基于DHT11的實驗室多點溫濕度報警系統(tǒng)設(shè)計

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，實現(xiàn)了實驗室多點溫濕度參數(shù)的實時采集、顯示和超限報警功能。系統(tǒng)的優(yōu)點為單總線串口通信，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，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；報警

0 引言
實驗室作為學(xué)生實驗和科研活動的重要場所，實驗室環(huán)境指標(biāo)是否符合要求，直接關(guān)系到實驗?zāi)芊耥樌M(jìn)行，乃至實驗的成敗，特別是對于醫(yī)學(xué)院校生物、生理等實驗課程，都要求穩(wěn)定的實驗室環(huán)境，所以對于實驗室環(huán)境參數(shù)的檢測就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的實驗室溫度濕度檢測方案基本使用溫濕度傳感器采集信號，經(jīng)放大、濾波、校準(zhǔn)、模數(shù)轉(zhuǎn)換、顯示等硬件電路實現(xiàn)，這種方案由于硬件系統(tǒng)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，使用時系統(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對傳統(tǒng)溫濕度檢測方案進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，對實驗室溫濕度參數(shù)采用多點檢測，實現(xiàn)了實時綜合評估實驗室溫濕度環(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
實驗室多點溫濕度報警系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，由低性價比單片機(jī)對數(shù)字溫濕度傳感器控制，通過模擬溫度傳感器通訊時序，實現(xiàn)對溫濕度數(shù)據(jù)采集，并對數(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，由單片機(jī)驅(qū)動報警裝置，實現(xiàn)現(xiàn)場報警功能。

1．2 硬件選型
單片機(jī)選用國產(chǎn)宏晶科技生產(chǎn)的高性價比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，使用非常方便。顯示模塊采用自帶漢字庫的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現(xiàn)串口通信功能)。報警裝置采用LED與蜂鳴器實現(xiàn)聲光報警，當(dāng)溫濕度超出設(shè)定值時，單片機(jī)I／O口輸出高電平，經(jīng)NPN型三極管驅(qū)動大電流蜂鳴器和高亮發(fā)光管，實現(xiàn)報警功能。
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)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。測量范圍相對濕度20％～90％RH，攝氏溫度0～50℃。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(jī)相連接。數(shù)據(jù)接口采用單線制串行接口，信號傳輸距離可達(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。