DHT11溫濕度傳感器要點(diǎn)

1、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： 20094470321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主要實(shí)現(xiàn)對溫度、濕度的檢測，將溫度濕度信號通過傳感器進(jìn)行信號的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再運(yùn)用單片機(jī) stc89c52進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理，為顯示和報(bào)警電路提供信號，實(shí)現(xiàn)對溫濕度的控制報(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)定、調(diào)試方便、檢測精度高，具有一定的實(shí)

2、用價(jià)值。關(guān)鍵詞：單片機(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與控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較典型的應(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，溫濕度的高低對產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大。由于溫濕度的檢測控制不當(dāng)，可能使我們導(dǎo)致無法估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失。為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問題是加強(qiáng)生產(chǎn)車間內(nèi)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(jìn)行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進(jìn)行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。這種人工測試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性大。目前，在低溫條件下 ( 通常指 100以下 ) ，溫濕度的測量

3、已經(jīng)相對成熟。利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實(shí)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(xué)習(xí)、生活提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)字單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化，智能化控制方向發(fā)展。對于國內(nèi)外對溫濕度檢測的研究，從復(fù)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(jìn)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(jī)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(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，還有電解質(zhì)離子型濕

4、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(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，在檢測環(huán)境濕度時(shí)，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(nèi)容本文設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)stc89c52的溫濕度檢測和控制系統(tǒng)，主要以廣泛應(yīng)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(jìn)行顯示，可測試不同環(huán)境溫濕度的特點(diǎn)。另外和控制電路相連，可以進(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)定的范圍內(nèi)，不需要人的直接參與。單片機(jī)是系統(tǒng)的控制核心，所以單片機(jī)的性能關(guān)系到整個(gè)系

5、統(tǒng)的好壞。因此單片機(jī)的選擇，對所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以及功能的擴(kuò)展有著很大的影響。本設(shè)計(jì)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(jī)， 實(shí)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(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能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主要實(shí)現(xiàn)檢測溫度、 濕度的檢測，將溫度濕度信號通過傳感器進(jìn)行信號的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再運(yùn)用單片機(jī) stc89c52進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理，并在 lcd1602上顯示當(dāng)前溫濕度。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)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用

6、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)。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)以程序的形式儲存在 otp內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(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

7、提供。dht11傳感器實(shí)物圖2、引腳說明引腳號引腳名稱類型引腳說明1vcc電源正電源輸入， 3v-5.5v dc2dout輸出單總線，數(shù)據(jù)輸入 / 輸出引腳3nc空空腳，擴(kuò)展未用4gnd地電源地3、電源引腳dht11的供電電壓為 35.5v 。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(gè) 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(shí)間 4ms左右 , 用戶 mcu發(fā)送一次開始信號后,dht11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式 ,

8、等待主機(jī)開始信號結(jié)束后 ,dht11發(fā)送響應(yīng)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?jǐn)?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(jī)發(fā)送開始信號 ,dht11不會主動(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，具有 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(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，擁有靈巧的

9、 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、主要特性如下：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)器周期可以任意選擇， 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. 工作頻率范圍： 040mhz，相當(dāng)于普通 8051的080mhz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48mhz4. 用戶應(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口是漏極開路輸

10、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 eeprom功能9. 具有看門狗功能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， 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(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) uart13. 工作溫度范圍： -40 +85（工業(yè)級）

11、/0 75（商業(yè)級）14. pdip封裝2、 stc89c52rc單片機(jī)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(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口是一個(gè)漏極開路的 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，對端口 p0寫入 “1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， p0口也可以提供低 8位地址和 8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此

12、時(shí)，p0口內(nèi)部上拉電阻有效。 在 flash rom編程時(shí)， p0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。p1端口（ p1.0 p1.7 ，18引腳）： p1口是一個(gè)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)（吸收或者輸出電流方式）4個(gè)ttl輸入。對端口寫入 1時(shí)，通過內(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)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個(gè)電流。此外，p1.0和 p1.1還可以作為定時(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/t2

13、ex）。p2端口（p2.0 p2.7，2128引腳）：p2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向 i/o端口。p2的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng) （吸收或輸出電流方式） 4個(gè) ttl輸入。對端口寫入 1時(shí)，通過內(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)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個(gè)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(shí)， 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(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

14、問期間不會改變。在對 flash rom編程和程序校驗(yàn)期間，p2也接收高位地址和一些控制信號。p3端口（ p3.0 p3.7 ，10 17引腳）： p3是一個(gè)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)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè)ttl輸入。對端口寫入 1時(shí)，通過內(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)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個(gè)電流。在對 flash rom編程或程序校驗(yàn)時(shí)， p3還接收一些控制信號。rst（9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計(jì)時(shí)

15、完成后， 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位可以使此功能無效。 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（ale）是訪問外部程序存儲器時(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(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，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m

16、ov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)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(dāng)at89c51rc從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時(shí)，psen在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，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(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)該接 vcc。在 flash 編程期間，

17、ea 也接收 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)部有一個(gè)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)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。如下：2.2 、復(fù)位電路rst引腳是單片機(jī)復(fù)位端，高電頻有效。在引腳端輸入至少連續(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引腳之間接一個(gè)10k的下拉電阻，與 vcc引腳之間接一個(gè)約10f的電解電容，即可保證上電自動(dòng)復(fù)位。如下：2.2

18、 、顯示模塊lcd1602引腳功能圖：2.3 、傳感器模塊第3章 總結(jié)回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在接近二星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(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

19、美觀、明了。但在設(shè)計(jì)的過程中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)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(dǎo)致推遲了對硬件功能的檢測，最終在指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)下完成所有功能檢測，兩位老師的耐心指導(dǎo)，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：/*lcd1602.h*/u8 code table2= wendushidu ;u8 code table3= .;sbit rs=p26;sbit rw=p25;sbit e=p27;void write_com(u8 com)e=0;rs=0;rw=0;delay(5);e=1;p0=com;e=0;void write_da

20、te(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(0x38);write_com(0x38);write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);for(num=0;num15;num+)write_date(table2num);delay(1);write_com(0x80+0x40);for(num=0;num0;x-)for(y=110;y0;y-);void delay_10

21、us()u8 i;i-;i-;i-;i-;i-;i-;void com(void) /數(shù)據(jù) 0 1 確認(rèn)u8 i;for(i=0;i8;i+)u8flag=2;while(!p1_0)&u8flag+); /1bit是否結(jié)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u8flag=2;while(p1_0)&u8flag+);表示為 1if(u8flag=1)break;/u8flag溢出超時(shí)則跳出 for 循環(huán)/ 判斷數(shù)據(jù)位是 0還是 1/ 如果高

22、電平高過預(yù)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;delay(34); /主機(jī)拉低高于 18msp1_0=1;/ 總線由上拉電阻拉高 主機(jī)延時(shí) 20us delay_10us();delay_10us(); delay_10us(); delay_10us();p1_0=1;/主機(jī)設(shè)為輸入判斷從機(jī)響應(yīng)信號if(!p1_0)/判斷從機(jī)是否有低電平響應(yīng)信號如不響應(yīng)則跳出， 響應(yīng)則向下運(yùn)行u8flag=2;while(!p1_0)&u8flag+);/判斷從機(jī)是否發(fā)出80us 的低電平響應(yīng)

23、信號是否結(jié)束u8flag=2;while(p1_0)&u8flag+);/判斷從機(jī)是否發(fā)出80us的高電平，如發(fā)出則進(jìn)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();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)正確執(zhí)行u8rh_data_h