温湿度传感器DHT11应用
学习C51单片机时做的第一个传感器就是DHT11，感觉学到了一点东西，以下是我自己的作品以及程序，希望可以帮到你...
DHT11主要是接收数据及处理的函数，根据它的时序图，一般会很容易写出函数，且不会出太大错误的。然后再使用LCD1602将数据显示出来，程序里都写得很清楚了。
程序原型如下：
#include
typedef unsigned char U8;
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit D=P0^3; //DHT11信号接收端
sbit lcden=P1^2; //1602使能端
sbit lcdrs=P1^0; //1602数据命令选择端
/************定义区************/
U8 FLAG;
U8 temp;
U8 TH,TL,RH,RL;
U8 TH_temp,TL_temp,RH_temp,RL_temp,check_temp;
U8 comdata;
/************延时函数************/
void delay(uint z) //毫秒级延长
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
void Delay_nms(unsigned char n) // 延时n ms
{
U8 i,j;
for(j=n;j>0;j--)
{
for(i=0;i<29;i++);
}
}
void Delay1s() // 延时n s
{
U8 i,j,k;
for(i=20;i>0;i--)
{
for(j=250;j>0;j--)
{
for(k=250;k>0;k--);
}
}
}
void Delay_40us(void) //延时40us
{
U8 i;
for(i=0;i<12;i++);
}
/************DHT11采集数据************/
void DATA_R(void)
{
U8 i;
for(i=0;i<8;i++) //每次采集8位数据
{
FLAG=2;
while((!D)&&FLAG++); //拉低50us 为接受一bit数据作准备
D=1; //电平已拉高，这句可不要
temp=0; //默认为低电平，即"0"
Delay_40us(); //延时40s后再测
if(D) temp=1; //如果40us后仍是高电平，是"1"
comdata<<=1;
comdata|=temp; //将值赋给U8comdata，每次赋一位
FLAG=2;
while((D)&&FLAG++); //延时等待电位降低进行下一次循环}
}
/************DHT11数据校验************/
void DATA_C(void)
{
D=0;
Delay_nms(180); //主机拉低电位180ms
D=1;
Delay_40us(); //主机拉高电位40us
D=1;
if(!P) //如果电位为低，表明从机响应信号已到达
{
FLAG=2;
while((!D)&&FLAG++); //判断从机拉低电位80us
FLAG=2;
while((D)&&FLAG++); //判断从机拉高电位80us，准备采集数据
DATA_R();
RH_temp=comdata; //湿度高8位
DATA_R();
RL_temp=comdata; //湿度低8位
DATA_R();
TH_temp=comdata; //温度高8位
DATA_R();
TL_temp=comdata; //温度低8位
DATA_R();
check_temp=comdata; //校验8位
D=1;
temp=(TH_temp+TL_temp+RH_temp+RL_temp);
if(temp==check_temp) //数据校验如果正确进行下一步
{
RH=RH_temp;
RL=RL_temp;
TH=TH_temp;
TL=TL_temp;
}
}
}
/************LCD1602部分************/
void write_data(uchar date) //1602写数据
{
lcdrs=1;
P3=date;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
// delay(200);
delay(5);
}
void write_com(uchar com) //1602写指令
{
lcdrs=0;
P3=com;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
}
void LCD_init() //1602初始化
{
lcden=0;
write_com(0x38); //8位，2行
write_com(0x0c); //显示开，光标关，不闪烁
write_com(0x06); //读写字符指针加1，屏幕不移动write_com(0x01); //清屏
}
/************主函数************/
void main()
{
DATA_C();
P2=TL;
LCD_init();
while(1)
{
write_data('S'); // 第一行显示湿度
write_data('D');
write_data(':');
write_data(RH/10+0x30);
write_data(RH%10+0x30);
write_data('.');
write_data(RL/10+0x30);
write_data(RL%10+0x30);
write_data(0x25); //湿度'%'
write_com(0x80+0x40);
write_data('W'); //第二行显示温度
write_data('D');
write_data(':');
write_data(TH/10+0x30);
write_data(TH%10+0x30);
write_data('.');
write_data(TL/10+0x30);
write_data(TL%10+0x30);
write_data(0xdf); //摄氏度'。'
write_data(0x43); //摄氏度'C'
Delay1s();
break;
}
}
另附几张照片吧：
3.3 DHT11传感器模块设计 3.3.1 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存中，传感器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。 DHT11传感器实物图如下3-3所示： 图3-3 DHT11传感器实物图 （1）引脚介绍： Pin1：(VDD)，电源引脚，供电电压为3~5.5V。
Pin2：（DATA），串行数据，单总线。 Pin3:（NC），空脚，请悬浮。 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。 图3-4 DHT11典型应用电路 （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 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。 （4）电气特性：VDD=5V，T = 25℃，除非特殊标注 表3-2 DHT11的电气特性 参数条件Min typ max 单位供电DC 3 5 5.5 V 供电电流测量0.5 2.5 mA 平均0.2 1 mA 待机100 150 uA 采样周期秒 1 次注:采样周期间隔不得低于1秒钟。
DWTHI100-S02 无线多功能综合传感器 一、产品介绍 1.1产品概述 ●本产品可以实时、准确的测量环境温度、环境相对湿度和照度，它能使用户对现 场环境实现远程的数据采集和监测，大大减少人工工作量，突出便利性、准确性和实时性。 ●本产品具有体积小、使用寿命长、无线信号传输距离远、环境适应性好、测量 精度高、安装便捷、防水等特点，是一款高性价比的产品。 ●本产品可广泛应用于仓储管理、生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活等 领域。 1.2 产品外观 1.3技术参数 1. 温度测量范围：－40℃～＋125℃； 2. 温度测量精度：±0.3℃±2.5%（rdg-25℃）； 3. 绝对湿度测量范围：1%RH～100%RH； 4. 绝对湿度测量精度： ＜10%RH：±1.8%RH±20%（rdg－20%RH）； 10%RH～90%RH：±1.8%RH
＞90%RH：±1.8%RH±20%（rdg－90%RH）； 5. 工作环境温度：－20℃～＋80℃； 6. 信号调制方式：GFSK； 7. 工作频率：2.45GHz； 8. 无线通讯距离：＞300米（2.45GHz、开阔地）； 9. 测量周期：30s（3.6V、典型值）； 10.平均功耗：＜7μA（3.6V）； 11.电池寿命：≥6年； 12.外壳材料：增强型耐高温ASA树脂； 13.外形尺寸：45 mm×24 mm×18.5mm； 14.重量：25g（含天线）； 15.防护等级：IP34； 16.安装方式：螺丝固定或无痕泡棉双面胶粘贴。 1.4应用场所 1、机房、厂房、仓库、无菌室； 2、温室大棚、智能大棚； 3、图书馆、档案馆、文物馆； 4、生物制药； 5、食品加工、储存场所； 6、医卫场所； 7、气象站； 8、智能楼宇； 9、其它需要监测温、湿、照度的场所。 1.5产品尺寸
关于温度传感器特性的实验研究 摘要：温度传感器在人们的生活中有重要应用，是现代社会必不可少的东西。本文通过控制变量法，具体研究了三种温度传感器关于温度的特性，发现NTC电阻随温度升高而减小；PTC电阻随温度升高而增大；但两者的线性性都不好。热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质。PN节作为常用的测温元件，线性性质也较好。本实验还利用PN节测出了波 尔兹曼常量和禁带宽度，与标准值符合的较好。 关键词：定标转化拟合数学软件 EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR 1.引言 温度是一个历史很长的物理量，为了测量它，人们发明了许多方法。温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量，具有反应时间快、可连续测量等优点，因此有必要对其进行一定的研究。作者对三类测温元件进行了研究，分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系。 2.热电阻的特性 2.1实验原理 2.1.1Pt100铂电阻的测温原理 和其他金属一样，铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω（即Pt100）。铂电阻温度传感器精度高，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器，本实验即采用这种铂电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线，为此，首先要对铂电阻本身进行定标。 按IEC751国际标准，铂电阻温度系数TCR定义如下： TCR=(R100-R0)/(R0×100) (1.1) 其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值（R100=138.51Ω，R0=100.00Ω），代入上式可得到Pt100的TCR为0.003851。 Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下： Rt=R0[1+At+B t2+C(t-100)t3] (-200℃ DHT11温湿度传感器与单片机之间的通信 一DHT11的简介： 1 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 2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。 3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.通讯过程如图1所示 图1 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。 图2 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4所示 TH-802P网络型温湿度传感器安装使用说明书 一.概述 TH-802P温湿度传感器是一种检测和采集环境温湿度的网络型智能 传感器，该传感器采用大屏幕液晶实时显示当前环境的温湿度值。 TH-802P温湿度传感器可以通过安装相应的监控软件，配备相应的 RS485串口通信模块与计算机进行通讯，实现计算机对温湿度控制器的 远程监控。适用于数据机房、通讯基站、计算机机房、精密车间、仓库、 温棚等场所的温湿度检测。 图1 TH-802P 二.特点 ●属精密网络型温湿度传感器，可以设定通讯地址0-255和波特率1200-19200bps； ●经可溯源标准检验，精度高并具备程序校准精度功能，低功耗、高稳定性； ●提供LCD段码显示和RS485通讯，设备地址和通讯波特率可通过按键设定 ●阻燃绝缘纤维外壳，采用5.08mm间距升降式接线端子，安全可靠； ●方便的壁挂安装方式 三.技术指标 ●供电电源：9~24VDC±20％ ●测温范围：－10 ~60℃； ●测湿范围：0 ~ 100％RH； ●精度：温度±0.5℃（全量程内）；湿度±3%RH（25℃时）； ●采集周期：不小于200ms； ●通讯距离：大于1000米 ●工作环境：－10℃~ 60℃，10 ~ 95%RH无冷凝 ●存储温度：－40℃~ 80℃ ●整机功耗：小于0.2W ●最大尺寸：86×86×30mm ●重量：100g。 四.典型应用 图2 应用图 五.按键说明 ●“确认”：按住“确认”按键持续约三秒，设备进入参数设置状态； 在参数设置状态下，单击该按键可选择设置参数类型为波特率设置或地址设置。 在参数设置状态下，长按“确认按键”3秒以上返回正常工作状态，同时保存设置参数。 ●“上调”：在参数设置状态下，单击此键参数循环递加； ●“下调”：在参数设置状态下，单击此键参数循环递减；六.波特率、地址设置 ●设备加电后自检，1秒后进入正常工作状态；● ● 所指； ● 波特率设置范围：1200、2400、4800、9600、19200 地址设置范围：A 0-255 ●波特率或地址完成后，长按“确定”键3秒以上，返回正常工作状态, 同时保存设置参数。 提示：通讯波特率缺省值为9600bps，地址为“1”。 七.电磁兼容 ●静电放电抗干扰检验:参照标准IEC61000-4-2 (GB/T17626.2)； ●工频磁场抗扰度检验: 参照标准IEC61000-4-8 (GB/T17626.8)； ●浪涌（冲击）抗扰度试验：参照标准IEC61000-4-5(GB/T17626.5) ●快速瞬变: 参照标准IEC61000-4-4 (GB/T17626.4)； ●安全要求: 参照标准IEC61010-1 (GB/T4793.1)。 V+：接12VDC电源正极； GND：接12VDC电源负极； RS+：接RS485正极； RS-：接RS485负极。 图4 PCB接线端子九.安装尺寸 两挂墙孔中心间距：59mm 1.将TH-802P后盖打开； 2.将螺丝装钉在墙面上，两螺丝间距为58-60mm； 3.旋紧螺丝将TH-802P的后盖固定在墙上； 4.按接线端子示意图正确接入电源线、通讯线； 5.检查无误后将TH-802P合上后盖。 图3 波特率、地址设置状态 图5 TH-802P后盖图及安装尺寸 基于单片机的DHT11温湿度 传感器设计 姓名：史延林 指导老师：黄智伟 学院：电气工程学院 学号：20094470321 摘要： 温湿度是生活生产中的重要的参数。本设计为基于单片机的温湿度检测与控制系统，采用模块化、层次化设计。用新型的智能温湿度传感器DHT11主要实现对温度、湿度的检测，将温度湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，再运用单片机STC89C52进行数据的分析和处理，为显示和报警电路提供信号，实现对温 湿度的控制报警。报警系统根据设定报警的上下限值实现报警功能，显示部分采用LCD1602液晶显示所测温湿度值。系统电路简单、集成度高、工作稳定、调试方便、检测精度高，具有一定的实用价值。 关键词：单片机；DHT11温湿度传感器； LCD1602显示 第一章：课程构思 1.1课题背景 温湿度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用。在生产中，温湿度的高低对产品的质量影响很大。由于温湿度的检测控制不当，可能使我们导致无法估计的经济损失。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强生产车间内温度与湿度的监测工作，但传统的方法过于粗糙，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。目前，在低温条件下(通常指100℃以下)，温湿度的测量已经相对成熟。利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、学习、生活提供更好的更方便的设施就需要从数字单片机技术入手，一切向着数字化，智能化控制方向发展。 对于国内外对温湿度检测的研究，从复杂模拟量检测到现在的数字智能化检测越发的成熟，随着科技的进步，现在的对于温湿度研究，检测系统向着智能化、小型化、低功耗的方向发展。在发展过程中，以单片机为核心的温湿度控制系统发展为体积小、操作简单、量程宽、性能稳定、测量精度高，等诸多优点在生产生活的各个方面实现着至关重要的作用。 温湿度传感器除电阻式、电容式湿敏元件之外，还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件（利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率）、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。1.2主要内容 热电偶的结构 热电偶前端接合的形状有3种类型，如图2.5所示。可根据热电偶的类型、线径、使用温度，通过气焊、对焊、电阻焊、电弧焊、银焊等方法进行接合。 在工业应用中为了便于安装及延长热电偶的使用寿命，通常使用外加套管的方式。套管一般分为保护管型和铠装型。 1.带保护管的热电偶 是将热电偶的芯线以及绝缘管插入保护管使用的热电偶。保护管在防止芯线氧化、腐蚀的同时，还可以保持热电偶的机械强度。保护管有多种类型，常用的如下表所示。 氮化硅管 1400 1600 与碳化硅管大致相同，适用于熔融铝 Si3N4 2.铠装型热电偶 铠装热电偶的测量原理与带保护管的热电偶相同。它使用纤细的金属管(称为套管)作为上图中绝缘管(陶瓷)的替代品，并使用氧化镁(MgO)等粉末作为绝缘材料。由于其外径较细且容易弯曲，所以最适合用来测量物体背面与狭小空隙等处的温度。此外，与带保护管的热电偶相比，其反应速度更为灵敏。铠装热电偶的套管外径范围较广，可以拉长加工为8.0mmф到0.5mmф的各种尺寸。芯线拉伸得越细，常用温度上限越低。如K型热电偶，套管外径0.5mmф的常用温度上限是600℃，8.0mmф的是1050℃。 热电阻的结构 如下图所示，热电阻的元件形状有3种，目前陶瓷封装型占主导地位。陶瓷封装型用于带保护管的热电阻以及铠装热电阻。陶瓷与玻璃封装型的铂线裸线直径为几十微米左右，云母板型的约为0.05mm。引线则使用比元件线粗很多的铂合金线。 热电阻元件的种类 带保护管的热电阻图例 温度传感器的安装方法 1. 安装实例和测量误差 热电偶和热电阻在设备中的安装方法和测量误差如下图所示。安装时要注意机械强度，特别是高温中保护管的变形。另外，为了避免保护管的热损失对元件温度的影响，需要考虑流向和保护管的外形、插入长度、保温、隔热等问题。 1、DHT11产品概述 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。 2、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 ?除湿器应用领域 3、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 4、电源引脚 DHT11的供电电压为 3－5.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。 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。 6、封装信息 第7章DS18B20温度传感器 7.1 温度传感器概述 温度传感器是各种传感器中最常用的一种，早起使用的是模拟温度传感器，如热敏电阻，随着环境温度的变化，它的阻值也发生线性变化，用处理器采集电阻两端的电压，然后根据某个公式就可以计算出当前环境温度。随着科技的进步，现代的温度传感器已经走向数字化，外形小，接口简单，广泛应用在生产实践的各个领域，为我们的生活提供便利。随着现代仪器的发展，微型化、集成化、数字化、正成为传感器发展的一个重要方向。美国DALLS半导体公司推出的数字化温度传感器DS18B20采用单总线协议，即单片机接口仅需占用一个I/O端口，无需任何外部元件，直接将环境温度转化为数字信号，以数码方式串行输出，从而大大简化了传感器与微处理器的接口。7.2 DS18B20温度传感器介绍 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用 DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。 1.DS18B20温度传感器的特性 ①独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 ②在使用中不需要任何外围元件。 ③可用数据线供电，电压范围：+3.0~ +5.5 V。 ④测温范围：-55 ~+125 ℃。固有测温分辨率为0.5 ℃。 ⑤通过编程可实现9~12位的数字读数方式。 ⑥用户可自设定非易失性的报警上下限值。 ⑦支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。 ⑧负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 2.引脚介绍 DS18B20有两种封装：三脚TO-92直插式（用的最多、最普遍的封装）和八脚SOIC贴片式。下图为实验板上直插式DS18B20的原理图。 3.工作原理 单片机需要怎样工作才能将DS18B20中的温度数据独取出来呢？下面将给出详细分析。 课程名称：_传感器原理与应用_项目名称：_温湿度传感器的使用_ 1注：1、实验准备部分包括实验环境准备和实验所需知识点准备。 2、若是单人单组实验，同组成员填无。 3、电源引脚 DHT11的供电电压为3－5.5V。传感器上电后，要等待1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。 4、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.通讯过程如图1所示 图1 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 课程设计任务书 题目基于AD590的温度测控系统设计 系(部) 信息科学与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 班级电气092 学生姓名刘玉兴 学号090819210 月日至月日共周 指导教师(签字) 系主任(签字) 年月日 摘要 温度是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一。过去温度检测系统设计中,大多采用模拟技术进行设计,这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当,就会造成整个系统性能的下降。随着半导体技术的高速发展,特别是大规模集成电路设计技术的发展, 数字化、微型化、集成化成为了传感器发展的主要方向。 以单片机为核心的控制系统．利用汇编语言程序设计实现整个系统的控制过程。在软件方面，结合ADC0809并行8位A／D转换器的工作时序，给出80C51单片机与ADC0908并行A ／D转换器件的接口电路图，提出基于器件工作时序进行汇编程序设计的基本技巧。本系统包括温度传感器，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路，其中温度传感器为数字温度传感器AD590，包括了单总线数据输出电路部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。 关键词：单片机、汇编语言、ADC0809、温度传感器AD590 Abstract Temperature is the most common one of process parameters in automatic control and industrial production. In the traditional temperature measurement system design, often using simulation technology to design, and this will inevitably encounter error compensation, such as lead,complex outside circuit,poor anti-jamming and other issues, and part of a deal with them Improperly, could cause the entire system of the decline. With modern science and technology of semiconductor development, especially large-scale integrated circuit design technologies, digital, miniaturization, integration sensors are becoming an important direction of development. In the control systems with the core of SCM，assembly language programming is used to achieve the control of the whole system．Combining with the operation sequence of ADC0809，the interface circuit diagrams of 80C51 SCM and ADC0809 parallel A／D conveger ale given．The basic skills of assembly language programming based on the operation se—quenee of the chip ale put forward．This system include temperature sensor and data transmission, the moduledisplays 数字温湿度传感器DHT11 1、概述 DHTxx 系列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测湿元件和一个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DHTxx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。单线制串行输出接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。本产品为 4 针单排引脚封装，特殊封装形式可根据用户需求而提供。 ２、产品特性 湿温度传感器的一体化结构能相对的同时对相对湿度和温度进行测量。 数字信号输出，从而减少用户信号的预处理负担。 单总线结构输出有效的节省用户控制器的I/O口资源。并且，不需要额外电 器元件。 独特的单总数据传输线协议使得读取传感器的数据更加便捷。 全部校准。编码方式为8位二进制数。 40bit 二进制数据输出。其中湿度整数部分占1Byte，小数部分1Byte；温度 整数部分1Byte，小数部分1Byte。其中，湿度为高16位。最后1Byte为校验和。 卓越的长期稳定性，超低功耗。 4引脚安装，超小尺寸。 各型号管脚完全可以互换。 测量湿度范围从20％RH到90％RH；测量温度范围从0℃到50℃。 适用范围包括恒湿控制，消费家电类产品，温湿度计等领域。 ３、外型与引脚排列 引脚说明： Vcc 正电源 Dout 输出 NC 空脚 GND 地- 1 - 图3.0 DHT外型及管脚 4、详细引脚说明： 传感器管脚方向识别：正面（有通气孔的一面）看过去，从左到右依次为1、2、3、4脚。 表4.0 电源引脚，DHTxx的供电电压为 3.5~5.5V。传感器上电后，要等待1s 以越过不稳定状态在此期间不要发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。 5、订货信息 6 温度传感器实验 姓名学号 一、目的 1、了解各种温度传感器（热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器）的测温原理； 2、掌握热电偶的冷端补偿原理； 3、掌握热电偶的标定过程； 4、了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。 二、仪器 温度传感器实验模块 热电偶（K 型、E 型） CSY2001B 型传感器系统综合实验台（以下简称主机） 温控电加热炉 连接电缆 万用表：VC9804A，附表笔及测温探头 万用表：VC9806，附表笔 三、原理 （1）热电偶测温原理 由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。 图1中T 为热端，To 为冷端，热电势 本实验中选用两种热电偶镍铬—镍硅（K 分度）和镍铬—铜镍（E 分度）。 （2）热电偶标定 以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热电偶，被校热电偶热电势与标准热电偶热电势的误差为 式中：——被校热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。 ——标准热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。 ——标准热电偶分度表上标定温度的热电势值。 ——被校热电偶标定温度下分度表上的热电势值。 ——标准热电偶的微分热电势。 （3）热电偶冷端补偿 热电偶冷端温度不为0℃时，需对所测热电势值进行修正，修正公式为： E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0) 即：实际电动势＝测量所得电势＋温度修正电势 （4）铂热电阻 铂热电阻的阻值与温度的关系近似线性，当温度在0℃≤T≤650℃时， 式中：——铂热电阻T℃时的电阻值 ——铂热电阻在0℃时的电阻值 A——系数（=3.96847×10-31/℃） B——系数（=-5.847×10-71/℃2） 将铂热电阻作为桥路中的一部分在温度变化时电桥失衡便可测得相应电路的输出电压变化值。 （5）PN结温敏二极管 半导体PN 结具有良好的温度线性，根据PN 结特性表达公式 可知，当一个PN 结制成后，其反向饱和电流基本上只与温度有关，温度每升高一度，PN 结正向压降就下降2mv，利用PN 结的这一特性可以测得温度的变化。 （6）热敏电阻 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度升高而急剧下降这一特性制成的热敏元件。它呈负温度特性，灵敏度高，可以测量小于0.01℃的温差变化。图2为金属铂热电阻与热敏电阻温度曲线的比较。 热电偶的结构 热电偶前端接合的形状有 3种类型，如图2.5所示。可根据热电偶的类型、线径、使用温度，通过气焊、 对焊、电阻焊、电弧焊、银焊等方法进行接合。 气澤 对輝 电隍埠.电弧挥 在工业应用中为了便于安装及延长热电偶的使用寿命，通常使用外加套管的方式。套管一般分为保护管型 和铠装型。 1. 带保护管的热电偶 是将热电偶的芯线以及绝缘管插入保护管使用的热电偶。保护管在防止芯线氧化、腐蚀的同时，还可以保 持热电偶的机械强度。保护管有多种类型，常用的如下表所示。 材质 常用 温度'C 最高使用温 度C 概要 SUS304 850 950 适用于高温、酸性、碱性环境， 不适用于氧化性、还原性气体环境 金 属 保 护 SUS316 850 950 比SUS304在高温中的耐蚀性好 SUS301S 1000 1100 Ni 、Cr 的含量高，耐热性强 SandviRP4 1050 1200 27Cr 钢，适用于高温环境， 不适用于氧化性、还原性气体 管 Kanthal A-1 1100 1350 Cr24%、A15.5%的耐热钢、在高温中机械强度高 镍铬合金 1100 1250 Ni80%、Cr20%、适用于氧化环境，不适用于硫化、还原 性气体环境 非 石英管QT 1000 1050 抗热冲击性强，但机械强度低 金 陶瓷管PT2 1400 1450 氧化铝质，气密性优 属 高铝管PT1 1500 1550 同上，抗热冲击性弱 保 刚玉管PT0 1600 1750 高纯度铝管，抗热冲击性最弱 护 管 碳化硅管 1250 1350 抗热冲击性强，但气密性差 SiC 1550 1600 在双保护管的外管上使用 氮化硅管 实验一 直流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、 实验目的： 了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理： 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍尔电势U H ＝K H IB ，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为kx U H ，式中k —位移传感器的灵敏度。这样它就可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好。 三、需用器件与单元： 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V 直流电源、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验板的连接线按图9-1进行。1、3为电源±5V ， 2、4为输出。 2、开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零。 图9-1 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图 3、测微头往轴向方向推进，每转动0.2mm 记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表9-1。 表9－1 X （mm ） V(mv) 作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项： 1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V，否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题： 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化？ 七、实验报告要求： 1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。 使用电池：AAA1.5V 1节 HTC-1温湿度计用户手册 产品规格： 湿度分辨率：1％ 温度测量范围：-10℃~70℃ 温度测量精度：约±1.0℃（1.8 oF）温度分辨率：0.1℃（0.2 oF） 湿度测量范围：30％RH~99％RH。 湿度测量精度：±5％(30%-70%) ±7％(其他) 基本功能： 温度/湿度显示 ℃/ oF温度切换显示 最高/最低温湿度记忆功能 12/24小时制时钟 整点报时功能 每日闹钟功能 日历显示功能 操作方法： 1、依机背指示方向推开电池门，取出电池隔片，然后装回电池门，该机即可用。 2、按键功能：（MODE）切换时钟与闹钟显示模式/设定当前时间、 闹钟、12或24小时制、日期（ADJ）调整被设项目的数值；（MEMORY）显示记忆中的最高/最低温湿度值/清除记忆的最高/ 最低温湿度值；（℃/ oF）切换温度单位以℃（摄氏度）或oF（华氏度）显示；（RESET）清除所有设定/记忆值，返回初始状态。 3、在初始状态下按住（MODE）1秒，当前时间的分钟数开始闪动，按（ADJ）可以调节分钟数，连续按（MODE）可以分别设定“时钟”、“12/24”、“月（M）”、“日（D）” 4、在当前时钟模式下，（时钟与分钟之间的两点每秒闪动一次）切换显示为闹钟模式（时钟与分钟之间的两点不闪动），此时按（ADJ）可以切换“闹钟”（Alarm）功能/“整点报时”()功能的开与关，再按住（MODE）2秒，可以设定闹铃时间，同时启动“整点极时”功能，（）符号出现。 5、在闹钟模式下，若无任何操作则一分钟后自动返回当前时钟，此时按一次（ADJ）切换至日历显示，3秒后自动返回当前时钟按 MAX/MIN钮，显示温/湿度最后次清除（CLEAR）以来的最大值。 6、按（MEMORY）可以显示记忆的温/湿度最大值（MAX）和最小值（MIN），按住（MEMORY）超过2秒可清除记忆的最大/最小值。 注意事项： 1、初次使用/更换电池时请按一次（RESET）（在机背后）； 2、若该机出现任何不良，请按一次（RESET） 3、电池用完后请放回政府指定地点 温度传感器的结构和安 装方法 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT- 热电偶的结构 热电偶前端接合的形状有3种类型，如图所示。可根据热电偶的类型、线径、使用温度，通过气焊、对焊、电阻焊、电弧焊、银焊等方法进行接合。 在工业应用中为了便于安装及延长热电偶的使用寿命，通常使用外加套管的方式。套管一般分为保护管型和铠装型。 1.带保护管的热电偶 是将热电偶的芯线以及绝缘管插入保护管使用的热电偶。保护管在防止芯线氧化、腐蚀的同时，还可以保持热电偶的机械强度。保护管有多种类型，常用的如下表所示。 材质 常用 温度℃最高使用 温度℃ 概要 金属保护管SUS304850950 适用于高温、酸性、碱性环境， 不适用于氧化性、还原性气体环境 SUS316850950比SUS304在高温中的耐蚀性好 SUS301S10001100Ni、Cr的含量高，耐热性强 SandviRP410501200 27Cr钢，适用于高温环境， 不适用于氧化性、还原性气体 Kanthal A-1 11001350Cr24%、%的耐热钢、在高温中机械强度高 镍铬合金11001250 Ni80%、Cr20%、适用于氧化环境，不适用于硫化、 还原性气体环境 非金属保护管石英管QT10001050抗热冲击性强，但机械强度低 陶瓷管 PT2 14001450氧化铝质，气密性优 高铝管 PT1 15001550同上，抗热冲击性弱 刚玉管 PT0 16001750高纯度铝管，抗热冲击性最弱 碳化硅管 SiC 1250 1550 1350 1600 抗热冲击性强，但气密性差 在双保护管的外管上使用 氮化硅管 Si3N4 14001600与碳化硅管大致相同，适用于熔融铝 2.铠装型热电偶 铠装热电偶的测量原理与带保护管的热电偶相同。它使用纤细的金属管(称为套管)作为上图中绝缘管(陶瓷)的替代品，并使用氧化镁(MgO)等粉末作为绝缘材料。由于其外径较细且容易弯曲，所以最适合用来测量物体背面与狭小空隙等处的温度。此外，与带保护管的热电偶相比，其反应速度更为灵敏。铠装热电偶的套管外径范围较广，可以拉长加工为ф到ф的各种尺寸。芯线拉伸得越细，常用温度上限越低。如K型热电偶，套管外径ф的常用温度上限是600℃，ф的是1050℃。 热电阻的结构 情景五 温度传感器的连接与信号获取 任务1：炉温检测 5.1.1任务目标 使学生了解炉温检测器件、测温范围和测温电路。 5.1.2任务内容 针对炉温检测要求，确定温度传感器。分析制定安装位置、实施效果检测方案，成本分析。学生现场安装、连接和调测传感器电路。 5.1.3知识点 热电偶传感器是一种自发电式传感器，测量时不需要外加电源，直接将被测量转换成电势输出。使用十分方便，常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。它的测温范围很广，常用的热电偶测温范围为－50℃～＋1600℃，某些特殊热电偶最低可测－270℃，最高可达＋2800℃。 它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。 一、热电偶的外形结构、种类和特性 （一）常用热电偶的外形 各种普通装配型热电偶的外形如下图所示。 各种普通装配型热电偶 接线盒 引出线套管 不锈钢保护套管 热电偶工作端 固定螺纹 各种铠装型热电偶的外形如下图所示。 各种防爆型热电偶的外形如图所示。 （二）热电偶的结构 接线盒固定装置 B -B 金属导管绝缘材料 A 放大 A B B 各种防爆型热电偶 （a ） （b ） 热电偶的结构 （a ）普通热电偶；（b ）铠装热电偶 各种铠装型热电偶 （三）热电偶的分类 1．热电偶的结构分类： （1）普通热电偶： 普通热电偶一般由热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒等几部分组成。常用于测量气体、蒸气和各种液体等介质的温度。 （2）铠装热电偶： 铠装热电偶又称缆式热电偶，此种热电偶是将热电极、绝缘材料连同保护管一起拉制成型，经焊接密封和装配等工艺制成的坚实的组合体。可做得很细、很长，可弯曲，外径小到1～3mm。主要特点是测量端热容量小、动态响应快、绕性好、强度高。 2．热电偶的种类： （1）标准型热电偶： 标准型热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶。标准热电偶有配套显示仪表可供选用。 国际电工委员会（IEC）向世界各国推荐了8种热电偶作为标准型热电偶。表2-1是它们的基本特性。热电偶名称的含义如下： 标准型热电偶及基本特性 AD590温度测试系统实验报告 一实验感想与总结 经过一个多月的实验，从开始的温度传感器到最后的接口总线，16单片机，TLC2543，串口等等的学习，完成了一个小的智能开换系统的了解，制作与测试。同时也让我学到了不少知识及动手操作能力，第一次感觉自己在课间时间也学到了东西，也见识到了一些简单的器材，机械，这样的感觉真的特别好，我希望这样的实验可以多安排一些，能让我们好好学一番，在这里先谢谢老师啦，谢谢！ 1 具体的一些感想： （1)我是从原理图打印出来以后开始对这个实验了解的。画原理图时不能为了快单纯的画线，要注意图中接口处的标注，每个接口的功能是不一样的，要提前认识原件的接口设置。 （2)假如不借用标准号直接Update生成pCB图时，画线要注意每根线的连接必须正确，否则将导致PCB图无法显示或整个设计的错误；另外，就是可以借助标准号直接生成。 （3)在设置原理图时，每个元器件的封装必须要有，否则就会和我们一样，在Update后元器件就没有，无法进行布线连接。另外就是在对每个元器件画封装的时候，要注意管脚处的数字标号设置，应该完全按照器件结构去描述（我们在设置AD590封装设计时，标号用‘0’和‘1’显然在封装时就无法显示，导致AD590就只有一根连接线，无法完成正确的布线连接） （4)在Update后进行布线时，我看着视频学了一下，可当自己 操作时，一点都不如意（开始的第一次安放元器件后，布线开始，有好多线要跳接，线看着还凌乱）。又试着做了四五次之后才真正体会到“话真不是说说的，自己操作后才知道它的难啊”。最后实验室回来，按照老师发的那个PCB布线图，自己再开始尝试，遇到一个新问题，布线时，那些GND，VCC,+5v线的连接用的是一些不规则图形布线，我还是无法触及。 （5)焊接电路板，自己完成了通孔的打眼，焊点的焊接。 （6)测试时，发现自己做的电路板没有电源显示的LED灯,当测试时不能醒目的了解电路是否供电；电路通过一个7805T输入9.25v电压输出5.11v使电路正常工作；部分器件的安放还是不太好，电路板整体看上去比较凌乱。 （7)我们还没进行程序调试，在后八周会好好完成。 2 总结 经过一个月的实验学习，从刚开始的AD590温度测试原理图的分析，到最后电路板的制作测试，我们小组完成了一个小型的智能测试系统的制作，不进让我们体会到理实验是检验真理的唯一标准，还让我们认识到了一部分的元器件，学习到了一些经验。读AD590手册制作指出，AD590的工作电压是4到30v，如果是4.8v是不能实现的，必须通过实验才让我们记得更确切。一个月的学习制作，让我从实验中领悟到了课本上无法学到的很多东西，知道了真实制作和想想是很大区别的，用理论联系实际，从实践中学习，总结过去的错误，注重现实制作的重要，读懂更DHT11温湿度传感器与单片机之间的通信
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