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)微電子工藝實(shí)驗(yàn)題題目目氣壓溫度氣壓溫度測(cè)量系統(tǒng)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)教師曹鴻霞二一二一 五五 年年 十一十一 月月 二十二二十二 日日目錄目錄目錄.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。1 系統(tǒng)描述.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。1.1 課程設(shè)計(jì)題目.11.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案介紹.11.3 方案論證.22 硬件電路設(shè)計(jì).22.1 LCD1602 液晶顯示模塊.22.1.1 LCD1602 原理圖及引腳說明.32.1.2 LCD1602 操作時(shí)序.42.2 AT89C52 單片機(jī).52.3DHT11 傳感器模塊

2、.62.3.1 DHT11 原理圖及引腳說明.62.3.2 DHT11 數(shù)據(jù)幀.72.3.3 DHT11 電氣特性.72.3.4DHT11 操作時(shí)序.82.4蜂鳴器模塊.92.5DHT11 溫濕度檢測(cè)設(shè)計(jì)圖.103 軟件程序設(shè)計(jì).103.1 程序流程圖.103.2 程序設(shè)計(jì).113.2.1 主程序.113.2.2 LCD 顯示程序.123.2.3 蜂鳴器程序.194 實(shí)驗(yàn)結(jié)果.205 實(shí)驗(yàn)總結(jié).21參考文獻(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)

3、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 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 DHT1

4、1 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)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）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

5、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55125， 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)

6、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） 。P2.0STC89C52 主控模塊P2.2P2.4P0.7DHT11 傳感器模塊1602 字符液晶模塊報(bào)警模塊傳感器

7、與之相連1602 字符液晶與之相連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：

8、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 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

9、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 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 AT8

10、9S52 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。空閑模式下，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，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

11、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，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。

12、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 8DHT11 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,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)間 4ms 左右,數(shù)據(jù)分

13、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2.3.4DHT11 操作時(shí)序用戶MCU發(fā)送一次開始信號(hào)后,DHT11

14、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)

15、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通訊圖參數(shù)條件Mintypmax單位供電DC355.5V供電電流測(cè)量0.52.5mA平均0.21mA待機(jī)100150uA采樣周期秒1次總線為低電平,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

16、拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。數(shù)字 0 信號(hào)表示方法如下圖 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 溫溫度低于 a高于 b蜂 鳴 器 鈴響蜂鳴器鈴響結(jié)束圖

17、16主程序流程圖3.2 程序設(shè)計(jì)3.2.1 主程序#include #include #include typedef unsigned charU8;/* defined for unsigned 8-bits integer variable無符號(hào) 8位整型變量*/typedef unsigned intU16;/* 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#

18、define ZERO 0#define MSB 0 x80#define LSB 0 x013.2.2 LCD 顯示程序#define LINE1 0#define LINE2 1#define LINE1_HEAD 0 x80#define LINE2_HEAD 0 xC0#define DATA_MODE 0 x38#define OPEN_SCREEN 0 x0C#define DISPLAY_ADDRESS 0 x80#define CLEARSCREEN LCD_en_com(0 x01)#define LCDIO P1sbit LCD1602_RS = P24;/定義端口sbit

19、 LCD1602_RW = P23;sbit LCD1602_EN = P22;/-/-IO 口定義區(qū)-/-/sbitP2_0= P20 ;sbitSPK=P07;int t1,t2,ss;/-/-定義區(qū)-/-/U8U8FLAG;U8U8count,U8temp;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;unsigned ch

20、ar str1=s,h,i,d,u,:;unsigned char str2=w,e,n,d,u,:;LCD_init();void Delay(U16 j)U8 i;for(;j0;j-)for(i=0;i27;i+);voidDelay_10us(void)U8 i;i-;i-;i-;i-;i-;i-;voidCOM(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+);/