【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計要求， 相對濕度和溫度一體測量 的方式節(jié)省了分別選取溫度及濕度測量模塊的時間，其數(shù)字信號輸出也大大節(jié)省了 A/D 轉(zhuǎn)換的花費。而且它較 高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性 ，及其低功耗，抗干擾能力強、超長的信號傳輸距離等優(yōu)點也較其他方案更適用于普通倉庫。另外， DHT11 模塊價格較低，國內(nèi)廠家生產(chǎn)的性能也可以保證。所以選取此方案作為最終方案。 8 第三章 設(shè)計內(nèi)容與所用器件 基本功能： 利用 89C51 作為主控器組成倉庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)。 可選器件： 51 系列單片機、 5K 電阻、七段共陰數(shù)碼管、 溫濕度傳感器 DHT1 蜂鳴器等 附： DHT11 技術(shù)手冊 型號 測量范圍 測濕精度 測溫精度 分辨力 封裝 DHT11 20－ 90％ RH 0－ 50℃ 177。 5％ RH 177。 2℃ 1 4 針單排直插 傳感器性能說明 參數(shù) 條件 Min Typ Max 單位 濕度 分辨率 1 1 1 %RH 8 Bit 重復(fù)性 177。 1 %RH 精度 25℃ 177。 4 %RH 0－ 50℃ 177。 5 %RH 互換性 可完全互換 量程范圍 0℃ 30 90 %RH 25℃ 20 90 %RH 50℃ 20 80 %RH 響應(yīng)時間 1/e(63%)25℃，1m/s 空氣 6 10 15 S 遲滯 177。 1 %RH 長期穩(wěn)定性 典型值 177。 1 %RH/yr 溫度 分辨率 1 1 1 ℃ 8 8 8 Bit 重復(fù)性 177。 1 ℃ 精度 177。 1 177。 2 ℃ 量程范圍 0 50 ℃ 響應(yīng)時間 1/e(63%) 6 30 S 9 接口說明 建議連接線長度短于 20米時用 5K上拉電阻 ,大于 20米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻 電源引腳 DHT11的供電電壓為 3－ 。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳（ VDD， GND）之間可增加一個 100nF 的電容，用以去耦濾波。 串行接口 (單線雙向 ) DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步 ,采用單總線數(shù)據(jù)格式 ,一次通訊 時間 4ms左右 ,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分 ,具體格式在下面說明 ,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴展 ,現(xiàn)讀出為零 .操作流程如下 : 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit,高位先出。 數(shù)據(jù)格式 :8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit校驗和 數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“ 8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)” 所得結(jié)果的末 8位。 用戶 MCU發(fā)送一次開始信號后 ,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式 ,等待主機開始信 號結(jié)束后 ,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號 ,送出 40bit的數(shù)據(jù) ,并觸發(fā)一次信號采集 ,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù) .從模式下 ,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集 ,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號 ,DHT11不會主動進行溫濕度采集 .采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。 1所示 10 圖 1 總線空閑狀態(tài)為高電平 ,主機把總線拉低等待 DHT11響應(yīng) ,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。 DHT11接收到主機的開始信號后 ,等待主機開始信號結(jié)束 ,然后發(fā)送 80us低電平響應(yīng)信號 .主機發(fā)送開始信號結(jié)束后 ,延時等待 2040us后 , 讀取 DHT11的響應(yīng)信號 ,主機發(fā)送開始信號后 ,可以切換到輸入模式 ,或者輸出高電平均可 , 總線由上拉電阻拉高。 圖 2 總線為低電平 ,說明 DHT11發(fā)送響應(yīng)信號 ,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號后 ,再把總線拉高 80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù) ,每一 bit數(shù)據(jù)都以 50us低電平時隙開始 ,高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是 0還是 圖示 .如果讀取響應(yīng)信號為高電平 ,則 DHT11沒有響應(yīng) ,請檢查線路是否連接正常 .當(dāng)最后一 bit數(shù)據(jù)傳送完畢后， DHT11拉低總線 50us,隨后總線由上拉電阻拉高進入 空閑狀態(tài)。 數(shù)字 0信號表示方法如圖 4所示 11 圖 4 數(shù)字 1信號表示方法 .如圖 5所示 圖 5 測量分辨率 測量分辨率分別為 8bit（溫度）、 8bit（濕度）。 12 電氣特性 VDD=5V， T = 25℃ ，除非特殊標(biāo)注 參數(shù) 條件 min typ max 單位 供電 DC 3 5 V 供電電流 測量 mA 平均 1 mA 待機 100 150 uA 采樣周期 秒 1 次 注 :采樣周期間隔不得低于 1秒鐘。 應(yīng)用信息 超出建議的工作范圍可能導(dǎo)致高達(dá) 3%RH的臨時性漂移信號。返回正常工作條后，傳感器會緩慢地向校準(zhǔn)狀態(tài)恢復(fù)。要加速恢復(fù)進程 /可參閱 “恢復(fù)處理”。在非正常工作條件下長時間使用會加速產(chǎn)品的老化過程。 電阻式濕度傳感器的感應(yīng)層會受到化學(xué)蒸汽的干擾，化學(xué)物質(zhì)在感應(yīng)層中的擴散可能導(dǎo)致測量值漂移和靈敏度下降。在一個純凈的環(huán)境中，污染物質(zhì)會緩慢地釋放出去。下文所述的恢復(fù)處理將加速實現(xiàn)這一過程。高濃度的化學(xué)污染會導(dǎo)致傳感器感應(yīng) 層的徹底損壞。 置于極限工作條件下或化學(xué)蒸汽中的傳感器，通過如下處理程序，可使其恢復(fù)到校準(zhǔn)時的狀態(tài)。在 5060℃ 和 10%RH的濕度條件下保持 2 小時（烘干）；隨后在 2030℃ 和 70%RH的濕度條件下保持 5小時以上。 氣體的相對濕度，在很大程度上依賴于溫度。因此在測量濕度時，應(yīng)盡可能保證濕度傳感器在同一溫度下工作。如果與釋放熱量的電子元件共用一個印刷線路板，在安裝時應(yīng)盡可能將DHT11遠(yuǎn)離電子元件，并安裝在熱源下方，同時保持外殼的良好通風(fēng)。為降低熱傳導(dǎo)， DHT11與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙。 長時間暴露在太陽光下或強烈的紫外線輻射中，會使性能降低。 DATA信號線材質(zhì)量會影響通訊距離和通訊質(zhì)量 ,推薦使用高質(zhì)量屏蔽線。 13 封裝信息 DHT11引腳說明 Pin 名稱 注釋 1 VDD 供電 3－ 2 DATA 串行數(shù)據(jù)，單總線 3 NC 空腳，請懸空 4 GND 接地，電源負(fù)極 焊接信息 手動焊接，在最高 260℃ 的溫度條件下接觸時間須少 于 10秒。 1注意事項 (1)避免結(jié)露情況下使用。 (2)長期保存條件：溫度 10－ 40℃ ，濕度 60％以下。 14 第四章 硬件系統(tǒng)設(shè)計 本方案以 STC89C52 單片機系統(tǒng)為核心來對溫度、濕度進行實時控制和巡檢。各檢測單元能獨立完成各自功能，并根據(jù)主控機的指令對溫濕度進行實時采集。主控機負(fù)責(zé)控制指令的發(fā)送，并控制各個檢測單元進行溫度采集，收集測量數(shù)據(jù)，同時對測量結(jié)果進行整理和顯示。 其中包括 單片機、復(fù)位電路、溫 濕 度檢測、顯示 電路 、報警電路等部分的設(shè)計。 系統(tǒng)原理框圖 溫 濕 度采 集電路 溫濕度采集電路是本設(shè)計中最重要的一個模塊，用于外部環(huán)境的參數(shù)讀取，是單片機系統(tǒng)的輸入模塊，是與單片機聯(lián)系最為密切的部分。 DHT11引腳一接電源，用于供電；引腳二為串行數(shù)據(jù)線，單總線結(jié)構(gòu)，與單片機 ；引腳三為空，需懸空；引腳四接地。應(yīng)用電路如下 ： DHT11溫 濕 度檢 測 模塊