基于DHT11的實(shí)驗(yàn)室多點(diǎn)溫濕度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：以單片機(jī)為控制核心，采用DHT11溫濕度傳感器，12864LCD顯示模塊，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室多點(diǎn)溫濕度參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、顯示和超限報(bào)警功能。系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為單總線串口通信，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，節(jié)約了單片機(jī)資源，易于系統(tǒng)的功能擴(kuò)展。
關(guān)鍵詞：DHT11；單片機(jī)；溫濕度傳感器；報(bào)警

0 引言
實(shí)驗(yàn)室作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)和科研活動(dòng)的重要場(chǎng)所，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境指標(biāo)是否符合要求，直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行，乃至實(shí)驗(yàn)的成敗，特別是對(duì)于醫(yī)學(xué)院校生物、生理等實(shí)驗(yàn)課程，都要求穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，所以對(duì)于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室溫度濕度檢測(cè)方案基本使用溫濕度傳感器采集信號(hào)，經(jīng)放大、濾波、校準(zhǔn)、模數(shù)轉(zhuǎn)換、顯示等硬件電路實(shí)現(xiàn)，這種方案由于硬件系統(tǒng)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，使用時(shí)系統(tǒng)小元件故障就可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定乃至癱瘓。鑒于此，我們采用數(shù)字溫濕度傳感器DHT11對(duì)傳統(tǒng)溫濕度檢測(cè)方案進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室溫濕度參數(shù)采用多點(diǎn)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)綜合評(píng)估實(shí)驗(yàn)室溫濕度環(huán)境適宜性的目的。

1 系統(tǒng)原理及硬件構(gòu)成
1．1 系統(tǒng)原理
實(shí)驗(yàn)室多點(diǎn)溫濕度報(bào)警系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，由低性價(jià)比單片機(jī)對(duì)數(shù)字溫濕度傳感器控制，通過(guò)模擬溫度傳感器通訊時(shí)序，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)采集，并對(duì)數(shù)據(jù)處理、顯示。當(dāng)溫濕度數(shù)據(jù)超出設(shè)定溫濕度值時(shí)，由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警功能。

1．2 硬件選型
單片機(jī)選用國(guó)產(chǎn)宏晶科技生產(chǎn)的高性價(jià)比STC89C51RC系列，與傳統(tǒng)8051單片機(jī)相比，其具有功耗低，抗外部電磁輻射干擾強(qiáng)，程序下載方式為UART方式等優(yōu)點(diǎn)，使用非常方便。顯示模塊采用自帶漢字庫(kù)的LCD12864，主控芯片為ST7921，要求支持串口通信(部分LCD模塊需要跳線才能實(shí)現(xiàn)串口通信功能)。報(bào)警裝置采用LED與蜂鳴器實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，當(dāng)溫濕度超出設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)I／O口輸出高電平，經(jīng)NPN型三極管驅(qū)動(dòng)大電流蜂鳴器和高亮發(fā)光管，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。
1．3 DHT11特性研究
DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。測(cè)量范圍相對(duì)濕度20％～90％RH，攝氏溫度0～50℃。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。數(shù)據(jù)接口采用單線制串行接口，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20 m以上。傳感器典型連接方式如圖2所示，電源正與地跟單片機(jī)電源正和地相連接，8路數(shù)據(jù)接口分別接5．1 k上拉電阻與單片機(jī)P1口連接。