DHT11溫濕度傳感器

基于單片機(jī)的DHT11溫濕度傳感器設(shè)計(jì)姓名：史延林指導(dǎo)老師：黃智偉學(xué)院：電氣工程學(xué)院學(xué)號(hào)：摘要：溫濕度是生活生產(chǎn)中的重要的參數(shù)。本設(shè)計(jì)為基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)與控制系統(tǒng)，采用模塊化、層次化設(shè)計(jì)。用新型的智能溫濕度傳感器DHT11重要實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度的檢測(cè)，將溫度濕度信號(hào)通過(guò)傳感器進(jìn)行信號(hào)的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再運(yùn)用單片機(jī)STC89C52進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和解決，為顯示和報(bào)警電路提供信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的控制報(bào)警。報(bào)警系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定報(bào)警的上下限值實(shí)現(xiàn)報(bào)警功效，顯示部分采用LCD1602液晶顯示所測(cè)溫濕度值。系統(tǒng)電路簡(jiǎn)樸、集成度高、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、檢測(cè)精度高，含有一定的實(shí)用價(jià)值。核心詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；DHT11溫濕度傳感器；LCD1602顯示第一章：課程構(gòu)思1.1課題背景溫濕度的檢測(cè)與控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中比較典型的應(yīng)用之一，隨著傳感器在生產(chǎn)和生活中的更加廣泛的應(yīng)用。在生產(chǎn)中，溫濕度的高低對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大。由于溫濕度的檢測(cè)控制不當(dāng)，可能使我們?cè)斐蔁o(wú)法預(yù)計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失。為確保日常工作的順利進(jìn)行，首要問(wèn)題是加強(qiáng)生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測(cè)工作，但傳統(tǒng)的辦法過(guò)于粗糙，通過(guò)人工進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不符合溫度和濕度規(guī)定的庫(kù)房進(jìn)行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。這種人工測(cè)試辦法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測(cè)試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性大?，F(xiàn)在，在低溫條件下(普通指100℃下列)對(duì)于國(guó)內(nèi)外對(duì)溫濕度檢測(cè)的研究，從復(fù)雜模擬量檢測(cè)到現(xiàn)在的數(shù)字智能化檢測(cè)越發(fā)的成熟，隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在的對(duì)于溫濕度研究，檢測(cè)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(guò)程中，以單片機(jī)為核心的溫濕度控制系統(tǒng)發(fā)展為體積小、操作簡(jiǎn)樸、量程寬、性能穩(wěn)定、測(cè)量精度高，等諸多優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)生活的各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)著至關(guān)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(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（運(yùn)用感濕膜重量的變化來(lái)變化振蕩頻率）、光強(qiáng)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(cè)環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長(zhǎng)久暴露在待測(cè)環(huán)境中，很容易被污染而影響其測(cè)量精度及長(zhǎng)久穩(wěn)定性。1.2重要內(nèi)容本文設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)STC89C52的溫濕度檢測(cè)和控制系統(tǒng)，重要以廣泛應(yīng)用的DHT11作為溫度和濕度的檢測(cè)，該儀器含有測(cè)量精度較高、硬件電路簡(jiǎn)樸、并能較好的進(jìn)行顯示，可測(cè)試不同環(huán)境溫濕度的特點(diǎn)。另外和控制電路相連，能夠進(jìn)行加濕電路和除濕電路的控制，使溫度和濕度參數(shù)在預(yù)先設(shè)定的范疇內(nèi)，不需要人的直接參加。單片機(jī)是系統(tǒng)的控制核心，因此單片機(jī)的性能關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的好壞。因此單片機(jī)的選擇，對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以及功效的擴(kuò)展有著很大的影響。本設(shè)計(jì)中，最后選用的集成溫度傳感器DHT11，采集到的溫濕度信號(hào)送至單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫濕度的顯示與控制。系統(tǒng)重要由以上元器件構(gòu)成，通過(guò)硬件電路和軟件程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功效1.3系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)用新型的智能集成溫溫度傳感器DHT11重要實(shí)現(xiàn)檢測(cè)溫度、濕度的檢測(cè)，將溫度濕度信號(hào)通過(guò)傳感器進(jìn)行信號(hào)的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再運(yùn)用單片機(jī)STC89C52進(jìn)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(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。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)品含有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)久穩(wěn)定性。傳感器涉及一種電阻式感濕元件和一種NTC測(cè)溫元件，并與一種高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品含有品質(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)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的解決過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為4DHT11傳感器實(shí)物圖2、引腳闡明引腳號(hào) 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(kuò)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(guò)不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無(wú)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(shí),采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)間4ms左右,顧客MCU發(fā)送一次開(kāi)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(kāi)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,顧客可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下,DHT11接受到開(kāi)始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒(méi)有接受到主機(jī)發(fā)送開(kāi)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。1.4單片機(jī)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(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(jī)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(yīng)用系統(tǒng)提供靈活的解決方案。1、重要特性以下：1.增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)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(jī)）/3.8V～2.0V（3V單片機(jī)）3.工作頻率范疇：0～40MHz，相稱于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz4.顧客應(yīng)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(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻7.ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器，可通過(guò)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(mén)狗功效10.共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)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(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART13. 工作溫度范疇：-40～+85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃14. PDIP封裝2、STC89C52RC單片機(jī)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(shè)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(kāi)路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口P0寫(xiě)入“1”時(shí)，能夠作為高阻抗輸入。在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也能夠提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在FlashROM編程時(shí)，P0端口接受指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，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(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸取或者輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫(xiě)入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)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(shí)，由于有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一種電流。另外，P1.0和P1.1還能夠作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（P1.0/T2）和定時(shí)器/計(jì)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(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器能夠驅(qū)動(dòng)（吸取或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫(xiě)入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。P2作為輸入口使用時(shí)，由于有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一種電流。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“MOVX@DPTR”指令）時(shí)，P2送出高8位地址。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“MOVX@R1”指令）時(shí)，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中的P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不會(huì)變化。在對(duì)FlashROM編程和程序校驗(yàn)期間，P2也接受高位地址和某些控制信號(hào)。P3端口（P3.0～P3.7，10～17引腳）：P3是一種帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸取或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫(xiě)入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3做輸入口使用時(shí)，由于有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一種電流。在對(duì)FlashROM編程或程序校驗(yàn)時(shí)，P3還接受某些控制信號(hào)。RST（9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來(lái)完畢單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。看門(mén)狗計(jì)時(shí)完畢后，RST引腳輸出96個(gè)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(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG（30引腳）：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時(shí)，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(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無(wú)效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOV指令時(shí)有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位（地址位8EH的SFR的第0位）的設(shè)立對(duì)微控制器處在外部執(zhí)行模式下無(wú)效。PSEN（29引腳）：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89C51RC從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。EA/VPP（31引腳）：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定位RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)當(dāng)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(nèi)部時(shí)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(shè)計(jì)和連接2.1、時(shí)鐘電路STC89C52內(nèi)部有一種用于構(gòu)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(shí)鐘能夠由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。以下：2.2、復(fù)位電路RST引腳是單片機(jī)復(fù)位端，高電頻有效。在引腳端輸入最少持續(xù)兩個(gè)單片機(jī)周期的高電頻，單片機(jī)復(fù)位。使用時(shí)，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(dòng)復(fù)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(jié)回憶起本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在靠近二星期的日子里，能夠說(shuō)得是苦多于甜，但是能夠?qū)W到諸多諸多的的東西，同時(shí)不僅能夠鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，并且學(xué)到了諸多在課本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才干真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中碰到問(wèn)題，能夠說(shuō)得是困難重重，難免會(huì)碰到過(guò)多種各樣的問(wèn)題。首先，說(shuō)說(shuō)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(shè)計(jì)的過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了自己的局限性之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深，把硬件焊接出來(lái)后，由于編程不熟，造成推遲了對(duì)硬件功效的檢測(cè)，最后在指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)下完畢全部功效檢測(cè)，兩位老師的耐心指導(dǎo)，使我意識(shí)到專業(yè)知識(shí)的重要性，后來(lái)會(huì)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; 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while((!P1_0)&&U8FLAG++);//判斷從機(jī)與否發(fā)出80us的低電平響應(yīng)信號(hào)與否結(jié)束 U8FLAG=2; while((P1_0)&&U8FLAG++);//判斷從機(jī)與否發(fā)出80us的高電平，如發(fā)出則進(jìn)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(yàn)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(yàn)對(duì)的執(zhí)行 { U8RH_data_H=U8RH_data_H_temp; U8RH_data_L=U8RH_data_L_temp; U8T_data_H=