一款簡單溫濕度測量儀的設計

四川信息職業技術學院 祝建科

1.硬件電路設計

本系統利用單片機設計一款能夠幫助居民檢測溫度、濕度信息的溫濕度檢測儀。本系統電路結構簡單，實現容易，價格便宜。

溫濕度測量儀系統結構如圖1-1所示，電路包括：DHT11傳感器、中央處理器CPU、時鐘及復位電路、液晶顯示。

圖1 -1 系統結構框圖

1.1 單片機最小系統設計

單片機最小系統，或者稱為最小應用系統，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統。對51系列單片機來說，最小系統一般應該包括：單片機、電源電路、復位電路和晶振電路，如圖1-2所示。這里電源采用計算機USB供電，復位電路采用上電復位，晶振電路采用12MHz晶振。

圖1 -2 單片機最小系統圖

1.2 溫濕度檢測電路設計

這里溫濕度測量，采用DHT11數字溫濕度傳感器，其電路如圖1-4所示。

表2-1 DHT11引腳表

DHT11數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數。單線制串行接口，使系統集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產品為4針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據用戶需求而提供。

如圖1-2所示，是溫、濕度傳感器DHT11管腳分布圖，表2-1是它的功能情況。

圖1 -3 DHT11管腳分布圖

圖1 -4 溫濕度檢測電路

圖1 -5 LCD1602引腳圖

圖1 -6 系統電路圖

1.3 顯示電路設計

該設計顯示由1602液晶顯示屏完成，實時顯示溫濕度數據，方便用戶。

圖2 -1 主程序流程圖

圖2 -2 T0中斷顯示流程圖

圖2 -3 溫度測量流程圖

電路如圖1-5所示，1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內容為16X2，即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數字）。

1.4 系統電路設計

圖2 -4 顯示溫度流程圖

各電路模塊設計完成，組合起來就形成系統電路，電路工作原理如下：溫濕度檢測電路，檢測到溫濕度信號，這里采用的DHT11數字溫濕度傳感器輸出的是已校準數字信號，可以直接從單片機的P3.0輸入，經單片機處理后，直接由液晶顯示器LCD1602顯示出來。系統電路如圖1-6所示。

2.軟件設計

系統的主要功能是根據當前的溫度及濕度，利用溫濕度傳感器把當前的溫濕度傳遞給顯示器。系統軟件可分為兩個功能模塊：

(1)溫濕度檢測：檢測當前溫度傳感器的溫度和濕度。

(2)顯示：顯示當前溫度、濕度，采用定時器中斷進行時顯示。

2.1 主程序

系統主程序由主函數流程和T0中斷顯示流程組成，如圖2-1所示和2-2所示。

圖3 -1 電路實物圖

2.2 溫度測量程序

溫度測量程序模塊流程圖如圖2-3所示。

2.3 濕度顯示程序

溫度測量程序模塊流程圖如圖2-4所示。

3.電路系統的制作與調試

本電路制作簡單，只要焊接沒有問題，端口連接沒有錯誤，很快就能完成。完成后的電路實物如圖3-1所示。

通電前再次檢查電路，檢查無誤后開啟電源，用萬用表檢查單片機和1602液晶顯示器、溫濕度傳感器DHT11各引腳電壓正常后，觀察1602液晶顯示器實時顯示的數據，在當前溫濕度環境中，用手觸摸DHT11傳感器或用口對著傳感器一定位置哈氣，再觀察1602液晶顯示數據發生變化。經測試電路工作正常，能實現設計功能。

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