基于Arduino平台的单片机控制技术 课件 第12章 温湿度传感器DHT11实训项目设计

第12章温湿度传感器DHT11实训项目设计2024

温湿度传感器DHT11模块不仅可以实现温度量的采集，还能实现湿度检测功能，其内部集成了温度传感器、湿度传感器及信号处理集成芯片。现下智能家居在市场上发展迅速，为了提供一个良好的居住环境，本章节通过设计一个温湿度检测器，可安装在家庭里，监控家里环境的温度和湿度，从而与空调以及加湿器或干燥机进行联动，提高居住体验和改善家居环境。温湿度传感器学习目标1.认识温湿度传感器的作用。2认识温湿度传感器的特性及引脚。3理解温湿度传感器的工作原理。4掌握温湿度传感器函数库的使用，学5会Arduino编程。6掌握温湿度传感器的引脚连接。1.材料清单硬件知识名称电子元件数量功能描述或型号扩展板1块用于拓展接线口，便于接线连接元器件DHT11温湿度传感器模块1块感知温度及湿度，转换为数字信号输出LCD16021块用于显示温度值2.DHT11温湿度传感器介绍硬件知识DHT11数字温湿度传感器是一款包含已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它采用专用数字模块采集技术和温度-湿度传感技术，确保产品具有高可靠性和出色的长期稳定性。

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位微控制器相连接。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存在OTP（一次性可编程存储器）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，提高测量精度。其精度湿度为±5%RH、温度为±2℃，量程湿度为5%～95%RH、温度为-20～60℃。

采用的通信方式为单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。产品为4针单排引脚封装，连接方便。温湿度传感器实物图如图12-1所示，DHT引脚说明见表12-1。2.DHT11温湿度传感器介绍硬件知识3.硬件连线硬件知识3.硬件连线硬件知识DHT11模块的DATA数据输出端接ArduinoUNO控制板D2口。具体接线对应关系见表12-2。LCD显示屏ArduinoGNDGNDVCC5VSDAA4SCLA5温湿度传感器ArduinoGNDGNDVCC5VDATA2表12-2实训硬件接线表图形化编程1.知识要点2.程序编写图形化编程

结合此前章节所学蜂鸣器控制及舵机控制，使用选择结构，实现当温度达到阈值时，蜂鸣器报警，当湿度达到阈值时，舵机转动模拟启动加湿器，实现湿度调节。3.程序拓展图形化编程DHT11与微处理器之间的通信采用单总线方式，只需要一个线程，一次发送40个数据，即40bit。发送的40个数据的格式为：8bit湿度整数数据＋8bit湿度十进制数据＋8bit温度整数数据＋8bit温度十进制数据＋8位奇偶校验位。

微处理器（M0）和DHT11的通信协议采用主从结构，DHT11是从属设备，微处理器为主机。从机只能在主机呼叫时响应。通信过程如图12-4所示。1.代码知识代码编程图12-2通信过程

通过上页过程，可以知道每次M0收集到的数据始终是最后一次DHT数据，不是实时数据，如果想获得实时数据，那么M0可以收集两个连续的数据。但不建议连续多次读取DHT，如果每次读取的间隔时间超过5s，则足以获得准确的数据。DHT在通电时需要1s才能稳定。通信过程中，每个过程的时序步骤如下：（1）M0启动信号将DATA引脚设置为输出状态并输出高电平；然后将DATA引脚输出低电平，持续时间超过18ms，检测到后，DHT从低功耗模式变为高速模式；将DATA引脚设置为输入状态，由于上拉电阻，它变为高电平，从而完成启动信号。时序图如图12-3所示。1.代码知识代码编程图12-3M0启动信号时序图（2）DHT响应信号、就绪信号

当M0DATA引脚输出低电平时，DHT从低功耗模式切换到高速模式，等待DATA引脚进入高电平。DHT输出80μs低电平作为响应信号。DHT输出80μs高电平，通知微处理器（M0）准备好接收数据。连续发送40个数据（上次检测的数据）。时序图如图11-3所示。1.代码知识代码编程图12-3THD响应信号、就绪信号时序图（3）DHT数据信号“0”格式数据：50μs低电平＋26~28μs高电平。“1”格式数据：50μs低电平＋70μs高电平。时序图如图12-5所示。1.代码知识代码编程图12-5DHT数据信号时序图a）“0”格式数据b）“1”格式数据（4）DHT终止信号

DHTDATA引脚输出40个数据，在连续输出低电平50us后，转入输入状态。由于上拉电阻，DATA变为高电平。DHT内部重新测试环境温度和湿度，记录来自外部的下一个启动信号的数据。时序图如图12-6所示。1.代码知识代码编程图12-6DHT终止信号时序图#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.程序编写代码编程lcd.print((float)DHT11.temperature,2); //显示温度lcd.print("C");lcd.setCursor(0,1);lcd.print("Hum:");lcd.print((float)DHT11.humidity,