湿度传感器与单片机：DHT11温湿度传感器在51单片机中的应用

DHT11温湿度传感器在51单片机中的应用

一、DHT11 模块参数如下：
1 可以检测周围环境的湿度和温度
2 传感器采用 DHT11
3 湿度测量范围： 20%-95%（ 0 度-50 度范围）湿度测量误差： ±5%
4 温度测量范围： 0 度-50 度 温度测量误差： ±2 度
4 工作电压 3.3V-5V
5 输出形式 数字输出
6 设有固定螺栓孔，方便安装
7 小板 PCB 尺寸： 3.2cm * 1.4cm
8 电源指示灯（红色）

二、模块电路图
注意：这是模块的电路图，图中DATA引脚之所以要加上拉电阻，是应为dht11传感器中有如下介绍：

所以我们如果后面开发不买上面成品温湿度模块，我们可以买那种只有三针引脚的温湿度传感器（如下图）自己按照上面的电路图自己焊电路。最后好奇的童鞋会不会问，那为什么要加上拉电阻呢？这些童鞋可以往后看，在后面时序图中我们可以知道DHT会发送高电平信号，这里加入上拉电阻可以实现输出真正意义上的高电平哦。

三、 DHT11 模块接线说明
1 VCC 外接 3.3V-5V
2 GND 外接 GND
3 DATA 小板开关数字量输出接口 接单片机 IO 口

四、 DHT11 测试说明
编译环境： keil4
测试单片机 STC89C52
DHT11 模块与单片机连接: VCC-VCC 、GND-GND、 DATA-P2.0
从DHT11的DATA引脚总共接收 40位数据，具体如下：
温度高 8 位 串口发送的第一个数据
温度低 8 位 串口发送的第二个数据（默认为 00）
湿度高 8 位 串口发送的第三个数据
湿度低 8 位 串口发送的第四个数据（默认为 00）
校验 8 位 串口发送的第五个数据

五、 DHT11 功能函数

是不是很多人和我最开始接触单片机一样，不会用模块手册/芯片手册，我在这里还是附上如何看手册编写源程序的方法吧！

上图为单片机和DHT11之间通信的时序图。从时序图中可知：
1、主机先拉低总线进行发送开始信号，然后再将总线拉高等待DHT11响应主机。此时DHT11从低功耗模式转换到高速模式，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。
2、DHT11接收到主机的开始信号后，等待主机开始信号结束，再发送低电平响应信号，然后将总线拉高准备输出。
3、DHT11拉高总线后，就开始给主机传输数据了。
4、DHT11数据传输完后，会将总线拉低50us，通知主机结束（主机将总线拉高）。

1、下面是开始信号的编写方法：

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。主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后, 开始读取DHT11的响应信号。

2、下面是接收数据的编写方法
上图就是DHT11接收到开始信号后，它对总线的时序图。可知：
1、发送80us的低电平响应信号。
2、然后它将总线拉高80us的高电平，为传输数据（温湿度等）做准备。
3、开始在总线上传输数据（此时单片机就可以接收数据了）

作用：所以我们通过上面时序图就可以判断DHT11从什么时候开始响应主机的？而主机也就可以在根据总线的情况，在正确的时间去接收DHT11发送的数据了。

注意：DHT11会一次性发送40位数据，所以主机也要一次性接收40位数据哦。
这个比较简单，就是简单的判断总线电平变化。我这里就不贴代码，最上面有代码，按照时序图一步一步分析就行！

3、接收的数据是0/1的判断方法
从上面的时序图可知，DHT11在发送数据前都会有一个50us低电平的开始时间，然后输出高电平，这才是真正的数据。根据高电平的时间区分是0还是1。

总结：从手册中我们可知要接收5次，每次8位二进制，分别对应湿度整数、小数…等。

注意：
在单片机中，只用将上述代码封装在一个“.c”文件中，然后在main函数里 做两步：
1、char dht11_data[4]; //定义用于接收DHT11温湿度数据的数组–保存湿度和温度。
2、DHT11_receive(dht11_data);//调用函数获取温湿度值到dht11_datas数组（博主没有保存最后的校验位），因此就可以显示值了

至于想研究文件中uchar DHT11_rec_byte()；void DHT11_start()；的写作原理，请参考DHT11的说明手册，都是根据手册中的时序图写的。

手册链接: DHT11说明书.

是不是特别简单，好用记得点赞哦來

湿度传感器与单片机：传感器学习之路（一）湿度传感器的了解与学习，以及单片机的配合代码分析

目录

?一、湿度传感器的了解

二、初始化程序的了解

三、测量值的编写和解析

四、单片机通信收发配置

五、总结

?一、湿度传感器的了解
从今天开始，我们开始简单的记录学习传感器的历程，因为是刚刚接触，所以我选择了一个比较简单的传感器——湿度传感器，由此来了解传感器的内在原理和控制方式。

首先是传感器内部端口的初始化，我们知道在C语言里面数组是需要初始化的，变量也是需要初始化的，那么由此可推得?，像传感器这类电子元器件在使用之前也是需要初始化的，?所以我们第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);

}

这是一个参考程序，要善假于物也！

这里使用了STM32的ADC1来采集湿度传感器的模拟信号。

首先这是IO口PA0在AIN模式，然后配置ADC。

需要确保里面的ADC_ContinuousConvMode= ENABLE，使之连续转换。

?

三、测量值的编写和解析
?

比例系数，将ADC测量值转换为 0~100的百分比

float f = 100.0f/(4096*3/3.3f);?

读取湿度信息，返回的数值为0~100，分辨度为0.1

float readHumidity(){?

? return ((int)((ADC1->DR)*f*10))*0.1f;

}

函数直接返回湿度的百分比。

首先说一下“ f ”的意义，f 是为了将ADC采集的数值转化为实际的湿度值。 STM32的ADC最多只支持12位的AD转换，也就是说只能用0~4095这些数来表示输入的模拟量。

简单来说就是 0对应0V，4096对应3.3V。而湿度计的模拟信号则定义为0~3V对应0~100。通过上述的式子可以得到一个比例值 f 将0~4095的数值转化为湿度百分比。

由于配置的ADC是持续转换的，因此直接读取ADC的DR寄存器就能获得模拟量的大小。

?

四、单片机通信收发配置
?

首先在valuepack.h中定义要收发哪些变量，由于本次我们是要发送一个float类型的变量，所以配置如下：

// 根据实际需要的变量，定义数据包中 bool byte short int float 五种类型的数目?

#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，编译器会自动为你生成一个带有float [1]数组的TxPack。

然后在main.c中使用这个TxPack

TxPack txpack;?

int main(void){?

initHumiditySensor();

initValuePack();?

while(1){?

// 延时?

for(int t=0;t<;t++) { } txpack.floats[0] = readHumidity();? sendValuePack(&txpack);? } } 以上是所有主函数的代码，先初始化，然后进入主循环，延时一段时间后，读取湿度并将湿度传给txpack的floats[0]，然后发送。之所以将延时定这么高，是因为这款湿度传感器的数据更新频率太低。很巧的是此for循环实际和1秒时间相差不大，而STM32F103时钟是Hz。 五、总结 以上就是这个传感器的代码以及单片机的配合程序，虽然代码和程序略显简单和粗暴。但是其内在的原理和使用方法，却值得我们认真的思考与研究。? 当真正的掌握了这个研究方法和思路之后，再研究其他的传感器也就如鱼得水，更加方便快捷了。? ?

湿度传感器与单片机：湿度传感器单片机检测电路

湿度传感器单片机检测电路
原理及说明
一、?湿度传感器检测需要注意的问题
高分子湿度传感器CHR01、02系列为新一代复合型电阻型湿度敏感部件，其复阻抗与空气相对湿度成指数关系，直流阻抗（普通数字万用表测量）几乎为无穷大，与传统意义上的电阻有空气中水分子参与膜感湿中的离子导电，由于水分子为极性分子，在直流电存在的情况下，会电离，分解，从而影响导电与元件的寿命，所以要求采用交流电路对传感器进行供电。
对湿度传感器而言，频率与阻抗之间存在一定的关系，对于测量30%--80%RH范围，频率的变化对传感器影响并不明显，在单片机软件编程的实际应用时，需要通过将传感器置于湿度发生装置中（例如恒温恒湿箱）进行实测，通过软件对最终的误差进行修正，此项修正基本上可以弥补频率变化所产生的误差以及其他误差。
湿度传感器阻抗变化与温度的关系见规格书中的数据表，先检测温度，然后按查表法对进行湿度检测。如果湿度精度要求不是特别严格的情况，（从数据处理简易的法则来说），可以推算湿度传感器温度系数为-0.4%RH/℃，公式为：
?H（t）=H (25℃) - 0.4*(t – 25)
例如，以实测阻抗按25℃的数据表读数，例如在35℃时读到的阻抗为30K，按25℃表格，相对湿度为60%RH，此时按公式计算的实际湿度应为56%RH。
最后的问题是在生产过程中，由于湿度传感器的原因或其他原因，总会遇到实际值与测量值之间存在误差的情况，在单片机功能允许的情况下，建议通过软件做最后的修正，主要采用跳线（JUMP）的方法对示值进行修正，安排一个IO，做加/减运算符号定义，其余2-4个IO，用于定义加/减的值，例如1，2，3，可以修正正负6%RH的示值偏差。
二、检测电路
?单片机采集湿度传感器的方式可以采用RC阻容充放电，直接A/D法，通过模拟电路转换后再通过A/D法进行采集。以下着重讲一下第一，二种方法的原理参数设计
A、?RC阻容充放电，通过计算充电或放电时间进行测量。
使用电容充放电电路如下图示，将测量湿度传感器等效为电阻RX进行充放电，通过测量充放电时间进行反推阻抗可以测量电阻阻抗，通过读表可以检测相对湿度值。
示意图如下：
首先，置RB0为输出状态，RB1和RB2为输入状态，RB0输出高电平Vh（≥0.85VDD），通过湿敏电阻对C进行充电，根据电路理论，电容上的电压按一阶指数规律变化，
Uc(t)=Vh[1-exp(t/RxC)] (1)
在渡越时间Tmr后，Uc(t)由0V上升到RB2的输入高电平门槛电压VT（0.45VDD），RB2的输入状态也由低电平变为高电平，此时再将，RB0，RB2置为低电平，电容C上的电压通过RP，及RX和RB2快速放电。如此重复，进行充放电。
由式（1）知
Tmr=-Ln( 1-VT/Vh ) Rx C (2)
由(2)知，只要测量Tmr，VT、Vh、C 为已知，可以计算出Rx，由于元件参数及温度漂移，VT、Vh、C的值很难精确计算，为解决此问题，我们可置RB1为高电平，Vh（≥0.85VDD），通过固定电阻R0对C进行充电，同理可知，电容上的电压Uc(t)由0V上升到RB2的输入高电平门槛电压VT的时间为Tcr:
Tcr=-Ln( 1-VT/Vh ) R0 C (3)
将 (2)/ (3)可得：
Rx=(Tmr/ Tcr) R0? (4)
由(4)可知，只要测量Tmr与Tcr，R0为精密固定电阻，通过运算就可以计算Rx ，与其他因素无关。在RX测量后就可以查表计算相对湿度值
参数设计：
电阻R0与电容C的选择主要取决于需要的分辨率，与单片机周期等有关
电阻建议选择精密金属膜电阻，建议为60K---300K（1%）之间（取值与测量范围有关，取与Rxmax的1/2左右）
电容的选择既要考虑到测量的灵敏度，又要考虑不使计数时间太长，具体考虑单片机的时钟频率等因素。
C≤-T/[RxmaxLn(1-VT/Vh)]
T为计数器溢出时间，与分辨率有关
? Rxmax 为最大阻抗值，（取200K--600K左右取值与测量范围有关）
建议电容量在0.1UF到1U间选择,材料为陶瓷或有机电容
B、?A/D直接采样法
湿度传感器由于其必须的激励通过交流电来实现，及不同温度特性下阻抗不同的特性，决定了其在AD采样电路中必须采用动态采样的方法，并同时采样温度信号。具体电路示意图如下：
参数设计：
R0采样电阻的阻值通常建议在30－50KΩ，侧重高湿测量，采样电阻阻值可降低到20KΩ，低湿阻值可提高到100KΩ。
在信号的正周期内的中间段进行采样，直接通过分压法采集，注意采样时间，通过电压采样后得到V0，计算如下：
RX=R0*(V-V0)/V0
同时检测当前温度T，通过查阅湿度传感器Z/RH/T数据表，在不同温度下RX的值推算出当前的相对湿度RH%。
不同单片机可能得到的数据会有所不同，建议通过软件进行矫正。
三、有关其他问题
1、?湿度传感器一致性问题请与供应厂联系，在送样与生产时务必确定具体型号与阻值大小，范围，以及详细的数据表（Z/RH/T）。
2、?温度检测的准确性相当重要。温度传感器与湿度传感器布线位置尽量靠近
3、?检测时需在焊接后1小时测量为最好，焊接方式与防止污染与高温保护有关，不可直接将传感器本体置于温度大于120℃的环境或污染气氛中
4、?如采用模拟电路通过转换为电压进行测量，请与我司联系，可提供相关电路。

湿度传感器与单片机：湿度传感器如何接入单片机

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164.数字频率计 课程设计
165.多功能数字钟电路设计 课程设计
166.基于VHDL数字频率计的设计与仿真
167.基于单片机控制的电子秤
168.基于单片机的智能电子负载系统设计
169.电压比较器的模拟与仿真
170.脉冲变压器设计
171.MATLAB仿真技术及应用
172.基于单片机的水温控制系统
173.基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计
174.发电机－变压器组中微型机保护系统
175.基于单片机的鸡雏恒温孵化器的设计
176.数字温度计的设计
177.生产流水线产品产量统计显示系统
178.水位报警显时控制系统的设计
179.红外遥控电子密码锁的设计
180.基于MCU温控智能风扇控制系统的设计
181.数字电容测量仪的设计
182.基于单片机的遥控器的设计
183.200电话卡代拨器的设计
184.数字式心电信号发生器硬件设计及波形输出实现
185.电压稳定毕业设计论文
186.基于DSP的短波通信系统设计(IIR设计)
187.一氧化碳报警器
188.网络视频监控系统的设计
189.全氢罩式退火炉温度控制系统
190.通用串行总线数据采集卡的设计
191.单片机控制单闭环直流电动机的调速控制系统
192.单片机电加热炉温度控制系统
193.单片机大型建筑火灾监控系统
194.USB接口设备驱动程序的框架设计
195.基于Matlab的多频率FMICW的信号分离及时延信息提取
196.正弦信号发生器
197.小功率UPS系统设计
198.全数字控制SPWM单相变频器
199.点阵式汉字电子显示屏的设计与制作
200.基于AT89C51的路灯控制系统设计
200.基于AT89C51的路灯控制系统设计
201.基于AT89C51的宽范围高精度的电机转速测量系统
202.开关电源设计
203.基于PDIUSBD12和K9F2808简易USB闪存设计
204.微型机控制一体化监控系统
205.直流电机试验自动采集与控制系统的设计
206.新型自动装弹机控制系统的研究与开发
207.交流异步电机试验自动采集与控制系统的设计
208.转速闭环控制的直流调速系统的仿真与设计
209.基于单片机的数字直流调速系统设计
210.多功能频率计的设计
211.18信息移频信号的频谱分析和识别
212.集散管理系统—终端设计
213.基于MATLAB的数字滤波器优化设计
214.基于AT89C51SND1C的MP3播放器
215.基于光纤的汽车CAN总线研究
216.汽车倒车雷达
217.基于DSP的电机控制
218.超媒体技术
219.数字电子钟的设计与制作
220.温度报警器的电路设计与制作
221.数字电子钟的电路设计
222.鸡舍电子智能补光器的设计
223.高精度超声波传感器信号调理电路的设计
224.电子密码锁的电路设计与制作
225.单片机控制电梯系统的设计
226.常用电器维修方法综述
227.控制式智能计热表的设计
228.电子指南针设计
229.汽车防撞主控系统设计
230.单片机的智能电源管理系统
231.电力电子技术在绿色照明电路中的应用
232.电气火灾自动保护型断路器的设计
233.基于单片机的多功能智能小车设计
234.对漏电保护器安全性能的剖析
235.解析民用建筑的应急照明
236.电力拖动控制系统设计
237.低频功率放大器设计
238.银行自动报警系统