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：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重要實現(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)的分析和解決，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)報警功效，顯示部分采用LCD1602液晶顯示所測溫濕度值。系統(tǒng)電路簡樸、集成度高、工作穩(wěn)定、調試方便、檢測精度高，含有一定的實用價值。核心詞：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，可能使我們造成無法預計的經(jīng)濟損失。為確保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)的辦法過于粗糙，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度規(guī)定的庫房進行通風、去濕和降溫等工作。這種人工測試辦法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大?，F(xiàn)在，在低溫條件下(普通指100℃下列)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、操作簡樸、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，尚有電解質離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（運用感濕膜重量的變化來變化振蕩頻率）、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，濕敏元件要長久暴露在待測環(huán)境中，很容易被污染而影響其測量精度及長久穩(wěn)定性。1.2重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)，重要以廣泛應用的DHT11作為溫度和濕度的檢測，該儀器含有測量精度較高、硬件電路簡樸、并能較好的進行顯示，可測試不同環(huán)境溫濕度的特點。另外和控制電路相連，能夠進行加濕電路和除濕電路的控制，使溫度和濕度參數(shù)在預先設定的范疇內，不需要人的直接參加。單片機是系統(tǒng)的控制核心，因此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)以及功效的擴展有著很大的影響。本設計中，最后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)重要由以上元器件構成，通過硬件電路和軟件程序的設計，實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功效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重要實現(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)的分析和解決，并在LCD1602上顯示現(xiàn)在溫濕度。1、DHT11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)品含有極高的可靠性與卓越的長久穩(wěn)定性。傳感器涉及一種電阻式感濕元件和一種NTC測溫元件，并與一種高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品含有品質卓越、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解決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，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產(chǎn)品為4DHT11傳感器實物圖2、引腳闡明引腳號 引腳名稱 類型 引腳闡明1 VCC 電源 正電源輸入，3V-5.5VDC2 Dout 輸出 單總線，數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳3 NC 空 空腳，擴展未用4 GND 地 電源地3、電源引腳DHT11的供電電壓為 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）之間可增加一種100nF的電容，用以去耦濾波。4、串行接口(單線雙向)DATA用于微解決器與DHT11之間的通訊和同時,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間4ms左右,顧客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,顧客可選擇讀取部分數(shù)據(jù).從模式下,DHT11接受到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接受到主機發(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。1.4單片機STC89C52STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS八位微控制器，含有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，使用ATMEL公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51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，擁有機靈的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、重要特性以下：1.增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期能夠任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80512.工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機）/3.8V～2.0V（3V單片機）3.工作頻率范疇：0～40MHz，相稱于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHz4.顧客應用程序空間為8K字節(jié)5.片上集成512字節(jié)RAM6.通用I/O口（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）直接下載顧客程序，數(shù)秒即可完畢8.含有EEPROM功效9. 含有看門狗功效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，PowerDown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），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART13. 工作溫度范疇：-40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃14. PDIP封裝2、STC89C52RC單片機的工作模式掉電模式：典型功耗<0.1μA,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，合用于水表、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（P0.0～P0.7，39～32引腳）：P0口是一種漏極開路的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，能夠作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也能夠提供低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FlashROM編程時，P0端口接受指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，規(guī)定外接上拉電阻。P1端口（P1.0～P1.7，1～8引腳）：P1口是一種帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅動（吸取或者輸出電流方式）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，由于有內部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一種電流。另外，P1.0和P1.1還能夠作為定時器/計數(shù)器2的外部技術輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。P2端口（P2.0～P2.7，21～28引腳）：P2口是一種帶內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器能夠驅動（吸取或輸出電流方式）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，由于有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一種電流。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@DPTR”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@R1”指令）時，P2口引腳上的內容（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變化。在對FlashROM編程和程序校驗期間，P2也接受高位地址和某些控制信號。P3端口（P3.0～P3.7，10～17引腳）：P3是一種帶內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅動（吸取或輸出電流方式）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，由于有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一種電流。在對FlashROM編程或程序校驗時，P3還接受某些控制信號。RST（9引腳）：復位輸入。當輸入持續(xù)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完畢單片機的復位初始化操作。看門狗計時完畢后，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位能夠使此功效無效。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。在普通狀況下，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“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或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）的設立對微控制器處在外部執(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AT89C51RC從外部程序存儲器執(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將內部鎖定位RESET。為了執(zhí)行內部程序指令，EA應當接VCC。在Flash編程期間，EA也接受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STC89C52內部有一種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。時鐘能夠由內部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。以下：2.2、復位電路RST引腳是單片機復位端，高電頻有效。在引腳端輸入最少持續(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引腳之間接一種10KΩ的下拉電阻，與VCC引腳之間接一種約10μF的電解電容，即可確保上電自動復位。以下：2.2、顯示模塊LCD1602引腳功效圖：2.3、傳感器模塊第3章總結回憶起本次單片機課程設計，我仍感慨頗多，從理論到實踐，在靠近二星期的日子里，能夠說得是苦多于甜，但是能夠學到諸多諸多的的東西，同時不僅能夠鞏固了以前所學過的知識，并且學到了諸多在課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，才干真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中碰到問題，能夠說得是困難重重，難免會碰到過多種各樣的問題。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)了自己的局限性之處，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，造成推遲了對硬件功效的檢測，最后在指導老師的耐心指導下完畢全部功效檢測，兩位老師的耐心指導，使我意識到專業(yè)知識的重要性，后來會更加努力！第4章程序：/***********************lcd1602.h***************************/U8codetable2[]="wendushidu";U8codetable3[]="..";sbitRS=P2^6;sbitRW=P2^5;sbitE=P2^7;voidwrite_com(U8com){E=0;RS=0;RW=0;Delay(5);E=1;P0=com;E=0;}voidwrite_date(U8date){E=0;RS=1;RW=0;Delay(5);E=1;P0=date;E=0;P0=0; }voidinit(){ U8num;Delay(15);write_com(0x38);write_com(0x38);write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);for(num=0;num<15;num++){write_date(table2[num]);Delay(1);}write_com(0x80+0x40);for(num=0;num<15;num++){write_date(table3[num]);Delay(1);}}voidwrite_dht11(U8add,U8date){U8shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+0x40+add);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge);}/***********************dht11.h***************************/typedefunsignedcharU8;typedefunsignedintU16;sbitP1_0=P2^0;U8U8FLAG,k;U8U8temp;U8U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;U8U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;U8U8comdata;voidDelay(U16z){U8x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}voiddelay_10us(){U8i;i--;i--;i--;i--;i--;i--;}voidCOM(void)//數(shù)據(jù)01確認{U8i;for(i=0;i<8;i++){U8FLAG=2;while((!P1_0)&&U8FLAG++);//1bit與否結束delay_10us();delay_10us();delay_10us();U8temp=0;//26us~28us表達為0if(P1_0)U8temp=1;// 超出28us仍然為高電平表達為1U8FLAG=2;while((P1_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;}}voidRH(void)//-----濕溫度讀取子程序------------{P1_0=0;Delay(34);//主機拉低高于18msP1_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if(!P1_0)//判斷從機與否有低電平響應信號如不響應則跳出，響應則向下運行{ U8FLAG=2; while((!P1_0)&&U8FLAG++);//判斷從機與否發(fā)出80us的低電平響應信號與否結束 U8FLAG=2; while((P1_0)&&U8FLAG++);//判斷從機與否發(fā)出80us的高電平，如發(fā)出則進入數(shù)據(jù)接受狀態(tài) COM();//數(shù)據(jù)接受狀態(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();U8T_data_L_temp=U8comdata;//溫度小數(shù)8位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)校驗對的執(zhí)行 { U8RH_data_H=U8RH_data_H_temp; U8RH_data_L=U8RH_data_L_temp; U8T_data_H=