第12章溫濕度傳感器DHT11實訓項目設計2024

溫濕度傳感器DHT11模塊不僅可以實現(xiàn)溫度量的采集，還能實現(xiàn)濕度檢測功能，其內(nèi)部集成了溫度傳感器、濕度傳感器及信號處理集成芯片。現(xiàn)下智能家居在市場上發(fā)展迅速，為了提供一個良好的居住環(huán)境，本章節(jié)通過設計一個溫濕度檢測器，可安裝在家庭里，監(jiān)控家里環(huán)境的溫度和濕度，從而與空調(diào)以及加濕器或干燥機進行聯(lián)動，提高居住體驗和改善家居環(huán)境。溫濕度傳感器學習目標1.認識溫濕度傳感器的作用。2認識溫濕度傳感器的特性及引腳。3理解溫濕度傳感器的工作原理。4掌握溫濕度傳感器函數(shù)庫的使用，學5會Arduino編程。6掌握溫濕度傳感器的引腳連接。1.材料清單硬件知識名稱電子元件數(shù)量功能描述或型號擴展板1塊用于拓展接線口，便于接線連接元器件DHT11溫濕度傳感器模塊1塊感知溫度及濕度，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出LCD16021塊用于顯示溫度值2.DHT11溫濕度傳感器介紹硬件知識DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款包含已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器，它采用專用數(shù)字模塊采集技術和溫度-濕度傳感技術，確保產(chǎn)品具有高可靠性和出色的長期穩(wěn)定性。

傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位微控制器相連接。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。

校準系數(shù)以程序的形式存在OTP（一次性可編程存儲器）內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)，提高測量精度。其精度濕度為±5%RH、溫度為±2℃，量程濕度為5%～95%RH、溫度為-20～60℃。

采用的通信方式為單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。溫濕度傳感器實物圖如圖12-1所示，DHT引腳說明見表12-1。2.DHT11溫濕度傳感器介紹硬件知識3.硬件連線硬件知識3.硬件連線硬件知識DHT11模塊的DATA數(shù)據(jù)輸出端接ArduinoUNO控制板D2口。具體接線對應關系見表12-2。LCD顯示屏ArduinoGNDGNDVCC5VSDAA4SCLA5溫濕度傳感器ArduinoGNDGNDVCC5VDATA2表12-2實訓硬件接線表圖形化編程1.知識要點2.程序編寫圖形化編程

結(jié)合此前章節(jié)所學蜂鳴器控制及舵機控制，使用選擇結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)當溫度達到閾值時，蜂鳴器報警，當濕度達到閾值時，舵機轉(zhuǎn)動模擬啟動加濕器，實現(xiàn)濕度調(diào)節(jié)。3.程序拓展圖形化編程DHT11與微處理器之間的通信采用單總線方式，只需要一個線程，一次發(fā)送40個數(shù)據(jù)，即40bit。發(fā)送的40個數(shù)據(jù)的格式為：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)＋8bit濕度十進制數(shù)據(jù)＋8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)＋8bit溫度十進制數(shù)據(jù)＋8位奇偶校驗位。

微處理器（M0）和DHT11的通信協(xié)議采用主從結(jié)構(gòu)，DHT11是從屬設備，微處理器為主機。從機只能在主機呼叫時響應。通信過程如圖12-4所示。1.代碼知識代碼編程圖12-2通信過程

通過上頁過程，可以知道每次M0收集到的數(shù)據(jù)始終是最后一次DHT數(shù)據(jù)，不是實時數(shù)據(jù)，如果想獲得實時數(shù)據(jù)，那么M0可以收集兩個連續(xù)的數(shù)據(jù)。但不建議連續(xù)多次讀取DHT，如果每次讀取的間隔時間超過5s，則足以獲得準確的數(shù)據(jù)。DHT在通電時需要1s才能穩(wěn)定。通信過程中，每個過程的時序步驟如下：（1）M0啟動信號將DATA引腳設置為輸出狀態(tài)并輸出高電平；然后將DATA引腳輸出低電平，持續(xù)時間超過18ms，檢測到后，DHT從低功耗模式變?yōu)楦咚倌Ｊ?；將DATA引腳設置為輸入狀態(tài)，由于上拉電阻，它變?yōu)楦唠娖剑瑥亩瓿蓡有盘?。時序圖如圖12-3所示。1.代碼知識代碼編程圖12-3M0啟動信號時序圖（2）DHT響應信號、就緒信號

當M0DATA引腳輸出低電平時，DHT從低功耗模式切換到高速模式，等待DATA引腳進入高電平。DHT輸出80μs低電平作為響應信號。DHT輸出80μs高電平，通知微處理器（M0）準備好接收數(shù)據(jù)。連續(xù)發(fā)送40個數(shù)據(jù)（上次檢測的數(shù)據(jù)）。時序圖如圖11-3所示。1.代碼知識代碼編程圖12-3THD響應信號、就緒信號時序圖（3）DHT數(shù)據(jù)信號“0”格式數(shù)據(jù)：50μs低電平＋26~28μs高電平?！?”格式數(shù)據(jù)：50μs低電平＋70μs高電平。時序圖如圖12-5所示。1.代碼知識代碼編程圖12-5DHT數(shù)據(jù)信號時序圖a）“0”格式數(shù)據(jù)b）“1”格式數(shù)據(jù)（4）DHT終止信號

DHTDATA引腳輸出40個數(shù)據(jù)，在連續(xù)輸出低電平50us后，轉(zhuǎn)入輸入狀態(tài)。由于上拉電阻，DATA變?yōu)楦唠娖?。DHT內(nèi)部重新測試環(huán)境溫度和濕度，記錄來自外部的下一個啟動信號的數(shù)據(jù)。時序圖如圖12-6所示。1.代碼知識代碼編程圖12-6DHT終止信號時序圖#include<Wire.h>#include"dht11.h"#include"LiquidCrystal_I2C.h"#defineDHT11PIN2dht11DHT11;LiquidCrystal_I2Clcd(0x27,16,2);voidsetup(){pinMode(DHT11PIN,OUTPUT);lcd.init();lcd.backlight();Serial.begin(9600);}voidloop(){intchk=DHT11.read(DHT11PIN);lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Tep:");2.程序編寫代碼編程lcd.print((float)DHT11.temperature,2); //顯示溫度lcd.print("C");lcd.setCursor(0,1);lcd.print("Hum:");lcd.print((float)DHT11.humidity,