基于zigbee的温湿度检测系统的设计与制作毕业论文

毕业设计（论文）基于ZigBee的温湿度检测系统的设计与制作专业（系） 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期 2013年12月10日 2013届毕业设计任务书一、 课题名称：基于ZigBee的温湿度检测系统的设计与制作二、指导老师：熊异三、设计内容与要求1、课题概述本课题要求设计一种基于ZigBee的温度/湿度检测系统，用以实现对分散节点的温度/湿度采集，采集后的数据能通过计算机显示。本设计可以有效满足工农业检测过程中对多测点、移动性及便捷性等方面的要求，并且能够有效解决有线网络的布线难题和成本问题，具有十分广阔的应用前景。2、设计内容与要求 绘制系统组成框图，确定设计方案； 了解电路所需集成芯片的功能，参数和工作原理； 绘制整机电路图； 制作实物并完成软、硬件调试； 提交毕业设计论文。3、技术参数无线数据采集终端：采用51单片机系统，温度采集误差1度，湿度误差5%，zigbee信号发射。数据处理用户端：（1）采用PC上位机及应用软件控制温湿度显示。 （2）采用51单片机控制LCD显示。四、设计参考书模拟电子技术、高频电子技术、电子设计自动化技术、数字电路设计方法、电子装置的设计、单片机原理及应用五、设计说明书要求1. 封面：包括设计题目，班级，姓名，指导老师，完成时间 2. 目录：根据说明书的内容决定，一般采用23级。3. 设计任务书：包括课题名称、目的、用途、主要技术性能指标(参照教材目录编排)。4. 中文题目、摘要、关键词；英文题目、摘要、 关键词。5. 正文：设计方案框图及电路工作原理：包括系统方框图，电气原理图，各单元电路的设计，简述主要部件（包括主要集成电路）的工作原理、工作条件、给定参数、理论公式及详细的计算步骤、计算结果。这是说明书的主要部分。6. 元件参数表：包括所选用的元器件名称、参数、型号。7. 调试方案：包括调试的条件、方法、使用仪器设备的型号，并对测试数据进行分析。8. 设计心得：包括对本课程设计的客观评价、设 计特点、存在的问题以及改进意见等。9. 参考文献：包括作者、署名、出版地、出版年等六、设计进程安排第1周： 资料准备与借阅，了解课题思路。第2-3周：设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿。第4-6周：进行毕业设计，完成说明书初稿。第7周： 第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。第8周： 毕业答辩与综合成绩评定。目 录摘要 第1章 任务与要求11.1 课题概述11.1.1本课题研究的现状和内容11.1.2本课题研究的意义11.2 设计内容与要求11.3参数要求1第2章 引言22.1 研究背景22.2 论文研究目标和意义22.3 论文章节安排2第3章 方案论证与设计33.1 总体设计分析33.2 方案的选择与设计33.2.1 方案一33.2.2 方案二33.3 方案确定3第4章 系统硬件电路设计14.1 51单片机（stc89c52）1。4.1.1 单片机的介绍14.1.2 引脚的作用64.1.3 单片机的最小系统. 84.2LCD1602液晶显示94.2.1 1602液晶显示模块和单片机 AT89C51直接接口.94.2.2 1602 采用标准的 16 脚接口.104.2.3 CGRAM与CGROM中字符代码与字符图形的对应关系系.114.2.4 1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令.114.2.5 1602初始化程序编写步骤.124.2.6 1602主要的技术参数.124.2.7 1602接口信号说明.134.2.8 1602外型尺寸.134.3DHT11温湿度检测元件.134.3.1应用领域.144.3.2DHT11的信息.144.3.3DHT11与单片机连接原理图.144.3.4DHT11的引脚.144.3.5串行接口 (单线双向).154.3.6测量分辨率.164.3.7电气特性.174.3.8应用信息.174.3.9封装信息.184.4NRF24L01无线模块. . . .184.4.1 芯片简介.184.4.2 NRF24L01引脚图.184.4.3 NRF24L01功能框图.194.4.4 NRF24L01状态机.194.4.5 24L01的固件编程的基本思路. 204.4.6Tx与Rx的配置过程. 204.5 各模块原理图.22第5章 系统软件介绍.235.1 流程图设计.235.1.1 发送机流程图.235.1.2 接收机流程图.245.2 程序介绍.245.2.1 DHT11传感器读取程序介绍.245.2.2 lcd显示程序介绍.265.2.3 无线收发程序介绍.27第6章 电路调试.306.1调试的设备.306.2调试步骤.306.2.1 单机调试（发送机）.306.2.2 单机调试（接收机）.306.2.3 联机调试.30第7章 使用说明.317.1 使用说明.317.1.1使用说明. . . . . . . . . . . . .317.1.2 注意事项. . . . . . .327.2故障分析.327.2.1 液晶1602不能正常显示数字.327.2.2 液晶1602显示数字,但是DHT11采集不到温湿度.327.2.3 无线模块无法传输数据.32第8章心得体会33附录35摘 要ZigBee，国内称之为“紫蜂”，是一种廉价的低功耗近距离无线组网通信技术，具有低功耗、低成本、低速率、短延时、高网络容量等特点。目前，ZigBee技术已经广泛应用于无线通信领域。本设计意在通过ZigBee无线通信技术构建一个无线传感器网络（WSN），采用树形网络拓扑结构，对加入该网络的传感器节点进行温度数据采集和分析，可以应用于工业控制或者农业生产中对温度的检测和控制，避免了有线网络的布线问题和成本问题。ZigBee无线网络中的协调器通过串口将节点地址信息和当前温度值传给上位机，上位机提取出地址和温度值，并实时的用LCD液晶显示器显示出来，通过LCD观察温度的实时情况。 本设计将进行一对一的无线ZIGBEE通信，由无线模块24L01进行传输数据，由数字温湿度检测元件DHT11进行检测一个地点的温湿度，由LCD1602为显示模块，将实时的温湿度数据传输到接收端，显示给监控人观察。第1章 任务与要求1.1 课题概述1.1.1本课题研究的现状和内容温湿度信息监测在工农业生产控制、环境监测等场合有着广泛的应用需求。 例如 ,在温室大棚生产中，温度 、 湿度等因素直接关系到大棚作物的生长 , 因此 ,对大棚温湿度进行实时、精准的监测调节是实现大棚作物生产优质 、 高效益的重要环节 。传统的温湿度监测系统使用有线监测设备 , 具有线路多 、 布线复杂 、 维护困难等缺点 ,在很多特定区域无法顺利使用 。而与无线通信技术相结合的无线温湿度监测系统则无需布设任何线路 ,可忽略监测环境的不利条件影响 ,随意增减温湿度采集点 ,自动组网 , 且监测节点功耗低 、 生命周期长 ,既方便使用又节省布线成本 。1.1.2本课题研究的意义ZigBee技术作为新兴的无线通信技术 , 具有短距离 、 低速率 、 低能耗 、高可靠性等特点 ,非常适用于无线温湿度监测 。本研究提出一种基于 Zi g B ee 技术的无线温湿度监测系统设计方案 ,实现对监测区域各监测点进行信息的汇总 、处理和控制 。1.2 设计内容与要求1） 确定设计方案，绘制电路原理图。2） 设计印刷板电路。3） 试制本机（含外观设计）。4） 确定本机测试方案。5） 本课题组必须制作两组实物。6） 现场测试、写出测试报告1.3 参数要求无线数据采集终端：采用51单片机系统，温度采集误差1度，湿度误差5%，zigbee信号发射。第2章 引 言2.1 研究背景温湿度信息监测在工农业生产控制 、 环境监测等场合有着广泛的应用需求 。 例如 ,在温室大棚生产中 ,温度 、 湿度等因素直接关系到大棚作物的生长 , 因此 ,对大棚温湿度进行实时 、 精准的监测调节是实现大棚作物生产优质 、 高效益的重要环节 。传统的温湿度监测系统使用有线监测设备 , 具有线路多 、 布线复杂 、 维护困难等缺点 ,在很多特定区域无法顺利使用 。而与无线通信技术相结合的无线温湿度监测系统则无需布设任何线路 ,可忽略监测环境的不利条件影响 ,随意增减温湿度采集点 ,自动组网 , 且监测节点功耗低 、 生命周期长 ,既方便使用又节省布线成本 。2.2 论文研究目标和意义zigbee技术作为新兴的无线通信技术 , 具有短距离 、 低速率 、 低能耗 、高可靠性等特点 ,非常适用于无线温湿度监测 。本研究提出一种基于 zigbee 技术的无线温湿度监测系统设计方案 ,实现对监测区域各监测点进行信息的汇总 、处理和控制具有现实意义2.3 论文章节安排本论文大致可分为五个部分：第一部第一章至第三章；第二部分包含第四章至第六章，给出系统软件与硬件的设计介绍；第三部分包括第七章至九章，是电路的调试与故障分析、使用说明、总结心德。本文的内容组织安排如下：第一章：主要讲述论文的研究背景、论文研究目标以及章节安排第二章：系统地介绍文章的结构。第三章：方案论证与设计第四章：系统硬件电路设计第五章：系统软件介绍第六章：电路调试第七章：使用说明第八章：心得体会第3章 方案论证与设计3.1 总体设计分析传统的温湿度监测系统使用有线监测设备 , 具有线路多 、 布线复杂 、 维护困难等缺点 ,在很多特定区域无法顺利使用 。而与无线通信技术相结合的无线温湿度监测系统则无需布设任何线路 ,可忽略监测环境的不利条件影响 ,随意增减温湿度采集点 ,自动组网 , 且监测节点功耗低 、 生命周期长 ,既方便使用又节省布线成本 。本课题设计的是基于zigbee无线通信的温湿度检测系统，通过DHT11数字温湿度检测元件对温湿度进行检测，通过51单片机处理由24L01进行数据传输，由LCD1602显示实时数据。给观察者显示实时温度进行实时的处理工作。3.2 方案的选择与设计3.2.1方案一以通过24L01进行数据通讯，通过DHT11进行温湿度检测，LCD1602进行显示，用51单片机进行数据处理。DHT11是数字温湿度检测元件，这样电路就会更简单，不用在添加A/D转换模块，使电路更加简单。LCD1602的价格低廉更易于操作。3.2.2方案二以通过24L01进行数据通讯，通过18b20和DHT11进行温湿度检测，LCD12864进行显示，用51单片机进行数据处理。18b20和DHT11是数字温湿度检测元件，LCD12864是可显示中文的液晶显示元件，这样可以添加自己想要的信息，使观察者更容易读懂识别由发送端发送的温湿度数据来进行相应的工作处理。3.3 方案确定方案一的硬件电路简单，成本更低，更易于操作。 经过方案一与方案二的比较，方案一比较符合本课题的研究，成本低廉而且电路更加简化。所以选择第一套方案（通过24L01进行数据通讯，通过DHT11进行温湿度检测，LCD1602进行显示，用51单片机进行数据处理。），1602显示模块显示单片机处理后传来的数据。系统框图：图3.1 接收板图3.2 发送板第4章 系统硬件电路设计本文以NRF24L01无线模块传输数据，DHT11为温湿度测量元件，51单片机处理数据,由1602为显示模块。41 51单片机（stc89c52）单片机，专业名称Micro Controller Unit(微控制器件)，它是由大名鼎鼎的INTEL公司发明的，最早的系列是MCS-48，后来有了MCS-51，现在还有MCS-96系列，我们经常说的51系列单片机就是MCS-51，它是一种8位的单片机，而MCS-96系列则是一种16位的单片机，至于它们之间有何区别，我们以后会讲到。后来INTEL公司把它的核心技术转让给了世界上很多的小公司（不过，再小也有几个亿的销售/年哦），所以世界上就有许多公司生产51系列兼容单片机，比如飞利浦的87 LPC系列，伟邦的W78L系列，达拉斯的DS87系列，现代的GSM97系列等等，目前在我国比较流行的就是美国ATMEL公司的89C51，它是一种带Flash ROM的单片机。4.1.1单片机的介绍STC89C52 是一种低功耗、 高性能 CMOS8 位微控制器， 具有8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 At mel 公司高密度非失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 A T89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。A T89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash， 256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器， 一个 6 向量 2 级中断结构， 全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，A T89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作， 支持 2 种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。4.1.2引脚的作用VCC : 电源GND: 地P0 口： P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口， 每位能驱动 8 个 TTL 逻辑电平。对 P0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当问外部程序和数据存储器时， P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下，P0 具有内部上拉电阻。在 flash 编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时， 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因， 将输出电流（IIL） 。此外， P1.0 和 P1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入 （P1.0/T2） 和时器/计数器 2的触发输入（P1.1/T2EX） ，具体如下表所示。在 f l ash 编程和校验时，P1 口接收低 8 位地址字节。P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时， 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因， 将输出电流（IIL） 。在问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器 （例如执行 MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送 1。在使用8 位地址（如 MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2 口输出 P2 锁存器的内容。在 f l ash 编程和校验时，P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时， 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因， 将输出电流（IIL） 。RST: 复位输入。 晶振工作时， RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。 看门狗计时完成后，RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISR TO 位可以使此功能无效。DISR TO 默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。在 f l ash 编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次问外部数据存储器时，ALE 脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1”， ALE 操作将无效。 这一位置 “1”，ALE 仅在执行 MOVX 或 MOVC 指令时有效。 否则， ALE 将被微弱拉高。 这个 ALE 使能标志位 （地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位） 的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当 A T89S52 从外部程序存储器执行外部代码时， PSEN 在每个机器周期被激活两次， 而在问外部数据存储器时，PSEN 将不被激活。EA/VPP:问外部程序存储器控制信号。 为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存储器读取指令，EA 必须接 GND。为了执行内部程序指令，EA 应该接 VCC。在 f l ash 编程期间，EA 也接收 12 伏 VPP 电压。XT AL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XT AL2:振荡器反相放大器的输出端。4.1.3 单片机的最小系统图4.2最小系统包含两个电路：1、时钟震荡电路。2、复位电路。1、时钟震荡电路如图：图4.3单片机是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格按时序进行工作。时序电路用于产生单片机工作所需的时钟信号。在MCS_51系列单片机内部有一个高增益反相放大器，其输入引脚为XTAL1,输出端引脚为XTAL2。只要在XTAL1和XTAL2之间跨接晶体震荡器和微调电容，就可以构成一个稳定自激振荡器。2、单片机复位电路： 图4.4无论是单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位。单片机复位是使CPU和系统中其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机复位的条件是：必须使RST（第9引脚）加上持续两个机器周期（即24个脉冲震荡周期）以上的高电平。如果时钟频率为12MHZ，每个机器周期为1us，则需要加上持续2us以上时间的高电平。42 LCD1602液晶液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。 这里介绍的字符型液晶模块是一种用 5x7 点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为 1 行 16 个字、2 行 16 个字、2 行 20个字等等。4.2.1 1602液晶显示模块和单片机 AT89C51直接接口，电路如图所示。图4.5液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，下表是DM-162 的内部显示地址.图4.6比如第二行第一个字符的地址是 40H，那么是否直接写入 40H 就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位 D7 恒定为高电平 1 所以实际写入的数据应该是01000000B（40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)4.2.2 1602 采用标准的 16 脚接口，其中:第 1 脚：VSS 为地电源 第 2 脚：VDD 接 5V 正电源 第 3 脚：V0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度 第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第5脚：RW 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 RS 和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 RW 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚：E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 714 脚：D0D7 为 8 位双向数据线。 第 1516 脚：空脚1602 液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，如表 1 所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是 01000001B（41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A4.2.3 CGRAM与CGROM中字符代码与字符图形的对应关系系如下图：图4.74.2.4 1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令，如表所示：图4.8它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1 为高电平、0 为低电平） 指令 1：清显示，指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H 指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效 指令 4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁 指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标 指令 6：功能设置命令 DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示 5x7 的点阵字符，高电平时显示 5x10 的点阵字符 （有些模块是 DL：高电平时为 8 位总线，低电平时为 4 位总线） 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置 指令 8：DDRAM 地址设置 指令 9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令 10：写数据 指令 11：读数据 4.2.5 1602初始化程序编写步骤：4.2.6 1602主要的技术参数4.2.7 1602接口信号说明4.2.8 1602外型尺寸43 DHT11温湿度检测元件DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。4.3.1 应用领域：暖通空调、测试及检测设备、汽车、数据记录器、消费品、自动控制、气象站、家电、湿度调节器、医疗、除湿器4.3.2 DHT11的信息：型号测量范围测湿精度测温精度封装DHT112090RH 0505RH24 针单排直插4.3.3 DHT11与单片机连接原理图：图4.9注：建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻4.3.4 DHT11的引脚：Pin名称注释1VDD供电 35.5VDC2DATA串行数据，单总线3NC空脚，请悬空4GND接地，电源负极4.3.5 串行接口 (单线双向)DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:一次完整的数据传输为40bit,高位先出。数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。1、通讯过程如下图所示：总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必须大于18毫秒,保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后,等待主机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号.主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后, 读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后,可以切换到输入模式,或者输出高电平均可, 总线由上拉电阻拉高。总线为低电平,说明DHT11发送响应信号,DHT11发送响应信号后,再把总线拉高80us,准备发送数据,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,高电平的长短定了数据位是0还是1.格式见下面图示.如果读取响应信号为高电平,则DHT11没有响应,请检查线路是否连接正常.当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。数字0信号表示方法如下图所示：图4.10数字1信号表示方法.如下图所示：图4.114.3.6 测量分辨率测量分辨率分别为 8bit（温度）、8bit（湿度）4.3.7 电气特性VDD=5V，T = 25，除非特殊标注注:采样周期间隔不得低于1秒钟。4.3.8 应用信息1.工作与贮存条件超出建议的工作范围可能导致高达3%RH的临时性漂移信号。返回正常工作条后，传感器会缓慢地向校准状态恢复。要加速恢复进程/可参阅7.3小节的 “恢复处理”。在非正常工作条件下长时间使用会加速产品的老化过程。2.暴露在化学物质中电阻式湿度传感器的感应层会受到化学蒸汽的干扰，化学物质在感应层中的扩散可能导致测量值漂移和灵敏度下降。在一个纯净的环境中，污染物质会缓慢地释放出去。下文所述的恢复处理将加速实现这一过程。高浓度的化学污染会导致传感器感应层的彻底损坏。3.恢复处理置于极限工作条件下或化学蒸汽中的传感器，通过如下处理程序，可使其恢复到校准时的状态。在50-60和70%RH的湿度条件下保持 5小时以上。4.温度影响气体的相对湿度，在很大程度上依赖于温度。因此在测量湿度时，应尽可能保证湿度传感器在同一温度下工作。如果与释放热量的电子元件共用一个印刷线路板，在安装时应尽可能将DHT11远离电子元件，并安装在热源下方，同时保持外壳的良好通风。为降低热传导，DHT11与印刷电路板其它部分的铜镀层应尽可能最小，并在两者之间留出一道缝隙。5.光线长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中，会使性能降低。4.3.9 封装信息图4.1244 NRF24L01无线模块4.4.1 芯片简介NRF24L01是NORDIC公司最近生产的一款无线通信通信芯片，采用FSK调制，内部集成NORDIC自己的Enhanced Short Burst 协议。可以实现点对点或是1对6的无线通信。无线通信速度可以达到2M（bps）。NORDIC公司提供通信模块的GERBER文件，可以直接加工生产。嵌入式工程师或是单片机爱好者只需要为单片机系统预留5个GPIO，1个中断输入引脚，就可以很容易实现无线通信的功能，非常适合用来为MCU系统构建无线通信功能。4.4.2 NRF24L01引脚图1 GND2 VCC3 CE4 CSN5 SCK6 MOSI7 MISO8 IRQ本课题采用的无线模块是由NRF24L01组成，主要有8个引脚（如下图），图4.134.4.3 NRF24L01功能框图图4.14NRF24L01的框图如上图所示，从单片机控制的角度来看，我们只需要关注右面的六个控制和数据信号，分别为CSN、SCK、MISO、MOSI、IRQ、CE。CSN：芯片的片选线，CSN为低电平芯片工作。SCK：芯片控制的时钟线（SPI时钟）MISO：芯片控制数据线（Master input slave output）MOSI：芯片控制数据线（Master output slave input）IRQ：中断信号。无线通信过程中MCU主要是通过IRQ与NRF24L01进行通信。CE：芯片的模式控制线。 在CSN为低的情况下，CE协同NRF24L01的CONFIG寄存器共同决定NRF24L01的状态（参照NRF24L01的状态机）。4.4.4 NRF24L01状态机对于NRF24L01的固件编程工作主要是参照NRF24L01的状态机。主要有以下几个状态: Power Down Mode：掉电模式 Tx Mode：发射模式 Rx Mode：接收模式 Standby-1Mode：待机1