将DHT11与PIC16F877A连接进行温度和湿度的测量

发布时间:2023-04-03  

温度和湿度测量通常在家庭自动化、环境监测、气象站等许多应用中很有用。LM35旁边最常用的温度传感器是 DHT11,我们之前通过与Arduino和Raspberry连接构建了许多DHT11 项目Pi和许多其他开发板。在本文中,我们将学习如何将此DHT11 与 PIC16F87A连接,这是一个 8 位 PIC 微控制器。我们将使用这个微控制器通过 DHT11 读取温度和湿度的值并将其显示在液晶显示器上。


DHT11 – 规范和工作

DHT11 传感器以模块形式或传感器形式提供。在本教程中,我们使用的是传感器,两者之间的唯一区别在于,在模块形式中,传感器具有一个滤波电容和一个连接到传感器输出引脚的上拉电阻。因此,如果您正在使用该模块,则无需在外部添加它们。传感器形式的 DHT11 如下所示。

poYBAGMDOJGAGOsSAAFAlxfqC2o033.png

DHT11 传感器带有蓝色或白色外壳。 在这个外壳内,我们有两个重要的组件 可以帮助我们感知相对湿度和温度。 第一个组件是一对电极;这两个电极之间的电阻由保持水分的基板决定。所以测得的电阻与环境的相对湿度成反比。相对湿度越高,电阻值越低,反之亦然。另外,请注意相对湿度与实际湿度不同。相对湿度测量空气中相对于空气温度的水含量。

另一个组件是表面贴装的 NTC 热敏电阻。术语 NTC 代表负温度系数,随着温度的升高,电阻值将减小。传感器的输出经过工厂校准,因此作为程序员,我们不必担心校准传感器。1-Wire通信给出的传感器输出,我们看一下这个传感器的引脚和连接图。

pYYBAGMDOI2AERVOAAEjlw0WPUM086.png

该产品采用 4pin 单排封装。第 1 个引脚跨接 VDD,第 4 个引脚跨接 GND。第二个引脚是数据引脚,用于通信目的。该数据引脚需要一个 5k 的上拉电阻。但是,也可以使用其他上拉电阻,例如 4.7k 到 10k。第 3 个引脚没有连接任何东西。所以它被忽略了。

数据表提供了技术规格以及可以在下表中看到的接口信息 -

poYBAGMDOImADZ12AAEl5wfpbgE823.png

上表显示了温度和湿度的测量范围和精度。它可以测量 0-50 摄氏度的温度,精度为 +/- 2 摄氏度,测量相对湿度 20-90%RH,精度为 +/- 5%RH。详细规格见下表。

pYYBAGMDOIWAXLyyAANKPdPVoFM730.png

与 DHT11 传感器通信

如前所述,为了使用 PIC 从DHT11读取数据,我们必须使用PIC 单线通信协议。有关如何执行此操作的详细信息,可以从其数据表中的 DHT 11 的接口图了解,如下所示。

poYBAGMDOIKAUtv4AAKm-le43io889.png

DHT11 需要来自 MCU 的启动信号来启动通信。因此,每次 MCU 都需要向 DHT11 Sensor 发送启动信号,要求其发送温度和湿度值。在完成启动信号后,DHT11 会发送一个 包含温度和湿度信息的响应信号。数据通信采用单总线数据通信协议。全数据长度为 40 位,传感器先发送高位数据。

poYBAGMDOH6AMdNTAAK6IH7VbqI826.png

由于上拉电阻,数据线在空闲模式下始终保持在 VCC 电平。MCU 需要将此电压从高到低拉低至少 18 毫秒。在此期间,DHT11 传感器检测到启动信号,微控制器将数据线拉高 20-40us。这 20-40us 的时间称为 DHT11 开始响应的等待期。在这个等待期之后,DHT11 将数据发送到微控制器单元。

DHT11 传感器数据格式

数据由组合在一起的小数部分和整数部分组成。传感器遵循以下数据格式 -

8bit 积分 RH 数据 + 8bit 十进制 RH 数据 + 8bit 积分 T 数据 + 8bit 十进制 T 数据 + 8bit 校验和。

可以通过使用接收到的数据检查校验和值来验证数据。可以这样做是因为,如果一切正常,并且传感器已经传输了正确的数据,那么校验和应该是“8 位 RH 积分数据+8 位十进制 RH 数据+8 位积分 T 数据+8 位十进制 T 数据”之和。

所需组件

对于这个项目,需要以下内容 -

PIC单片机(8位)编程设置。

面包板

5V 500mA 电源装置。

4.7k电阻2个

1k电阻

PIC16F877A

20mHz晶体

33pF电容2个

16x2 字符 LCD

DHT11传感器

跳线

示意图

将DHT11 与 PIC16F877A连接的电路图如下所示。

poYBAGMDOHiAMdeTAAFMJE3KRRs485.png

我们使用16x2 LCD来显示我们从 DHT11 测量的温度和湿度值。LCD 采用4 线模式连接,传感器和 LCD 均由 5V 外部电源供电。我使用面包板进行所有必需的连接,并使用了外部 5V 适配器。您还可以使用此面包板电源板为您的电路板供电 5V。

pYYBAGMDOHSAHMRzAATrTLah-uU041.png

电路准备好后,我们要做的就是上传本页底部给出的代码,我们可以开始读取温度和湿度,如下所示。如果您想知道代码是如何编写的以及它是如何工作的,请进一步阅读。您还可以在本页底部的视频中找到该项目的完整工作。

poYBAGMDOHOAPJUTAAdBo_c7wLc623.png

DHT11 with PIC MPLABX 代码说明

代码使用 MPLABX IDE 编写,并使用 XC8 编译器编译,两者均由 Microchip 提供,可免费下载和使用。请参考基础教程了解编程基础知识,下面只讨论与 DHT11 传感器通信所需的三个重要功能。功能是 -

无效 dht11_init(); 

无效查找响应();

char read_dht11();

第一个函数用于dht11 的启动信号。如前所述,与 DHT11 的每次通信都以启动信号开始,这里首先更改引脚方向以将数据引脚配置为微控制器的输出。然后数据线被拉低,一直等待18mS。之后,微控制器再次将线路设为高电平,并一直等待长达 30us。等待时间过后,数据引脚设置为微控制器的输入以接收数据。


无效 dht11_init(){ 

DHT11_Data_Pin_Direction= 0; //配置RD0为输出

DHT11_Data_Pin = 0; //RD0向传感器发送0 

__delay_ms(18); 

DHT11_Data_Pin = 1;//RD0向传感器发送1 

__delay_us(30); 

DHT11_Data_Pin_Direction = 1;//配置RD0为输入

}

下一个函数用于根据数据引脚状态设置校验位。它用于检测 DHT11 传感器的响应。


无效 find_response(){ 

Check_bit = 0; 

__delay_us(40); 

if (DHT11_Data_Pin == 0){ 

__delay_us(80); 

if (DHT11_Data_Pin == 1){ 

            Check_bit = 1; 

}           

__delay_us(50);} 

}


最后是dht11读取函数;此处数据被读取为 8 位格式,其中数据通过位移操作返回,具体取决于数据引脚状态。


char read_dht11(){ 

char 数据,for_count; 

for(for_count = 0; for_count < 8; for_count++){ 

            while(!DHT11_Data_Pin); 

            __delay_us(30); 

            if(DHT11_Data_Pin == 0){ 

            data&= ~(1<            } 

            else{ 

            data|= (1 << (7 - for_count)); //设置位 (7-b) 

            while(DHT11_Data_Pin); 

            } 

            }

返回数据;

}


之后,一切都在 main 函数中完成。首先,系统初始化在 LCD 被初始化并将 LCD 引脚端口方向设置为输出的地方完成。应用程序在主函数内部运行


无效 main() { 

system_init(); 

while(1){ 

            __delay_ms(800); 

            dht11_init(); 

            查找响应();

            if(Check_bit == 1){ 

            RH_byte_1 = read_dht11(); 

            RH_byte_2 = read_dht11(); 

            Temp_byte_1 = read_dht11(); 

            Temp_byte_2 = read_dht11(); 

            求和 = read_dht11(); 

            if(Summation == ((RH_byte_1+RH_byte_2+Temp_byte_1+Temp_byte_2) & 0XFF)){

            湿度 = Temp_byte_1; 

            RH = RH_byte_1;                                

            lcd_com (0x80);                       

            lcd_puts("温度:");

            //lcd_puts(""); 

            lcd_data(48 + ((湿度/10) % 10)); 

            lcd_data(48 + (湿度 % 10)); 

            液晶数据(0xDF);

            lcd_puts("C"); 

            lcd_com (0xC0);          

            lcd_puts("湿度:"); 

            //lcd_puts(""); 

            lcd_data(48 + ((RH / 10) % 10)); 

            lcd_data(48 + (RH % 10)); 

            lcd_puts("%"); 

            } 

            else{ 

            lcd_puts("校验和错误"); 

            } 

            }

            其他 { 

            clear_screen(); 

            lcd_com (0x80);

            lcd_puts("错误!!!"); 

            lcd_com (0xC0); 

            lcd_puts("没有反应。"); 

            } 

            __delay_ms(1000); 

}

与 DHT11 传感器的通信是在while循环中完成的,在该循环中将启动信号提交给传感器。之后,触发find_response函数。如果Check_bit为 1,则进行进一步的通信,否则 LCD 将显示错误对话框。


根据 40 位数据,read_dht11被调用 5 次(5 次 x 8 位),并按照数据表中提供的数据格式存储数据。校验和状态也被检查,如果发现错误,它也会在 LCD 中通知。最后,数据被转换并传输到 16x2 字符 LCD。


#include


#include



#include "supporting_cfile/lcd.h"



#pragma config FOSC = HS // 振荡器选择位(HS 振荡器)


#pragma config WDTE = OFF // 看门狗定时器使能位(WDT 禁用)


#pragma config PWRTE = ON // 上电定时器使能位(PWRT 使能)


# pragma config BOREN = ON // 欠压复位使能位(BOR 使能)


#pragma config LVP = OFF // 低电压(单电源)在线串行编程使能位(RB3 为数字 I/O,HV 开启MCLR 必须用于编程)


#pragma config CPD = OFF // 数据 EEPROM 存储器代码保护位(数据 EEPROM 代码保护关闭)


#pragma config WRT = OFF // 闪存程序存储器写使能位(写保护关闭;所有程序存储器可由 EECON 控制写入)


#pragma config CP = OFF // Flash 程序存储器代码保护位(代码保护关闭)




/*


程序流程相关定义


*/


#define DHT11_Data_Pin PORTDbits.RD5


#define DHT11_Data_Pin_Direction TRISDbits.TRISD5


#define FIRST_LINE 0x80


#define SECOND_LINE 0xC0




#define _XTAL_FREQ 20000000 //20 Mhz



unsigned char Check_bit, Temp_byte_1, Temp_byte_2, RH_byte_1, RH_byte_2;


unsigned char Himudity, RH, Sumation ;



//dht11相关定义



无效 dht11_init();


无效查找响应();


char read_dht11();



// 系统相关定义



无效系统初始化(无效);


无效介绍屏幕(无效);


无效清除屏幕(无效);



无效 main() {


system_init();




while(1){


__delay_ms(800);


dht11_init();


查找响应();


if(Check_bit == 1){


RH_byte_1 = read_dht11();


RH_byte_2 = read_dht11();


Temp_byte_1 = read_dht11();


Temp_byte_2 = read_dht11();


求和 = read_dht11();


if(Sumation == ((RH_byte_1+RH_byte_2+Temp_byte_1+Temp_byte_2) & 0XFF)){


Himudity = Temp_byte_1;


RH = RH_byte_1;


lcd_com (0x80);


lcd_puts("温度:");


//lcd_puts("");


lcd_data(48 + ((Himudity / 10) % 10));


lcd_data(48 + (湿度 % 10));


液晶数据(0xDF);


lcd_puts("C");


lcd_com (0xC0);


lcd_puts("湿度:");


//lcd_puts("");


lcd_data(48 + ((RH / 10) % 10));


lcd_data(48 + (RH % 10));


lcd_puts("%");


}


else{


lcd_puts("校验和错误");


}


}


其他 {


clear_screen();


lcd_com (0x80);


lcd_puts("错误!!!");



lcd_puts("没有反应。");


}


__delay_ms(1000);


}


}



/*


* 这将初始化 dht22 传感器。


*/



无效 dht11_init(){


DHT11_Data_Pin_Direction= 0; //配置RD0为输出


DHT11_Data_Pin = 0; //RD0向传感器发送0


__delay_ms(18);


DHT11_Data_Pin = 1;//RD0向传感器发送1


__delay_us(30);


DHT11_Data_Pin_Direction = 1;//配置RD0为输入


}



/*


* 这将发现 dht22 传感器是否工作。


*/



无效 find_response(){


Check_bit = 0;


__delay_us(40);


if (DHT11_Data_Pin == 0){


__delay_us(80);


if (DHT11_Data_Pin == 1){


Check_bit = 1;


}


__delay_us(50);}


}




/*


此函数用于读取 dht22。


*/




char read_dht11(){


char data, for_count;


for(for_count = 0; for_count < 8; for_count++){


while(!DHT11_Data_Pin);


__delay_us(30);


if(DHT11_Data_Pin == 0){


data&= ~(1<

}


else{


data|= (1 << (7 - for_count)); //设置位 (7-b)


while(DHT11_Data_Pin);


} //等到 PORTD.F0 变低


}


返回数据;


}




void system_init(){


TRISB = 0; // LCD 引脚设置为输出。


液晶初始化();


介绍屏幕();


//dht11_init();


}




/*


这个函数是为了在没有命令的情况下清除屏幕。


*/



void clear_screen(void){


lcd_com(FIRST_LINE);


lcd_puts("");


lcd_com(第二行);


lcd_puts("");


}





/*


此函数用于播放介绍。


*/



void Introduction_screen(void){


lcd_com(FIRST_LINE);


lcd_puts("欢迎来到");


lcd_com(第二行);


lcd_puts("电路文摘");


__delay_ms(1000);


__delay_ms(1000);


清除屏幕();


lcd_com(FIRST_LINE);


lcd_puts("DHT11 传感器");


lcd_com(第二行);


lcd_puts("用 PIC16F877A");


__delay_ms(1000);


__delay_ms(1000);


}


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>