利用DHT11測(cè)溫度濕度實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、微電子工藝實(shí)驗(yàn) 題 目 氣壓溫度測(cè)量系統(tǒng) 學(xué)生姓名 洪 強(qiáng) 學(xué) 號(hào) 20121321027 學(xué) 院 電子與信息工程學(xué)院專 業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師 曹鴻霞二一 五 年 十一 月 二十二 日目錄目錄11 系統(tǒng)描述11.1 課程設(shè)計(jì)題目21.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案介紹21.3 方案論證32 硬件電路設(shè)計(jì)32.1 LCD1602液晶顯示模塊32.1.1 LCD1602原理圖及引腳說明42.1.2 LCD1602操作時(shí)序52.2 AT89C52單片機(jī)62.3DHT11傳感器模塊72.3.1 DHT11原理圖及引腳說明72.3.2 DHT11數(shù)據(jù)幀82.3.3 DHT11電氣特性82.3.4 DHT11操作

2、時(shí)序92.4蜂鳴器模塊102.5DHT11溫濕度檢測(cè)設(shè)計(jì)圖113 軟件程序設(shè)計(jì)113.1 程序流程圖113.2程序設(shè)計(jì)123.2.1主程序123.2.2 LCD顯示程序133.2.3蜂鳴器程序204 實(shí)驗(yàn)結(jié)果215 實(shí)驗(yàn)總結(jié)22參考文獻(xiàn)22測(cè)量氣壓溫度測(cè)量系統(tǒng) 洪強(qiáng)南京信息工程大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)，南京 210044摘要本實(shí)驗(yàn)基于使用STC89C52單片機(jī)、DHT11傳感器模塊、1602液晶顯示屏模塊以及報(bào)警模塊。簡(jiǎn)單明了的實(shí)現(xiàn)的可提要求。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器把采集到的溫濕度數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)。經(jīng)過單片機(jī)的處理。準(zhǔn)確的顯示到液晶屏上。并對(duì)溫濕度設(shè)置上下限。越限報(bào)警。) 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)DHT11

3、傳感器1602液晶顯示屏STC89C52報(bào)警1 系統(tǒng)描述1.1 課程設(shè)計(jì)題目 溫度測(cè)量及顯示要求： 基于52系列單片機(jī)平臺(tái)和DHT11溫濕度傳感器完成溫濕度的測(cè)量; 溫度測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示，可以用LCD1602顯示; 對(duì)溫濕度設(shè)置上下限，超過限度報(bào)警1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案介紹電路總體上分為溫濕度采集部分、中央處理器、顯示模塊以及報(bào)警模塊部分。以STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)作為核心控制電路，控制DHT11傳感器采集的溫濕度的轉(zhuǎn)換，控制1602液晶屏的顯示，以及蜂鳴器的報(bào)警。具體顯示內(nèi)容及方式由軟件來完成。采集溫濕度方面由DHT11傳感器來完成，它是一個(gè)數(shù)字溫濕度傳感器、內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換，可以直接與單片機(jī)

4、相連接。而1602液晶屏是插針式，也可以直接與單片機(jī)相連接。因此不需要手動(dòng)焊接等復(fù)雜的過程。具體步驟是：按照原理圖將傳感器、1602液晶顯示屏分別接入單片機(jī)。通過DHT11傳感器采集當(dāng)前的溫濕度值、再經(jīng)單片機(jī)，將處理后的數(shù)據(jù)傳送到液晶屏上顯示出來。并且接入蜂鳴器。設(shè)置溫度的上下限值。（如圖一）P2.0 STC89C52主控模塊P2.2P2.4 P0.7DHT11傳感器模塊1602字符液晶模塊報(bào)警模塊傳感器與之相連1602字符液晶與之相連圖1 系統(tǒng)框圖1.3 方案論證方案一：選用DS18B20溫度傳感器作為溫度檢測(cè)模塊。DS18B20是一線式數(shù)字溫度傳感器。具有獨(dú)特的單線式接口方式。測(cè)量范圍在5

5、5125，1085，誤差范圍在-+0.5。最高精度可達(dá)0.0625。HS1101是電容式濕度傳感器?？蓽y(cè)量相對(duì)濕度范圍在0%100%RH。誤差為-+2%RH。方案二： 選用DHT11作為設(shè)計(jì)的溫濕度檢測(cè)模塊。DHT11是一款集成型的數(shù)字溫濕度一體傳感器。 它應(yīng)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(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)量范圍20%90%RH，050。測(cè)溫精度為-+2，測(cè)濕精度為-+5%RH。完全符合本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。比

6、較以上兩種方案，雖然第一種方案在測(cè)量的精度方面比第二種更高，但是第二中方案的電路、軟件設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，在功耗、范圍等方面達(dá)到要求，故本設(shè)計(jì)采用方案二。2 硬件電路設(shè)計(jì)2.1 LCD1602液晶顯示模塊LCD1602液晶顯示器是以點(diǎn)陣形式來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)和漢字的顯示模塊，顯示內(nèi)容范圍為16*2，即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符（即8個(gè)漢字）。2.1.1 LCD1602原理圖及引腳說明如下圖2即為系統(tǒng)板中LCD1602的原理圖：圖2 LCD1602原理圖該LCD1602采用16引腳，通過VL口電壓來控制背光大小，液晶的各個(gè)引腳說明如表3所示： 表3 LCD1602引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引

7、腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極具體功能如下：第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和

8、R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。2.1.2 LCD1602操作時(shí)序 LCD1602的讀寫操作時(shí)序如下圖4和圖5所示：圖4 讀操作時(shí)序 圖5 寫操作時(shí)序2.2 AT89C52單片機(jī)AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在線系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51

9、產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(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，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，

10、RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。下圖為52單片機(jī)最小系統(tǒng)圖圖6 最小系統(tǒng)圖2.3DHT11傳感器模塊 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。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。2.3.1 DHT11原理圖及引腳說明 DHT11傳感器原理圖如下7所示： 圖7DHT11傳感器原理圖 單片機(jī)的P2.0口用來發(fā)收串行數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)口。連接傳感器的Pin2（單總線，串行數(shù)據(jù)）。由于測(cè)量范圍電路小于20米，

11、建議加一個(gè)5K的上拉電阻，因此在傳感器的Pin2口與電源之間連接一個(gè)5K電阻。而傳感器的電源端口Pin1和Pin4分別接單片機(jī)的VDD和GND端。傳感器的第三腳懸浮放置。DHT11傳感器原件的電路原理圖如下8所示：圖8 DHT11電路原理圖 具體引腳如下Pin1：(VDD)，電源引腳，供電電壓為35.5V。Pin2：（DATA），串行數(shù)據(jù)，單總線。Pin3:（NC），空腳，請(qǐng)懸浮。Pin4（VDD），接地端，電源負(fù)極。建議連接線長(zhǎng)度短于20米時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。2.3.2 DHT11數(shù)據(jù)幀DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用單總線

12、數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)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(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,現(xiàn)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)數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)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。2.3.3 DHT11電氣特性電氣特性：VDD=5V，T = 25，除非特殊標(biāo)注（采樣周期間隔不得低于1秒鐘）表8 DHT11的電氣特性參數(shù)條件Mintypmax單位供電DC355.5V供電電流測(cè)量

13、0.52.5mA平均0.21mA待機(jī)100150uA采樣周期秒1次2.3.4 DHT11操作時(shí)序用戶MCU發(fā)送一次開始信號(hào)后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下,DHT11接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào),DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。圖9 通訊圖總線空閑狀態(tài)為高電平,主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng),主機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)。DHT11接收到主機(jī)的開始信號(hào)后,等待主機(jī)開

14、始信號(hào)結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號(hào).主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)結(jié)束后,延時(shí)等待20-40us后, 讀取DHT11的響應(yīng)信號(hào),主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)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10 通訊圖總線為低電平,說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后,再把總線拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始,高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平,則DHT11沒有響應(yīng),請(qǐng)檢查線路是否連接正常.當(dāng)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(jìn)入空閑狀態(tài)。數(shù)字0信號(hào)表示方法如

15、下圖12所示： 圖11 數(shù)字信號(hào)0表示數(shù)字1信號(hào)表示方法如下圖13所示圖12 數(shù)字1信號(hào)表示2.4蜂鳴器模塊蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器。采用直流電壓供電，主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。圖13蜂鳴器工作原理圖2.5DHT11溫濕度檢測(cè)設(shè)計(jì)圖圖14 DHT11溫濕度檢測(cè)設(shè)計(jì)圖3 軟件程序設(shè)計(jì)3.1 程序流程圖開始初始化延時(shí)溫濕度測(cè)量1602顯示數(shù)據(jù)判斷溫度溫度低于a高于b蜂鳴器鈴響蜂鳴器鈴響結(jié)束圖 16主程序流程圖3.2程序設(shè)計(jì)3.2.1主程序#include #include #includ

16、e typedef unsigned char U8; /* defined for unsigned 8-bits integer variable 無符號(hào)8位整型變量 */typedef unsigned int U16; /* defined for unsigned 16-bits integer variable 無符號(hào)16位整型變量 */#define lcd_H#include #define HIGH 1#define LOW 0#define TRUE 1#define FALSE 0#define ZERO 0#define MSB 0x80#define LSB 0x01

17、3.2.2 LCD顯示程序 #define LINE1 0#define LINE2 1#define LINE1_HEAD 0x80#define LINE2_HEAD 0xC0#define DATA_MODE 0x38#define OPEN_SCREEN 0x0C#define DISPLAY_ADDRESS 0x80#define CLEARSCREEN LCD_en_com(0x01)#define LCDIO P1sbit LCD1602_RS = P24; /定義端口 sbit LCD1602_RW = P23;sbit LCD1602_EN = P22;/-/-IO口定義區(qū)-

18、/-/sbit P2_0 = P20 ;sbit SPK=P07;int t1,t2,ss;/-/-定義區(qū)-/-/U8 U8FLAG;U8 U8count,U8temp;U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;U8 U8comdata;unsigned char str1=s,h,i,d,u,:;unsigned char str2=w,e,n

19、,d,u,:;LCD_init(); void Delay(U16 j) U8 i; for(;j0;j-) for(i=0;i27;i+); void Delay_10us(void) U8 i; i-; i-; i-; i-; i-; i-; void COM(void) U8 i; for(i=0;i8;i+) U8FLAG=2; while(!P2_0)&U8FLAG+);Delay_10us(); Delay_10us();Delay_10us(); U8temp=0; if(P2_0)U8temp=1; U8FLAG=2; while(P2_0)&U8FLAG+); /超時(shí)則跳出for循環(huán) if(U8FLAG=1)break; /判斷數(shù)據(jù)位是0還是1 / 如果高電平高過預(yù)定0高電平