著至

4、關重要的作用。溫濕度傳感器除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質離子型濕敏元件、 重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率）、光強型濕敏元件、聲 表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測環(huán)境濕度時，濕敏元 件要長期暴露在待測環(huán)境中，很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。 1.2主要內容本文設計的是基于單片機 STC89C52的溫濕度檢測和控制系統(tǒng)， 主要以廣泛應用的DHT11作為溫度和濕度的檢測，該儀器具有測量精度較高、硬件電路簡單、并能 很好的進行顯示，可測試不同環(huán)境溫濕度的特點。另外和控制電路相連，可以進行 加濕電路和除濕電路的控制，使溫度和濕度參數(shù)在預先設定

5、的范圍內，不需要人的 直接參與。單片機是系統(tǒng)的控制核心，所以單片機的性能關系到整個系統(tǒng)的好壞。因此單 片機的選擇，對所設計系統(tǒng)的實現(xiàn)以及功能的擴展有著很大的影響。本設計中，最 終選用的集成溫度傳感器 DHT11，采集到的溫濕度信號送至單片機，實現(xiàn)溫濕度的 顯示與控制。系統(tǒng)主要由以上元器件組成，通過硬件電路和軟件程序的設計，實現(xiàn)系統(tǒng)的基 本功能1.3 系統(tǒng)總體方案設計用新型的智能集成溫溫度傳感器 DHT11主要實現(xiàn)檢測溫度、濕度的檢測，將溫 度濕度信號通過傳感器進行信號的采集并轉換成數(shù)字信號， 再運用單片機 STC89C52 進行數(shù)據(jù)的分析和處理，并在 LCD1602上顯示當前溫濕度。1、DHT

6、11產(chǎn)品概述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)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術， 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。校 準系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調 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

7、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。2、3、DHT11傳感器實物圖引腳說明號 引腳名稱類型引腳說明VCC電源正電源輸入， 3V-5.5V DCDout輸出單總線，數(shù)據(jù)輸入 / 輸出引腳NC空空腳，擴展未用GND地電源地電源引腳3 5.5V 。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

8、右 , 用戶 MCU發(fā)送一次開始信號后 ,DHT11從低功耗模式轉換到高速模 式,等待主機開始信號結束后 ,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不會主動進行溫濕度采集 . 采 集數(shù)據(jù)后轉換到低速模式。1234DHT11的供電電壓為1.4 單片機 STC89C52STC89C5是2 一種低功耗、 高性能 CMO八S位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器，使用 ATME公L 司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80

9、C51產(chǎn)品指令和 引腳完全兼容。片上Flash允許ROM在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 在單芯片上， 擁有靈巧的 8位CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash ，使其為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供靈 活的解決方案。1、主要特性如下：1.增強型 8051單片機， 6時鐘/機器周期和 12時鐘/ 機器周期可以任意選擇，指 令代碼完全兼容傳統(tǒng) 80512.工作電壓：5.5V3.3V（5V單片機）/3.8V 2.0V（3V單片機）3.工作頻率范圍： 040MHz，相當于普通 8051的080MHz，實際工作頻率可達 48MHz4.用戶應用程序空間為 8K字節(jié)5.片上集成 512字節(jié)RAM6.通用I/O 口（

10、32個），復位后為： P1/P2/P3/P4是準雙向口 /弱上拉， P0口是 漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉 電阻7.ISP （在系統(tǒng)可編程） /IAP （在應用可編程），無需專用編程器，無需專用 仿真器，可通過串口（ RxD/P3.0,TxD/P3.1 ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成8.具有EEPRO功M能9.具有看門狗功能10.共3個16位定時器 /計數(shù)器。即定時器 T0、T1、T211.外部中斷 4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒12.通用異步串行口（ UART），還可用定時器軟

11、件實現(xiàn)多個 UART13.工作溫度范圍： -40 +85（工業(yè)級） /0 75（商業(yè)級）14.PDIP封裝2、 STC89C52RC單片機的工作模式掉電模式：典型功耗 0.1 A,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)原程序 空閑模式：典型功耗 2mA正常工作模式：典型功耗 4Ma 7mA 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設備如圖芯片引腳圖VCC：電源Vss：地P0端口（P0.0P0.7，3932引腳）：P0口是一個漏極開路的 8位雙向 I/O 口。 作為輸出端口，每個引腳能驅動 8個TTL負載，對端口 P0寫入“ 1”時，可以作為高 阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存

12、儲器時， P0口也可以提供低 8位地址和 8位數(shù)據(jù) 的復用總線。此時， P0口內部上拉電阻有效。在 Flash ROM編程時， P0端口接收指 令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。P1端口（P1.0P1.7，18引腳）：P1口是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。 P1的輸出緩沖器可驅動（吸收或者輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入 1時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時，因為有內部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。此外， P1.0和P1.1還可以作為定時器 /計數(shù)器 2的外部技術輸入（ P1.0/

13、T2 ）和 定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（ P1.1/T2EX）。P2端口（ P2.0 P2.7 ，2128引腳）： P2口是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 端口。 P2的輸出緩沖器可以驅動（吸收或輸出電流方式） 4個 TTL輸入。對端口 寫入 1時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。P2作為輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻， 那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器和 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“ MOVX DPT”R 指令）時，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器 （如執(zhí)行“ MOVX R”1 指令）時， P2口引腳上的

14、內容（就是專用寄存器（ SFR）區(qū)中的 P2寄存器的內容）， 在整個訪問期間不會改變。在對Flash ROM編程和程序校驗期間， P2也接收高位地址和一些控制信號。P3端口（ P3.0 P3.7 ，1017引腳）： P3是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 端口。 P3的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式） 4個TTL輸入。對端口寫入 1 時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3做輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流。在對Flash ROM編程或程序校驗時， P3還接收一些控制信號RST（9引腳）：復位輸入。當輸入連續(xù)兩個機器周

15、期以上高電平時為有效，用 來完成單片機的復位初始化操作。看門狗計時完成后，RST引腳輸出 96個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO位可以使此功能無效。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復位高電平有效。ALE/PROG（ 30引腳）：地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時， 鎖存低 8位地址的輸出脈沖。在 Flash 編程時，此引腳也用作編程輸入脈沖。在一般情況下， ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定 時器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址位 8EH的SFR的第0位置“

16、 1”， ALE操作將無效。這一位 置“1”， ALE僅在執(zhí)行 MOV或X MOV指令時有效。否則， ALE將被微弱拉高。這個 ALE 使能標志位（地址位 8EH的 SFR的第0位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無 效。PSEN（29引腳）：外部程序存儲器選通信號是外部程序存儲器選通信號。當AT89C51R從C 外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活兩次， 而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。EA/VPP（31引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H到FFFFH的 外部程序存儲器讀取指令， EA必須接 GND。注意加密方式 1時，EA 將

17、內部鎖定位 RESET。為了執(zhí)行內部程序指令， EA 應該接 VCC。在Flash 編程期間， EA 也接收 12 伏VPP電壓。XTAL1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2（ 18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。第2章 系統(tǒng)的硬件設計和連接2.1 、時鐘電路STC89C5內2 部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。如下：2.2 、復位電路RST引腳是單片機復位端，高電頻有效。在引腳端輸入至少連續(xù)兩個單片機周期的高電頻，單片機復位。使用時，在引腳與VSS引腳之間接一

18、個 10K的下拉電阻，與VCC引腳之間接一個約 10F的電解電容， 即可保證上電自動復位。 如下：2.2 、顯示模塊LCD1602引腳功能圖：2.3 、傳感器模塊lcd1602.h第3章 總結回顧起此次單片機課程設計，我仍感慨頗多，從理論到實踐，在接近二星期的 日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏 固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次 課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的， 只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服 務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的

19、能力。在設計的過程中遇到問題， 可以說得是困難重重， 難免會遇到過各種各樣的問題。 首先，說說焊接的美觀程度， 這是我所驕傲的，我焊接的很美觀、明了。但在設計的過程中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足 之處，對以前所學過的知識理解得不夠深，把硬件焊接出來后，由于編程不熟，導 致推遲了對硬件功能的檢測，最終在指導老師的耐心指導下完成所有功能檢測，兩 位老師的耐心指導，使我意識到專業(yè)知識的重要性，以后會更加努力！第4章程序：U8 code table2= wendu shidu U8 code table3=sbit RS=P26; sbit RW=P25;sbit E=P27;void write_com(U8

20、 com) E=0;RS=0;RW=0;Delay(5);E=1;P0=com;E=0;void write_date(U8 date)E=0;RS=1;RW=0;Delay(5);E=1;P0=date;E=0;P0=0;void init()U8 num;Delay(15);write_com(0 x38);write_com(0 x38);write_com(0 x38);write_com(0 x0c);write_com(0 x06);write_com(0 x01);for(num=0;num15;num+)write_date(table2num);Delay(1);write_

21、com(0 x80+0 x40);for(num=0;num0;x-)for(y=110;y0;y-);void delay_10us()U8 i;i-;i-;i-;i-;i-;i-;void COM(void) / 數(shù)據(jù)0 1 確認 U8 i; for(i=0;i8;i+) U8FLAG=2;while(!P1_0)&U8FLAG+); /1bit 是否結束 delay_10us();delay_10us();delay_10us();U8temp=0;/ 26us28us表示為 0if(P1_0)U8temp=1; /超過28us依然為高電平 表示為 1U8FLAG=2;while(P1_

22、0)&U8FLAG+);if(U8FLAG=1)break;/U8FLAG 溢出超時則跳出 for 循環(huán) / 判斷數(shù)據(jù)位是 0還是 1/ 如果高電平高過預定 0 高電平值則數(shù)據(jù)位為 1U8comdata=1;U8comdata|=U8temp;void RH(void) / 濕溫度讀取子程序 -P1_0=0;if(!P1_0)/判斷從機是否有低電平響應信號如不響應則跳出，響應則向P1_0=1;/ 總線由上拉電阻拉高 主機延時 20usdelay_10us();delay_10us();delay_10us();delay_10us();P1_0=1;/ 主機設為輸入 判斷從機響應信號下運行U8

23、FLAG=2;while(!P1_0)&U8FLAG+);/ 判斷從機是否發(fā)出 80us 的低電平響應號是否結束U8FLAG=2;while(P1_0)&U8FLAG+);/ 判斷從機是否發(fā)出 80us 的高電平， 如發(fā)出則進入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)COM();/ 數(shù)據(jù)接收狀態(tài)U8RH_data_H_temp=U8comdata; / 濕度整數(shù) 8位COM();U8RH_data_L_temp=U8comdata; / 濕度小數(shù) 8位COM();U8T_data_H_temp=U8comdata; / 溫度整數(shù) 8位COM();Delay(34); /主機拉低高于 18msU8T_data_L_temp=U8comdata; / 溫度小數(shù) 8位main.c*COM();U8checkdata_temp=U8comdata; / 校驗位P1_0=1;U8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_data_L_temp+U8RH_data_H_temp+U8RH_data_L_temp);if(U8temp=U8checkdata_temp) /數(shù)據(jù)校驗 正確執(zhí)行U8RH_data_H=U