王耀平

（成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都，610059）

基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

王耀平

（成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都，610059）

系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機(jī)為主控單元，采用溫濕度傳感器DHT11作為檢測(cè)元件，將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)可以在1602液晶顯示屏上進(jìn)行顯示，通過(guò)按鍵可以設(shè)置溫濕度報(bào)警值，蜂鳴器可以在溫濕度值達(dá)到報(bào)警值的時(shí)候進(jìn)行報(bào)警。是室內(nèi)溫濕度監(jiān)測(cè)的一種低成本解決方案。實(shí)驗(yàn)表明，能良好地監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫濕度。

單片機(jī)；溫濕度采集；DHT11；室內(nèi)檢測(cè)

0 前言

室內(nèi)的溫度和濕度是兩種最基本的環(huán)境參數(shù)，與人們的生活環(huán)境息息相關(guān)。測(cè)量溫濕度可以更好地控制我們的生活環(huán)境。傳統(tǒng)的對(duì)環(huán)境溫度和濕度的測(cè)量是通過(guò)兩種不同的傳感器如熱敏電阻和濕敏電阻進(jìn)行分別測(cè)量，或是只實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)而忽視濕度的監(jiān)測(cè)。本設(shè)計(jì)采用的方案是用一個(gè)傳感器DHT11實(shí)現(xiàn)溫濕度的同時(shí)測(cè)量。電路簡(jiǎn)單，實(shí)用性高。滿(mǎn)足室內(nèi)對(duì)溫濕度的需求。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的總體思路是單片機(jī)發(fā)送控制命令，傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)，再將讀到的數(shù)據(jù)通過(guò)1602液晶屏進(jìn)行顯示，通過(guò)按鍵可以設(shè)置溫濕度報(bào)警值，當(dāng)溫濕度超出用戶(hù)的設(shè)定值時(shí)蜂鳴器可以進(jìn)行報(bào)警。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

圖2 軟件控制流程圖

2 硬件設(shè)計(jì)

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。它采用專(zhuān)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)連接。該產(chǎn)品具有響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)，性?xún)r(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。體積小，功耗低，單線(xiàn)制串行接口與單片機(jī)連接簡(jiǎn)單，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上當(dāng)連線(xiàn)長(zhǎng)度短于20米時(shí)用5K的上拉電阻。

1602液晶屏是單片機(jī)系統(tǒng)常用的顯示器件，與單片機(jī)的接口電路為P1口為命令數(shù)據(jù)接口，P3.3，P3.4和P3.5分別接片選，讀寫(xiě)選擇和使能端口。按鍵用來(lái)模式選擇和設(shè)置溫濕度閾值。蜂鳴器的電路為P0.0通過(guò)上拉電阻接到三極管C9013上，通過(guò)控制三極管的通斷來(lái)控制蜂鳴器的通斷。

3 軟件設(shè)計(jì)

先建立總體程序框架的流程圖。軟件控制流程圖如圖2所示。按照DHT11數(shù)據(jù)手冊(cè)上的時(shí)序圖，MCU與DHT11通信的過(guò)程是：首先MCU發(fā)送一個(gè)至少18ms的低電平的開(kāi)始信號(hào)，保證DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)，DHT11接收到主機(jī)的開(kāi)始信號(hào)等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，80us的低電平，與此同時(shí)主機(jī)設(shè)置為高電平延時(shí)等待20到40us后讀取響應(yīng)信號(hào)，如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平，則DHT11沒(méi)有響應(yīng)，總線(xiàn)為低電平說(shuō)明DHT11發(fā)送了響應(yīng)信號(hào)，之后還會(huì)有80us的高電平準(zhǔn)備，然后送出40bit的數(shù)據(jù)，每一位數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開(kāi)始，高電平的長(zhǎng)短決定了數(shù)據(jù)位是0還是1。

在程序中讀取30us的電平來(lái)判斷數(shù)字0還是1，最后將讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)成功則存放在溫 系統(tǒng)有三個(gè)按鍵，一個(gè)按鍵進(jìn)行模式選擇，一共有3種模式，分別是濕度上限值設(shè)置，溫度上限值設(shè)置，上限值不顯示模式，主程序不斷掃描模式設(shè)置鍵，進(jìn)行模式間的切換和設(shè)置。

4 總結(jié)

系統(tǒng)采用DHT11作為溫濕度傳感器，具有電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，NRF24L01實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)性能穩(wěn)定，成本低廉，配合液晶顯示屏，人機(jī)交互良好。

[1]萬(wàn)軍.基于單片機(jī)大棚溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].2012.

[2] 奧松電子.DHT11數(shù)據(jù)手冊(cè)說(shuō)明書(shū)[Z].

[3]長(zhǎng)沙太陽(yáng)人電子有限公司.1602液晶屏說(shuō)明書(shū)[Z].

[4]張毅剛，彭喜元，姜守達(dá)，喬麗巖.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.

Temperature and humidity monitoring system based on MCU

W
ang Yaoping
（College of Information Science and Technology，Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan，610059）

The system uses STC12C5A60S2 microcontroller as the main control unit, using temperature and humidity sensor DHT11 as the detection element, the temperature and humidity data collected can be displayed on the LCD screen in 1602, set the alarm value of temperature and humidity can through the button, the buzzer can be in temperature and humidity values reached when the alarm value of alarm. It is a low cost solution for indoor temperature and humidity monitoring. The experimental results show that the indoor temperature and humidity can be well monitored. read, write and alarm.

single chip microcomputer; temperature and humidity collection; DHT11; indoor test