1、 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： 年 月 日桂林电子工业学院课程设计（论文）报告用纸 第 2 页 共 24 页2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
2、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。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 DHT11 桂林电子工业学院课程设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 24 页3AbstractThis Curriculum Design set with 8051 series single chip m
3、icrocomputer and a combination of DHT11 temperature 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 r
4、eading, strong anti-jamming capability, etc.DHT11 digital 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,
5、 ensure that the product has a high reliability and 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 s
6、ingle chip microcomputer to achieve temperature and 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 gr
7、eenhouse. Finish such as heating up to a specific temperature for alarm, attract attention.Keywords: 8051 DHT11 桂林电子工业学院课程设计（论文）报告用纸 第 4 页 共 24 页4目 录前言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
8、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桂林电子工业学院课程设计（论文）报告用纸 第 5 页 共 24 页5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
9、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
10、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
11、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。桂林电子工业学院课程设计（论文）报告用纸 第 6 页 共 24 页6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。DHT11 传感器
12、模块P1290C516RD+单片机P17数码管显示模块蜂鸣器报警模块图 1.1： 系统总体设计框图桂林电子工业学院课程设计（论文）报告用纸 第 7 页 共 24 页7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 传感器模块接口设计2.2.1 DHT11 传感器简介DHT11 数字温
13、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，信号桂林电子工业学院课程设计（论文）报告用纸 第 8 页 共 24 页8传输
14、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 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桂林电子工业
15、学院课程设计（论文）报告用纸 第 9 页 共 24 页9（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,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 Min typ max 单位供电 DC 3 5 5.5 V测量 0.5 2.5 mA平均
16、0.2 1 mA供电电流待机 100 150 uA采样周期 秒 1 次注:采样周期间隔不得低于 1 秒钟。（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
17、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。通讯初始化如图 2.5 所示。桂林电子工业学院课程设计（论文）报告用纸 第 10 页 共 24 页10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
