1、基于單片機的DHT11溫濕度傳感器設(shè)計姓名：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)計為基于單片機的溫濕度檢測與控制系統(tǒng)，采用模塊化、層次化設(shè)計。用新型的智能溫濕度傳感器DHT11主要實現(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，再運用單片機STC89C52進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理，為顯示和報警電路提供信號，實現(xiàn)對溫濕度的控制報警。報警系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定報警的上下限值實現(xiàn)報警功能，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，具有一定的實用價值

2、。關(guān)鍵詞：單片機；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時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大。目前，在低溫條件下(通常指100以下)，溫濕度的測量已經(jīng)相對成熟。利用

3、新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實現(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)點在生產(chǎn)生活的各個方面實現(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)離子型濕敏元件、重量型濕敏

4、元件（利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率）、光強型濕敏元件、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，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)計的是基于單片機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。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。單片機是系統(tǒng)的控制核心，所以單片機的性能關(guān)系到整個系統(tǒng)的好壞。因此單片機的選擇

5、，對所設(shè)計系統(tǒng)的實現(xiàn)以及功能的擴(kuò)展有著很大的影響。本設(shè)計中，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，實現(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，實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能1.3系統(tǒng)總體方案設(shè)計用新型的智能集成溫溫度傳感器DHT11主要實現(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，再運用單片機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)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)

6、，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進(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)用戶需求而提供。DHT11傳感器實物圖2、引腳說明 引腳號

7、引腳名稱 類型 引腳說明 1 VCC 電源 正電源輸入，3V-5.5V DC 2 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,等待主機開始信號結(jié)束后,DHT11發(fā)送

8、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發(fā)送開始信號,DHT11不會主動進(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、

9、主要特性如下：1.增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機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：5.5V3.3V（5V單片機）/3.8V2.0V（3V單片機）3.工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051的080MHz，實際工作頻率可達(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），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，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

10、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16位定時器/計數(shù)器。即定時器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），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART13.工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級）/075（商業(yè)級）14.PDIP封裝2、 STC89C52RC單片機的工作模式 掉電模式：典型功耗<0.1A,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4Ma7m

11、A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（P0.0P0.7，3932引腳）：P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動8個TTL負(fù)載，對端口P0寫入“1”時，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，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。此時，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。P1端口（P1.0P1.7，18引腳）：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)

12、動（吸收或者輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，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，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。此外，P1.0和P1.1還可以作為定時器/計數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。P2端口（P2.0P2.7，2128引腳）：P2口是一個帶內(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（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。P2作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外

13、部信號拉低的引腳會輸出一個電流。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，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，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），在整個訪問期間不會改變。在對Flash ROM編程和程序校驗期間，P2也接收高位地址和一些控制信號。P3端口（P3.0P3.7，1017引腳）：P3是一個帶內(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（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3

14、做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流。在對Flash ROM編程或程序校驗時，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)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機的復(fù)位初始化操作。看門狗計時完成后，RST引腳輸出96個晶振周期的高電平。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，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時，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

15、定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，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MOV指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個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，PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN 將不被激活。EA/VPP（31引腳）：訪問外部程

16、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，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，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)計和連接2.1、時鐘電路STC89C52內(nèi)部有一個用于構(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引腳是單片機復(fù)位端，高電頻

17、有效。在引腳端輸入至少連續(xù)兩個單片機周期的高電頻，單片機復(fù)位。使用時，在引腳與VSS引腳之間接一個10K的下拉電阻，與VCC引腳之間接一個約10F的電解電容，即可保證上電自動復(fù)位。如下：2.2、顯示模塊LCD1602引腳功能圖：2.3、傳感器模塊第3章 總結(jié)回顧起此次單片機課程設(shè)計，我仍感慨頗多，從理論到實踐，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)計使我懂得了理論與實際相結(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)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才

18、能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，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，我焊接的很美觀、明了。但在設(shè)計的過程中也發(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=" wendu shidu "U8 code table3="

19、. . "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_date(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

20、(num=0;num<15;num+)write_date(table2num);Delay(1);write_com(0x80+0x40);for(num=0;num<15;num+)write_date(table3num);Delay(1);void write_dht11(U8 add,U8 date)U8 shi,ge; shi=date/10; ge=date%10;write_com(0x80+0x40+add);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge);/*dht11.h*/typedef unsigned char U8;

21、typedef unsigned int U16;sbit P1_0 = P20 ; U8 U8FLAG,k; U8 U8temp; U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata; U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp; U8 U8comdata; void Delay(U16 z)U8 x,y;for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-);void d

22、elay_10us() 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;i<8;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0 if(P1_0)U8temp=1; /超過28us依然為高電平 表示為1 U8FLAG=2; while(P1_0)&&U8FLAG+); if(U8FLAG=1)

23、break;/U8FLAG溢出超時則跳出for循環(huán) /判斷數(shù)據(jù)位是0還是1 / 如果高電平高過預(yù)定0高電平值則數(shù)據(jù)位為 1 U8comdata<<=1; U8comdata|=U8temp; void RH(void) /-濕溫度讀取子程序 - P1_0=0; Delay(34); /主機拉低高于18ms P1_0=1; /總線由上拉電阻拉高 主機延時20us delay_10us(); delay_10us(); delay_10us(); delay_10us(); P1_0=1;/主機設(shè)為輸入 判斷從機響應(yīng)信號 if(!P1_0)/判斷從機是否有低電平響應(yīng)信號 如不響應(yīng)則跳出

24、，響應(yīng)則向下運行 U8FLAG=2; while(!P1_0)&&U8FLAG+);/判斷從機是否發(fā)出 80us 的低電平響應(yīng)信號是否結(jié)束 U8FLAG=2; while(P1_0)&&U8FLAG+);/判斷從機是否發(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 正確執(zhí)行 U8RH_data_H=U8RH_data_