接口與程序課程設(shè)計(jì)Arduino

1、接口與控制課程設(shè)計(jì)基于Arduino的溫濕度測(cè)量?jī)x 指導(dǎo)教師： 紀(jì)建偉 付立思 班級(jí)： 14級(jí)農(nóng)業(yè)電氣化一班 組員： 劉曉旭 徐梓桐 楊康佳信息與電氣工程學(xué)院2016年12月 目錄摘要1第一章 課程設(shè)計(jì)的基本思路2第二章 單元模塊設(shè)計(jì)信息22.1面包板22.2杜邦線32.3 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器模塊42.4電位器62.5 1602lcd字符型液晶顯示器62.6 Arduino Uno r3 微處理器72.7色環(huán)電阻82.8 9v電源82.9 LCD引腳接線1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：8第三章 設(shè)計(jì)程序及注釋10第四章 設(shè)計(jì)實(shí)物圖及成果展示15第五章 總結(jié)16 5.1本次設(shè)計(jì)進(jìn)程中

2、遇到的問題及解決方法16 5.2本次設(shè)計(jì)的心得體會(huì)16摘要 本次設(shè)計(jì)是基于Arduino Uno r3為控制核心，結(jié)合dht11數(shù)字溫濕度傳感器模塊、1602LCD字符型液晶顯示器的溫濕度測(cè)量?jī)x。該系統(tǒng)用于檢測(cè)空氣中的溫濕度并傳遞到LCD顯示器上。其量程溫度為050，量程濕度為20-90%RH。關(guān)鍵詞：Arduino 溫濕度測(cè)量 LCD第一章 課程設(shè)計(jì)的基本思路本次設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中的溫濕度測(cè)量，我們計(jì)劃選用以Arduino為核心，其他模塊為基礎(chǔ)，以積木式的方法搭建出整個(gè)硬件系統(tǒng)。為此我們先學(xué)習(xí)了Arduino控制板上各引腳的功能及用途，再學(xué)習(xí)溫濕度傳感器和arduino之間信息傳遞的方式，發(fā)

3、現(xiàn)dht11輸出的是數(shù)字信號(hào)，Arduino可直接通過(guò)數(shù)字引腳采集傳感器輸出的溫濕度數(shù)據(jù)。最后，我們學(xué)習(xí)LCD各引腳功能，以實(shí)現(xiàn)Arduino采集的溫濕度數(shù)據(jù)信息的顯示。第二章 單元模塊設(shè)計(jì)信息 2.1面包板 面包板是由于板子上有很多小插孔，專為電子電路的無(wú)焊接實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)制造的。由于各種電子元器件可根據(jù)需要隨意插入或拔出，免去了焊接，節(jié)省了電路的組裝時(shí)間，而且元件可以重復(fù)使用，所以非常適合電子電路的組裝、調(diào)試和訓(xùn)練。 面包板的得名可以追溯到真空管電路的年代，當(dāng)時(shí)的電路元器件大都體積較大， 人們通常通過(guò)螺絲和釘子將他們固定在一塊切面包用的木板上進(jìn)行連接，后來(lái)電路元器件體積越來(lái)越小，但面包板的名稱沿

4、用了下來(lái)。面包板就是有母板作為底座，并且電源接入有專用接線柱，甚至有些能夠進(jìn)行高壓實(shí)驗(yàn)的還有地線接線柱的面包實(shí)驗(yàn)板。這種板子使用起來(lái)比較方便，就是把電源直接接入接線柱，然后單面包板插入元件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（插元件的過(guò)程中要斷開電源）遇到多于5個(gè)元件或一組插孔插不下時(shí)，就需要用面包板連接線（也叫面包線，見參考資料）把多組插孔連接起來(lái)。2.2杜邦線 是美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)的有特殊效用的縫紉線。 電子行業(yè)杜邦線可用于實(shí)驗(yàn)板的引腳擴(kuò)展，增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等。可以非常牢靠地和插針連接，無(wú)需焊接，可以快速進(jìn)行電路試驗(yàn)。 2.3 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器模塊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

5、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，成本低、相對(duì)濕度和溫度測(cè)量、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、超長(zhǎng)的信號(hào)傳輸距離、數(shù)字信號(hào)輸出、精確校準(zhǔn)。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?？捎糜谂照{(diào)、除濕器、測(cè)試及檢測(cè)設(shè)備、消費(fèi)品、汽車、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)記錄器、氣象站、家電、濕度調(diào)節(jié)器、醫(yī)療、其他相關(guān)濕度檢測(cè)控制。 產(chǎn)品參數(shù)： 相對(duì)濕度分辨率：16Bit 重 復(fù) 性：±1%RH 精    度：25    ±5%RH

6、 互 換 性：可完全互換 響應(yīng)時(shí)間：1/e(63%)25    6s 1m/s空氣  6s 遲    滯：<±0.3%RH 長(zhǎng)期穩(wěn)定性：<±0.5%RH/yr   溫度分辨率：16Bit 重 復(fù) 性：±0.2 量程范圍：25    ±2 響應(yīng)時(shí)間：1/e(63%)   10S   電氣特性供電：DC 3.55.5V 供電電流：測(cè)量0.3mA  待機(jī) 60A 采樣周期：次  大于2秒 &

7、#160; 引腳說(shuō)明 1、VDD  供電3.55.5V DC 2、DATA 串行數(shù)據(jù)，單總線 3、NC  空腳 4、GND  接地，電源負(fù)極    本公司生產(chǎn)的濕敏電阻濕度傳感器器是采用有機(jī)高分子材料的一種新型的濕度敏感元件，具有感濕范圍寬，響應(yīng)迅速，抗污染能力強(qiáng)，無(wú)需加熱清洗及長(zhǎng)期使用性能穩(wěn)定可靠等諸多特點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)中，采用的是dht11數(shù)字溫濕度傳感器模塊，可以直插直用。 2.4電位器電位器是具有三個(gè)引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)節(jié)的電阻元件。電位器通常由電阻體和可移動(dòng)的電刷組成。當(dāng)電刷沿電阻體移動(dòng)時(shí)，在輸出端即獲得與位移量成一定關(guān)系的電阻

8、值或電壓。電位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可視作一可變電阻器，由于它在電路中的作用是獲得與輸入電壓（外加電壓）成一定關(guān)系得輸出電壓，因此稱之為電位器。2.5 1602lcd字符型液晶顯示器1602是字符型液晶，它是16*2的顯示的。每個(gè)字符由5乘7的點(diǎn)陣組成。1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來(lái)的2條線是背光電源線。引腳說(shuō)明：VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。 2.6 Arduino Uno r3 微處理器 Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺(tái)。包含硬件（各種型號(hào)的Arduino板）和

9、軟件（Arduino IDE)。由一個(gè)歐洲開發(fā)團(tuán)隊(duì)于2005年冬季開發(fā)。其成員包括Massimo Banzi、David Cuartielles、Tom Igoe、Gianluca Martino、David Mellis和Nicholas Zambetti。 它構(gòu)建于開放原始碼simple I/O介面版，并且具有使用類似Java、C語(yǔ)言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境。主要包含兩個(gè)主要的部分：硬件部分是可以用來(lái)做電路連接的Arduino電路板；另外一個(gè)則是Arduino IDE，你的計(jì)算機(jī)中

10、的程序開發(fā)環(huán)境。你只要在IDE中編寫程序代碼，將程序上傳到Arduino電路板后，程序便會(huì)告訴Arduino電路板要做些什么了。Arduino能通過(guò)各種各樣的傳感器來(lái)感知環(huán)境，通過(guò)控制燈光、馬達(dá)和其他的裝置來(lái)反饋、影響環(huán)境。板子上的微控制器可以通過(guò)Arduino的編程語(yǔ)言來(lái)編寫程序，編譯成二進(jìn)制文件，燒錄進(jìn)微控制器。對(duì)Arduino的編程是利用 Arduino編程語(yǔ)言 (基于 Wiring)和Arduino開發(fā)環(huán)境(基于 Processing)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。基于Arduino的項(xiàng)目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上運(yùn)行的軟

11、件，他們之間進(jìn)行通信 (比如 Flash, Processing, MaxMSP)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2.7色環(huán)電阻色環(huán)電阻，是在電阻封裝上（即電阻表面）涂上一定顏色的色環(huán)，來(lái)代表這個(gè)電阻的阻值。2.8 9v電源2.9 LCD引腳接線1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳：VSS為電源地第2腳：VCC接5V電源正極第3腳：V0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，接地電源時(shí)對(duì)比度最高(對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)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1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為

12、讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平(1)時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。LCD引腳Arduino引腳編號(hào)RS4號(hào)引腳EN5號(hào)引腳D46號(hào)引腳D57號(hào)引腳D68號(hào)引腳D79號(hào)引腳Arduino的2號(hào)引腳與DHT11 data引腳相連LCD的3號(hào)引腳與電位器相連，起對(duì)比度調(diào)節(jié)的作用LCD的15號(hào)引腳可以串聯(lián)適當(dāng)大小的電阻來(lái)調(diào)節(jié)其背光亮度 第三章 設(shè)計(jì)程序及注釋/ Example testing

13、60;sketch for various DHT humidity/temperature sensors/ Written by ladyada, public domain#include "DHT.h"#include <LiquidCrystal.h>/包含頭文件#define DHTPIN 2     / what digital p

14、in we're connected to/ Uncomment whatever type you're using!#define DHTTYPE DHT11   / DHT 11const int POT=10;const int TH=11;LiquidCrystal lcd(4,5,6,7,8,9);/用接口引腳編號(hào)初始化庫(kù)/自定義溫度標(biāo)識(shí)符byte degre

15、e8=  B00110,  B01001,  B01001,  B00110,  B00000,  B00000,  B00000,  B00000,;/#define DHTTYPE DHT22   / DHT 22  (AM2302), AM2321/#define DHTTYPE DHT21  

16、; / DHT 21 (AM2301)/ Connect pin 1 (on the left) of the sensor to +5V/ NOTE: If using a board with 3.3V logic like an Arduino Due connect pin 1/ 

17、to 3.3V instead of 5V!/ Connect pin 2 of the sensor to whatever your DHTPIN is/ Connect pin 4 (on the right) of the sensor to GROUND/ Connect a 10K re

18、sistor from pin 2 (data) to pin 1 (power) of the sensor/ Initialize DHT sensor./ Note that older versions of this library took an optional third parameter to/ t

19、weak the timings for faster processors.  This parameter is no longer needed/ as the current DHT reading algorithm adjusts itself to work on faster procs.DHT dht(DHTPIN,&#

20、160;DHTTYPE);void setup()   Serial.begin(9600);  Serial.println("DHTxx test!");  dht.begin();/設(shè)置10 11號(hào)引腳輸出5v電壓  lcd.begin(16,2);  pinMode(POT,OUTPUT);  pinMode(TH,OUTPUT);  digitalWrite(POT,HIGH); 

21、60;digitalWrite(TH,HIGH); /生成自定義字符lcd.createChar(0,degree);/在LCD上輸出一條靜態(tài)消息lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Temp   :");lcd.setCursor(10,0);lcd.write(byte)0);lcd.setCursor(11,0);lcd.print("C");lcd.setCursor(0,1);lcd.print("Hum    :");lc

22、d.setCursor(10,1);lcd.print("%");void loop()   / Wait a few seconds between measurements.  delay(2000);  / Reading temperature or humidity takes about 250 milliseconds!  

23、/ Sensor readings may also be up to 2 seconds 'old' (its a very slow sensor)  int h = dht.readHumidity();  / Read temperature as Celsius (the default)&#

24、160; int t = dht.readTemperature();  / Read temperature as Fahrenheit (isFahrenheit = true)  float f = dht.readTemperature(true);  / Check if any reads failed and ex

25、it early (to try again).  if (isnan(h) | isnan(t) | isnan(f)     Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");    return;    / Compute&

26、#160;heat index in Fahrenheit (the default)  float hif = puteHeatIndex(f, h);  / Compute heat index in Celsius (isFahreheit = false)  float hic = puteHeatIndex(t, h, false);  Serial.print("Humidity: ");  Serial.print(h);  Serial.print(" %t");  Serial.print("Temperature: ");  Serial.print(t);