發布日期：2022-10-09 點擊率：341
DHT11溫濕度傳感器在51單片機中的應用
一、DHT11 模塊參數如下：
1 可以檢測周圍環境的濕度和溫度
2 傳感器采用 DHT11
3 濕度測量范圍： 20%-95%（ 0 度-50 度范圍）濕度測量誤差： ±5%
4 溫度測量范圍： 0 度-50 度 溫度測量誤差： ±2 度
4 工作電壓 3.3V-5V
5 輸出形式 數字輸出
6 設有固定螺栓孔，方便安裝
7 小板 PCB 尺寸： 3.2cm * 1.4cm
8 電源指示燈（紅色）
二、模塊電路圖
注意：這是模塊的電路圖，圖中DATA引腳之所以要加上拉電阻，是應為dht11傳感器中有如下介紹：
所以我們如果后面開發不買上面成品溫濕度模塊，我們可以買那種只有三針引腳的溫濕度傳感器（如下圖）自己按照上面的電路圖自己焊電路。最后好奇的童鞋會不會問，那為什么要加上拉電阻呢？這些童鞋可以往后看，在后面時序圖中我們可以知道DHT會發送高電平信號，這里加入上拉電阻可以實現輸出真正意義上的高電平哦。
三、 DHT11 模塊接線說明
1 VCC 外接 3.3V-5V
2 GND 外接 GND
3 DATA 小板開關數字量輸出接口 接單片機 IO 口
四、 DHT11 測試說明
編譯環境： keil4
測試單片機 STC89C52
DHT11 模塊與單片機連接: VCC-VCC 、GND-GND、 DATA-P2.0
從DHT11的DATA引腳總共接收 40位數據，具體如下：
溫度高 8 位 串口發送的第一個數據
溫度低 8 位 串口發送的第二個數據（默認為 00）
濕度高 8 位 串口發送的第三個數據
濕度低 8 位 串口發送的第四個數據（默認為 00）
校驗 8 位 串口發送的第五個數據
五、 DHT11 功能函數
是不是很多人和我最開始接觸單片機一樣，不會用模塊手冊/芯片手冊，我在這里還是附上如何看手冊編寫源程序的方法吧！
上圖為單片機和DHT11之間通信的時序圖。從時序圖中可知：
1、主機先拉低總線進行發送開始信號，然后再將總線拉高等待DHT11響應主機。此時DHT11從低功耗模式轉換到高速模式，DHT11接收到開始信號觸發一次溫濕度采集，如果沒有接收到主機發送開始信號，DHT11不會主動進行溫濕度采集。
2、DHT11接收到主機的開始信號后，等待主機開始信號結束，再發送低電平響應信號，然后將總線拉高準備輸出。
3、DHT11拉高總線后，就開始給主機傳輸數據了。
4、DHT11數據傳輸完后，會將總線拉低50us，通知主機結束（主機將總線拉高）。
1、下面是開始信號的編寫方法：
總線空閑狀態為高電平，主機把總線拉低等待DHT11響應，主機把總線拉低必須大于18毫秒，保證DHT11能檢測到起始信號。主機發送開始信號結束后,延時等待20-40us后, 開始讀取DHT11的響應信號。
2、下面是接收數據的編寫方法
上圖就是DHT11接收到開始信號后，它對總線的時序圖。可知：
1、發送80us的低電平響應信號。
2、然后它將總線拉高80us的高電平，為傳輸數據（溫濕度等）做準備。
3、開始在總線上傳輸數據（此時單片機就可以接收數據了）
作用：所以我們通過上面時序圖就可以判斷DHT11從什么時候開始響應主機的？而主機也就可以在根據總線的情況，在正確的時間去接收DHT11發送的數據了。
注意：DHT11會一次性發送40位數據，所以主機也要一次性接收40位數據哦。
這個比較簡單，就是簡單的判斷總線電平變化。我這里就不貼代碼，最上面有代碼，按照時序圖一步一步分析就行！
3、接收的數據是0/1的判斷方法
從上面的時序圖可知，DHT11在發送數據前都會有一個50us低電平的開始時間，然后輸出高電平，這才是真正的數據。根據高電平的時間區分是0還是1。
總結：從手冊中我們可知要接收5次，每次8位二進制，分別對應濕度整數、小數…等。
注意：
在單片機中，只用將上述代碼封裝在一個“.c”文件中，然后在main函數里 做兩步：
1、char dht11_data[4]; //定義用于接收DHT11溫濕度數據的數組–保存濕度和溫度。
2、DHT11_receive(dht11_data);//調用函數獲取溫濕度值到dht11_datas數組（博主沒有保存最后的校驗位），因此就可以顯示值了
至于想研究文件中uchar DHT11_rec_byte()；void DHT11_start()；的寫作原理，請參考DHT11的說明手冊，都是根據手冊中的時序圖寫的。
手冊鏈接: DHT11說明書.
是不是特別簡單，好用記得點贊哦來
目錄
?一、濕度傳感器的了解
二、初始化程序的了解
三、測量值的編寫和解析
四、單片機通信收發配置
五、總結
?一、濕度傳感器的了解
從今天開始，我們開始簡單的記錄學習傳感器的歷程，因為是剛剛接觸，所以我選擇了一個比較簡單的傳感器——濕度傳感器，由此來了解傳感器的內在原理和控制方式。
首先是傳感器內部端口的初始化，我們知道在C語言里面數組是需要初始化的，變量也是需要初始化的，那么由此可推得?，像傳感器這類電子元器件在使用之前也是需要初始化的，?所以我們第1步先了解它的初始化程序。
二、初始化程序的了解
void? initHumiditySensor()
{
ADC_InitTypeDef? ADC_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef? GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_10MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode= ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_Mode= ADC_Mode_Independent;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign= ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv= ADC_ExternalTrigConv_None;
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel=1;
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode= DISABLE;
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0,1,
ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
ADC_ResetCalibration(ADC1);
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1))
{}
ADC_StartCalibration(ADC1);
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1))
{}
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
}
這是一個參考程序，要善假于物也！
這里使用了STM32的ADC1來采集濕度傳感器的模擬信號。
首先這是IO口PA0在AIN模式，然后配置ADC。
需要確保里面的ADC_ContinuousConvMode= ENABLE，使之連續轉換。
?
三、測量值的編寫和解析
?
比例系數，將ADC測量值轉換為 0~100的百分比
float f = 100.0f/(4096*3/3.3f);?
讀取濕度信息，返回的數值為0~100，分辨度為0.1
float readHumidity(){?
? return ((int)((ADC1->DR)*f*10))*0.1f;
}
函數直接返回濕度的百分比。
首先說一下“ f ”的意義，f 是為了將ADC采集的數值轉化為實際的濕度值。 STM32的ADC最多只支持12位的AD轉換，也就是說只能用0~4095這些數來表示輸入的模擬量。
簡單來說就是 0對應0V，4096對應3.3V。而濕度計的模擬信號則定義為0~3V對應0~100。通過上述的式子可以得到一個比例值 f 將0~4095的數值轉化為濕度百分比。
由于配置的ADC是持續轉換的，因此直接讀取ADC的DR寄存器就能獲得模擬量的大小。
?
四、單片機通信收發配置
?
首先在valuepack.h中定義要收發哪些變量，由于本次我們是要發送一個float類型的變量，所以配置如下：
// 根據實際需要的變量，定義數據包中 bool byte short int float 五種類型的數目?
#define TX_BOOL_NUM 0?
#define TX_BYTE_NUM 0?
#define TX_SHORT_NUM 0?
#define TX_INT_NUM 0?
#define TX_FLOAT_NUM 1
配置好之后，編譯器會自動為你生成一個帶有float [1]數組的TxPack。
然后在main.c中使用這個TxPack
TxPack txpack;?
int main(void){?
initHumiditySensor();
initValuePack();?
while(1){?
// 延時?
for(int t=0;t<;t++) { }
txpack.floats[0] = readHumidity();?
sendValuePack(&txpack);?
}
}
以上是所有主函數的代碼，先初始化，然后進入主循環，延時一段時間后，讀取濕度并將濕度傳給txpack的floats[0]，然后發送。之所以將延時定這么高，是因為這款濕度傳感器的數據更新頻率太低。很巧的是此for循環實際和1秒時間相差不大，而STM32F103時鐘是Hz。
五、總結
以上就是這個傳感器的代碼以及單片機的配合程序，雖然代碼和程序略顯簡單和粗暴。但是其內在的原理和使用方法，卻值得我們認真的思考與研究。? 當真正的掌握了這個研究方法和思路之后，再研究其他的傳感器也就如魚得水，更加方便快捷了。?
?
濕度傳感器單片機檢測電路
原理及說明
一、?濕度傳感器檢測需要注意的問題
高分子濕度傳感器CHR01、02系列為新一代復合型電阻型濕度敏感部件，其復阻抗與空氣相對濕度成指數關系，直流阻抗（普通數字萬用表測量）幾乎為無窮大，與傳統意義上的電阻有空氣中水分子參與膜感濕中的離子導電，由于水分子為極性分子，在直流電存在的情況下，會電離，分解，從而影響導電與元件的壽命，所以要求采用交流電路對傳感器進行供電。
對濕度傳感器而言，頻率與阻抗之間存在一定的關系，對于測量30%--80%RH范圍，頻率的變化對傳感器影響并不明顯，在單片機軟件編程的實際應用時，需要通過將傳感器置于濕度發生裝置中（例如恒溫恒濕箱）進行實測，通過軟件對最終的誤差進行修正，此項修正基本上可以彌補頻率變化所產生的誤差以及其他誤差。
濕度傳感器阻抗變化與溫度的關系見規格書中的數據表，先檢測溫度，然后按查表法對進行濕度檢測。如果濕度精度要求不是特別嚴格的情況，（從數據處理簡易的法則來說），可以推算濕度傳感器溫度系數為-0.4%RH/℃，公式為：
?H（t）=H (25℃) - 0.4*(t – 25)
例如，以實測阻抗按25℃的數據表讀數，例如在35℃時讀到的阻抗為30K，按25℃表格，相對濕度為60%RH，此時按公式計算的實際濕度應為56%RH。
最后的問題是在生產過程中，由于濕度傳感器的原因或其他原因，總會遇到實際值與測量值之間存在誤差的情況，在單片機功能允許的情況下，建議通過軟件做最后的修正，主要采用跳線（JUMP）的方法對示值進行修正，安排一個IO，做加/減運算符號定義，其余2-4個IO，用于定義加/減的值，例如1，2，3，可以修正正負6%RH的示值偏差。
二、檢測電路
?單片機采集濕度傳感器的方式可以采用RC阻容充放電，直接A/D法，通過模擬電路轉換后再通過A/D法進行采集。以下著重講一下第一，二種方法的原理參數設計
A、?RC阻容充放電，通過計算充電或放電時間進行測量。
使用電容充放電電路如下圖示，將測量濕度傳感器等效為電阻RX進行充放電，通過測量充放電時間進行反推阻抗可以測量電阻阻抗，通過讀表可以檢測相對濕度值。
示意圖如下：
首先，置RB0為輸出狀態，RB1和RB2為輸入狀態，RB0輸出高電平Vh（≥0.85VDD），通過濕敏電阻對C進行充電，根據電路理論，電容上的電壓按一階指數規律變化，
Uc(t)=Vh[1-exp(t/RxC)] (1)
在渡越時間Tmr后，Uc(t)由0V上升到RB2的輸入高電平門檻電壓VT（0.45VDD），RB2的輸入狀態也由低電平變為高電平，此時再將，RB0，RB2置為低電平，電容C上的電壓通過RP，及RX和RB2快速放電。如此重復，進行充放電。
由式（1）知
Tmr=-Ln( 1-VT/Vh ) Rx C (2)
由(2)知，只要測量Tmr，VT、Vh、C 為已知，可以計算出Rx，由于元件參數及溫度漂移，VT、Vh、C的值很難精確計算，為解決此問題，我們可置RB1為高電平，Vh（≥0.85VDD），通過固定電阻R0對C進行充電，同理可知，電容上的電壓Uc(t)由0V上升到RB2的輸入高電平門檻電壓VT的時間為Tcr:
Tcr=-Ln( 1-VT/Vh ) R0 C (3)
將 (2)/ (3)可得：
Rx=(Tmr/ Tcr) R0? (4)
由(4)可知，只要測量Tmr與Tcr，R0為精密固定電阻，通過運算就可以計算Rx ，與其他因素無關。在RX測量后就可以查表計算相對濕度值
參數設計：
電阻R0與電容C的選擇主要取決于需要的分辨率，與單片機周期等有關
電阻建議選擇精密金屬膜電阻，建議為60K---300K（1%）之間（取值與測量范圍有關，取與Rxmax的1/2左右）
電容的選擇既要考慮到測量的靈敏度，又要考慮不使計數時間太長，具體考慮單片機的時鐘頻率等因素。
C≤-T/[RxmaxLn(1-VT/Vh)]
T為計數器溢出時間，與分辨率有關
? Rxmax 為最大阻抗值，（取200K--600K左右取值與測量范圍有關）
建議電容量在0.1UF到1U間選擇,材料為陶瓷或有機電容
B、?A/D直接采樣法
濕度傳感器由于其必須的激勵通過交流電來實現，及不同溫度特性下阻抗不同的特性，決定了其在AD采樣電路中必須采用動態采樣的方法，并同時采樣溫度信號。具體電路示意圖如下：
參數設計：
R0采樣電阻的阻值通常建議在30－50KΩ，側重高濕測量，采樣電阻阻值可降低到20KΩ，低濕阻值可提高到100KΩ。
在信號的正周期內的中間段進行采樣，直接通過分壓法采集，注意采樣時間，通過電壓采樣后得到V0，計算如下：
RX=R0*(V-V0)/V0
同時檢測當前溫度T，通過查閱濕度傳感器Z/RH/T數據表，在不同溫度下RX的值推算出當前的相對濕度RH%。
不同單片機可能得到的數據會有所不同，建議通過軟件進行矯正。
三、有關其他問題
1、?濕度傳感器一致性問題請與供應廠聯系，在送樣與生產時務必確定具體型號與阻值大小，范圍，以及詳細的數據表（Z/RH/T）。
2、?溫度檢測的準確性相當重要。溫度傳感器與濕度傳感器布線位置盡量靠近
3、?檢測時需在焊接后1小時測量為最好，焊接方式與防止污染與高溫保護有關，不可直接將傳感器本體置于溫度大于120℃的環境或污染氣氛中
4、?如采用模擬電路通過轉換為電壓進行測量，請與我司聯系，可提供相關電路。
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133.智能立體倉庫系統的設計
134.智能火災報警監測系統
135.基于單片機的多點溫度檢測系統
136.單片機定時鬧鐘設計
137.濕度傳感器單片機檢測電路制作
138.智能小車自動尋址設計--小車懸掛運動控制系統
139.探討未來通信技術的發展趨勢
140.音頻多重混響設計
141.單片機呼叫系統的設計
142.基于FPGA和鎖相環4046實現波形發生器
143.基于FPGA的數字通信系統
144.基于單片機的帶智能自動化的紅外遙控小車
145.基于單片機AT89C51的語音溫度計的設計
146.智能樓宇設計
147.移動電話接收機功能電路
148.單片機演奏音樂歌曲裝置的設計
149.單片機電鈴系統設計
150.智能電子密碼鎖設計
151.八路智能搶答器設計
152.組態控制搶答器系統設計
153.組態控制皮帶運輸機系統設計
154..基于單片機控制音樂門鈴
155.基于單片機控制文字的顯示
156.基于單片機控制發生的數字音樂盒
157.基于單片機控制動態掃描文字顯示系統的設計
158.基于LMS自適應濾波器的MATLAB實現
159.D功率放大器畢業論文
160.無線射頻識別系統發射接收硬件電路的設計
161.基于單片機PIC16F877的環境監測系統的設計
162.基于ADE7758的電能監測系統的設計
163.智能電話報警器
164.數字頻率計 課程設計
165.多功能數字鐘電路設計 課程設計
166.基于VHDL數字頻率計的設計與仿真
167.基于單片機控制的電子秤
168.基于單片機的智能電子負載系統設計
169.電壓比較器的模擬與仿真
170.脈沖變壓器設計
171.MATLAB仿真技術及應用
172.基于單片機的水溫控制系統
173.基于FPGA和單片機的多功能等精度頻率計
174.發電機－變壓器組中微型機保護系統
175.基于單片機的雞雛恒溫孵化器的設計
176.數字溫度計的設計
177.生產流水線產品產量統計顯示系統
178.水位報警顯時控制系統的設計
179.紅外遙控電子密碼鎖的設計
180.基于MCU溫控智能風扇控制系統的設計
181.數字電容測量儀的設計
182.基于單片機的遙控器的設計
183.200電話卡代撥器的設計
184.數字式心電信號發生器硬件設計及波形輸出實現
185.電壓穩定畢業設計論文
186.基于DSP的短波通信系統設計(IIR設計)
187.一氧化碳報警器
188.網絡視頻監控系統的設計
189.全氫罩式退火爐溫度控制系統
190.通用串行總線數據采集卡的設計
191.單片機控制單閉環直流電動機的調速控制系統
192.單片機電加熱爐溫度控制系統
193.單片機大型建筑火災監控系統
194.USB接口設備驅動程序的框架設計
195.基于Matlab的多頻率FMICW的信號分離及時延信息提取
196.正弦信號發生器
197.小功率UPS系統設計
198.全數字控制SPWM單相變頻器
199.點陣式漢字電子顯示屏的設計與制作
200.基于AT89C51的路燈控制系統設計
200.基于AT89C51的路燈控制系統設計
201.基于AT89C51的寬范圍高精度的電機轉速測量系統
202.開關電源設計
203.基于PDIUSBD12和K9F2808簡易USB閃存設計
204.微型機控制一體化監控系統
205.直流電機試驗自動采集與控制系統的設計
206.新型自動裝彈機控制系統的研究與開發
207.交流異步電機試驗自動采集與控制系統的設計
208.轉速閉環控制的直流調速系統的仿真與設計
209.基于單片機的數字直流調速系統設計
210.多功能頻率計的設計
211.18信息移頻信號的頻譜分析和識別
212.集散管理系統—終端設計
213.基于MATLAB的數字濾波器優化設計
214.基于AT89C51SND1C的MP3播放器
215.基于光纖的汽車CAN總線研究
216.汽車倒車雷達
217.基于DSP的電機控制
218.超媒體技術
219.數字電子鐘的設計與制作
220.溫度報警器的電路設計與制作
221.數字電子鐘的電路設計
222.雞舍電子智能補光器的設計
223.高精度超聲波傳感器信號調理電路的設計
224.電子密碼鎖的電路設計與制作
225.單片機控制電梯系統的設計
226.常用電器維修方法綜述
227.控制式智能計熱表的設計
228.電子指南針設計
229.汽車防撞主控系統設計
230.單片機的智能電源管理系統
231.電力電子技術在綠色照明電路中的應用
232.電氣火災自動保護型斷路器的設計
233.基于單片機的多功能智能小車設計
234.對漏電保護器安全性能的剖析
235.解析民用建筑的應急照明
236.電力拖動控制系統設計
237.低頻功率放大器設計
238.銀行自動報警系統
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