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1、课设论文DHT11温湿度模块的开发及应用讲解 课程设计(论文)说明书题 目： DHT11温湿度模块的开发及应用 院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 副教授 2013年 5 月 12 日摘 要本课设采用8051系列单片机以及DHT11温湿度传感器相结合的方式来测量周围环境温度，其特点具有采集温度、湿度的时间快，所采集到的温湿度数值精度相对传统温湿度计要高，且易于读数，抗干扰能力强等特点。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，确保产品有极高的可靠性与卓越的

2、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。8051单片机是常用于控制的芯片，使用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习掌握。 使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以即时快速精确的反应温室内的温度的变化。完成诸如升温到特定的温度时进行报警，引起注意。关键词： 8051 DHT11AbstractThis Curriculum Design set with 8051 series single chip microcomputer and a combination of DHT11 temperature

3、 and humidity sensor to measure ambient temperature, its characteristic has quickly to collection temperature, humidity.collected by the temperature and humidity values relative to the traditional temperature and humidity meter high accuracy, easy reading, strong anti-jamming capability, etc.DHT11 d

4、igital temperature and humidity sensor is a contains a composite of the temperature and humidity sensor has been calibrated digital signal output. It dedicated digital module acquisition technology and the temperature and humidity sensor technology, ensure that the product has a high reliability and

5、 excellent long-term stability. Sensor consists of a resistance type moisture element and a NTC temperature measuring element, and connected to a high-performance 8-bit microcontroller.8051 microcontroller is often used to control chip, using 8051 single chip microcomputer to achieve temperature and

6、 humidity automatic control of the distance, and 8051 single-chip computer is easy to learn.Using 8051 single-chip microcomputer temperature and humidity control system, can quickly and accurately response immediately change of temperature in the greenhouse. Finish such as heating up to a specific t

7、emperature for alarm, attract attention.Keywords: 8051DHT11前言5第一章 系统总体设计.51.1系统实现的主要功能.51.2系统工作原理.51.3总体构成.61.3.1总体设计框图.6第二章 系统的硬件设计.72.1主控模块设计.72.1.1 主控模块原理图.72.2 DHT11传感器模块设计.72.2.1DHT11传感器简介.72.3数码管显示模块设计.112.3.1数码管简介.112.3.2数码管模块.112.4蜂鸣器报警模块.12第三章 系统的软件设计.133.1总体程序框架流程图.13第四章 调试过程和注意问题.144.1程序下

8、载软件说明.144.2设计中遇到的问题及解决.15结 论.16谢 辞.17参考文献.18附录 19 前 言本次课程设计主要针对软件的开发以及软件与硬件相结合的形式来提高自我的动手操作能力以及对程序理解与操作能力。主要为了让自己在大学的课程学习中学会学以致用，不能光有一嘴理论而不赋予实践验证当中去，这样学到的知识也只不过是空洞无力的。只有通过将所学的知识应用于实际的操作中，让知识与实践相结合的形式，才能让我们将学到的东西举一反三，真正体现知识的重要性。也为今后毕业后在工作中能够具有较强的动手操作能力奠定基础。另外，在现代生活中，温度与湿度与人们的生活息息相关。温度与湿度在各个领域部门经常需要对其

9、进行测量及控制。准确测量温湿度在一些领域中至关重要的，而传统的温度计是用水银的热胀冷缩性来度量温度的值，所以精确度不高，湿度计则采用干湿球显示法，不仅复杂而且测量精度不高。故在此我们使用单片机对温湿度进行测量，这样不仅控制方便，简单灵活，而且可以大幅度提高温度控制的技术指标，在测量中我们直接使用数码管进行对温湿度的数值进行显示，从而更容易读数。在本次设计中，我们采用DHT11数字温湿度传感器与HOT51增强型单片机开发板相结合，从而设计出一个能够直接在单片机的数码管上直接显示出小范围环境中温度与湿度的数值，从而完成本次设计的要求。第一章系统总体设计1.1 系统实现的主要功能 本系统所要实现的功

10、能是：1、温湿度的实时检测和显示。通过数码管实时地显示传感器DHT11检测到的温湿度的值。2、当温湿度超出所设定的阈值时便会自动报警。通过蜂鸣器发出声音实现报警。1.2系统的工作原理本次设计主要涉及了温湿度的测量、显示以及报警。所以再硬件方面涉及了单片机主控模块、传感器模块、数码管显示模块、蜂鸣器报警模块，共四大模块。 传感器模块使用DHT11数字温湿度传感器。通过DHT11检测当前环境下的温湿度，讲所测得的数据提交给单片机进行处理和分析。 数码管显示模块仅仅为了实现湿度与湿度的检测数值显示。左边两位显示的为DHT11传感器检测到的湿度的数值，右边两位则为温度的数值。 蜂鸣器报警模块则用于实现

11、当温度超过所设阈值时鸣响报警。当传感器检测到环境周围的温度大于或等于所设定的安全温度时，驱动蜂鸣器，时蜂鸣器鸣响，引起注意，从而采取降温措施。1.3.总体构成1.3.1 总体设计框图 系统总体设计框图如图1.1所示。图1.1： 系统总体设计框图第二章系统的硬件设计2.1 主控模块设计 本次课程设计使用的主模块为90C516RD+为核心的芯片。使用时将P12口作为与DHT11数据端的传输口。P17口接蜂鸣器控制端，以控制报警器控制模块工作。P00-P07则用于控制数码管的显示功能。 2.1.1主控模块原理图 主控模块原理图如图2.1所示。图2.1： 主控模块原理图2.2 DHT11传感器模块接口

12、设计2.2.1 DHT11传感器简介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

13、应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 3 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。DHT11实物图如图2.2所示。图2.2：DHT11 实物图（1）引脚介绍: Pin1：（VDD），电源引脚，供电电压为35.5V。 Pin2：（DATA），串行数据，单总线。 Pin3：（NC），空脚，悬浮。 Pin4：（VDD），接地端，电源负极。（2）接口说明：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。DHT11接口如图2.3所示。图2.3：单片机与传感器接口（3）数据帧的描述：DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用

14、单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,具体格式在下面说明.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+8bit温度整数数据数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据 +8bi温度整数数据” （4）电气特性：VDD=5V，T = 25，除非特殊标注。DHT11的电气特性参数条件Mintypmax单位供电DC355.5V供电电流测量0.52.5mA平均0.21mA待机100150uA采样周期秒1次注:采样周期间隔不得低于1秒钟。 （5）时序描述：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

15、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。通讯过程如图2.4所示：图2.4：通讯过程图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,

16、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。通讯初始化如图2.5所示。图2.5通讯初始化要求图 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信号表示方法如图2.6所示：图2.6：数字0信号电平变化图数字1信号表示方法如图2.7所示 图2.7：数字1数据线电平

17、变化图2.3 数码管显示模块设计2.3.1 数码管简介 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元链接方式分为共阳极和共阴极数码管。2.3.2 数码管模块 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们想要的数字，因为根据驱动方式的不同又可分为静态式和动态式，由于本课程设计使用的是动态式，一下介绍动态式的工作原理:动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端

18、连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。数码管模块原理图如图2.8所示图2.8：数码管模块原理图2.4 蜂鸣器报警模块（1）蜂鸣器介绍蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机等电子产品中作发生器件。（2）蜂鸣器工作原理 蜂鸣器主要由多谐振荡器、压

19、电蜂鸣片、阻抗配器及共鸣箱、外壳等组成。当接通电源后，多谐振荡器起振，输出1.52.5KHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣器片发声。 本课程所使用的蜂鸣器原理图如图2.9图2.9：蜂鸣器原理图 第三章 系统的软件设计3.1 总体程序框图流程图软件设计流程框图如图3.1所示 图3.1：软件设计流程框图整体程序参见附录第四章 调试过程和注意问题4.1 程序下载软件说明 本课程设计是基于Keil uVision4 环境下开发，该软件支持C语言的编程及调试，运用方便。当在该软件下把程序准确无误编写好之后，通过软件中的编译功能获得后缀名为.hex文件后，再使用程序烧写软件STC_ISP_V483 将

20、数据烧写到系统中。再烧写先应需先将开发板与电脑用连接线连接好，并检查好开发板所对应的COM口，以免烧写失败。Keil uVision4 软件程序编写窗口:软件程序编写窗口图入图4.1所示图4.1：软件程序编写窗口图STC_ISP_V483 软件程序烧写窗口：软件程序烧写窗口图如图4.2所示图4.2：软件程序烧写窗口4.2设计中遇到的问题及解决1、蜂鸣器不响 在调试过程中有可能会发现，当温度达到或超过所设定的阈值时，但是蜂鸣器却没有响。解决此问题首先要了解所用的蜂鸣器是有源的还是无源的，属于脉冲蜂鸣器还是直流蜂鸣器。有源直流蜂鸣器直接有电流通过即可鸣响，而无源脉冲蜂鸣器则要加方波信号才能使其发声

21、，所以在程序编写是需要特别注意。2、烧写失败 在将程序烧写到系统中时可能出现烧写失败的情况。原因主要是在选择COM口的时候没有选择正确。比如开发板接入到电脑的是COM3口，而烧写软件选择到了COM1口，导致烧写失败。解决方法可通过: 打开电脑属性界面设备管理器点击端口查看如图4.3所示，接口为COM3口。图4.3：COM口所接端口示意图结 论经过本次的课程设计，首先最大的体会就是，在做仿真跟实物的过程中是完全不同的。在做实物的过程中会遇到很多很多的问题是仿真中所没有的。同样的程序，在仿真中完美的运行，但是放到了实物中却无法得到自己想要的效果。这是因为在实物有很多外界的因素的影响，一方面有可能是

22、硬件的损坏，另一方面是软件与硬件不匹配，导致软件无法驱动硬件，从而硬件无法正常的工作。所以，我们必须要记住，仿真仅仅只是仿真，无法取代实物，仿真永远只能为我们提供参考，不能代替实物。 谢 辞记过几周的努力，由于第一次进行课程设计，在设计过程中有需要难点需要解决，加上自我的知识不全面，导致设计过程中增添了许多麻烦，在此期间，幸得老师以及同学的指点，给我提供了许多帮助，再通过自己查书以及通过网络解决一些难以解决的问题，从而使我顺利地完成了设计任务，也让我从中重新认识到自学的重要性，以及学以致用的道理。然后经过这次的课程设计提高了遇到问题能解决问题的能力和亲自动手能力，为今后的毕设打下了良好的基础。

23、 参考文献1 李凤霞.C语言程序设计教程 北京：北京理工大学出版社，20102 李群芳.单片机微型计算机与接口技术 北京：电子工业出版社，20103 康华光。电子技术基础（数字部分） 北京：高等教育出版社，20114 杨素行 模拟电子技术基础 北京：高等教育出版社，20105 巧媛 单片机原理及应用 北京：电子工业出版社，20036 胡汉才 单片机原理及系统 北京：清华大学出版社，20027 余发山 单片机原理及应用技术 北京：中国矿业大学出版社，20048 Guiyun Tian Foumdation and Application pf Microcontroller 高等教育出版社9 L

24、LH.-Programming.Microcontrollers.C.(Embedded.Technology.Serise)附 录硬件原理图：主控模块如图5.1所示图5.1：主控制模块原理图数码管原理图如图5.2所示图5.2：数码管原理图 蜂鸣器相关原理图如图5.3所示图5.3：蜂鸣器相关原理图硬件实物图：整体硬件实物如图5.4所示图5.4：整体硬件实物图程序清单：#includereg52.h#includeintrins.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DH=P12;uchar RHL,RHH,CL,CH

25、;uint m,n,num;/int n=1;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;sbit buzzer=P17; void alarm() if(CH=30) buzzer=1; else buzzer=0; void delayms(unsigned int z) unsigned int x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=125;y0;y-);void delayus(unsigned char n) while(n-);void init() EA=1; TMOD |=0

26、x10; TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; ET1=1; TR1=1; uint integer(uchar x) uchar h,l; uint n; l=x&0x0f; h=(x&0xf0)4; n=h*16+l; return n; readdht11_byte() uchar i,dht; for(i=8;i0;i-) dht=dht18ms delayms(30); /延时18ms DH=1; /拉高等待 delayus(3); /延时29us DH=1; if(!DH) while(!DH);/ while(DH); RHH

27、=readdht11_byte();/湿度整数数据 RHL=readdht11_byte();/湿度小数数据 CH=readdht11_byte();/温度整数数据 CL=readdht11_byte();/温度小数数据 void main() init(); while(1) P2=0; P0=tablem/10; delayms(1); P2=1; P0=tablem%10; delayms(1); P2=4; P0=tablen/10; delayms(1); P2=5; P0=tablen%10; delayms(1); /delayms(1000); if(num=20) read_dht11(); num=0; m=integer(RHH); n=integer(CH); alarm(); /delayms(5); void time1(void) interrupt 3 using 0 TH1=(65536-50000)/256; TL1=(655