基于Atmega16和DHT11的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng).doc

基于Atmega16和DHT11的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)【項目名稱】環(huán)境參數(shù)測量儀【小組成員】曹雯婷，周瑩，王丹丹，周廉【成員分工】曹雯婷：設(shè)計電路圖，焊接電路，編寫程序，調(diào)試程序 周瑩：選擇器件，設(shè)計電路，購買器件，焊接電路 王丹丹：查找資料，撰寫論文 周廉：購買器件，焊接電路【項目簡介】摘要：設(shè)計一種基于ATmega16L單片機的溫濕度控制系統(tǒng)，闡述該系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方案。采用模塊化設(shè)計方法，檢測被控對象的溫濕度。實驗結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的檢測功能。1引言：隨著科學(xué)技術(shù)的進步，檢測行業(yè)發(fā)展快速，除了檢測項目和內(nèi)容不斷擴大，更重要的是檢測愈來愈科學(xué)化、職能化，主要表現(xiàn)在檢測過程及檢測結(jié)果由計算機監(jiān)控和顯示。溫濕度的采集控制近年來在檢測行業(yè)應(yīng)用較為廣泛，其中以微機為核心的監(jiān)控技術(shù)價格低廉，使用方便，應(yīng)用也最普遍。本文設(shè)計的檢測系統(tǒng)是以ATmega16為檢測與控制核心的單片機，由數(shù)字溫濕度傳感器DHT11及LED數(shù)碼管顯示屏組成。2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計：圖1為系統(tǒng)硬件的總體結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)由主控制器、溫濕度傳感器、LED顯示電路等構(gòu)成。由結(jié)構(gòu)圖1可看出，系統(tǒng)模塊較多，所以應(yīng)合理分配IO 口資源，各模塊以ATmega16L單片機為核心相連接。2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計數(shù)碼管顯示溫濕度單片機ATmega16傳感器DHT11圖1 硬件總體結(jié)構(gòu)圖22 主控制器系統(tǒng)主控制器采用ATmega16，該單片機是一款高性能、低功耗的8位AVR微處理器，具有先進的RISC結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有大容量的ROM、RAM、Flash和EEPROM，集成4通道PWM，SPI串行外設(shè)接口，同時具有8路10位AD轉(zhuǎn)換器，對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言，外部無需單獨的AD轉(zhuǎn)換器，從而可節(jié)省成本。另外，該單片機提供JTAG調(diào)試接口，可采用自制的簡易JTAG仿真器進行程序調(diào)試。2.3溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計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。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)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。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在精確的濕度校驗箱中進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)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(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。接口說明：溫濕度芯片DHT112.4顯示電路設(shè)計顯示電路采用兩個二位七段數(shù)碼管動態(tài)顯示，顯示結(jié)果清晰。其中第一個數(shù)碼管用顯示溫度指數(shù)，第二個數(shù)碼管用于顯示濕度指數(shù)，在七段數(shù)碼管的掃描過程中，任意時刻只有一個數(shù)碼管被點亮，顯示時間很短(僅2 ms)，并且是循環(huán)顯示。由于人眼的視覺暫留效應(yīng)，在顯示刷新很快的時候，可以認(rèn)為全部數(shù)碼管持續(xù)點亮。 四位7段數(shù)碼管2.5流程圖開始初始化采集數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)2.6工作原理及電路圖工作原理： 本環(huán)境參數(shù)測量儀主要是以DHT11為傳感器，由于它直接輸出數(shù)字信號，穩(wěn)定性比較高，且電路簡便。 DHT11傳感器整個讀寫分為，上位機發(fā)送起始信號，上位機接收下位機發(fā)來的握手響應(yīng)信號，讀0，和讀1四個步驟。所有的信號除主機啟動復(fù)位信號外，全部都由 DHTxx 產(chǎn)生。 通過單總線訪問 DHTxx 順序歸納如下： 1. 主機發(fā)開始信號 2. 主機等待接收 DHTxx 響應(yīng)信號 3. 主機連續(xù)接收 40Bit 的數(shù)據(jù)和校驗和 4. 數(shù)據(jù)處理 單片機發(fā)送一次開始信號（低電平）DHT從低速模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結(jié)束（拉高）后,DHT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,在這里我們只選擇讀取數(shù)據(jù)的1-8bit和17-24bit作為溫濕度的整數(shù)部分。總線線空閑狀態(tài)為高電平，主機把總線線拉低等待DHT響應(yīng),單片機把總線線拉低必須大于18毫秒，保證DHT能檢測到起始信號。DHT接收到單片機的開始信號后,等待單片機開始信號結(jié)束,然后發(fā)送低電平響應(yīng)信號。單片機發(fā)送開始信號結(jié)束后,延時等待20-40us后, 讀取DHT的回應(yīng)信號,單片機發(fā)送開始信號后,則輸出高電平，總線由上拉電阻拉高。主機發(fā)送開始信號后,延時等待20us-40us后讀取DHT11的回應(yīng)信號，讀取總線為低電平,說明DHT發(fā)送響應(yīng)信號，DHT發(fā)送響應(yīng)信讀DHT11數(shù)據(jù)流程號后，再把總線拉高,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以低電平開始。如果讀取響應(yīng)信號為高電平,則DHT沒有響應(yīng)。首先DHT把總線拉低12-14us然后拉高，高電平若在30us之后變低，則此比特為0電平，否則為高平。為了確保采集到信息的穩(wěn)定，本小組采用濕度與溫度交叉采集，避免數(shù)據(jù)的丟失。電路圖如下：PD0PD73程序設(shè)計：/*This program was produced by theCodeWizardAVR V2.04.4a EvaluationAutomatic Program Generator?Copyright 1998-2009 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.Project : Version : Date : 2010-6-20Author : Freeware, for evaluation and non-commercial use onlyCompany : Comments: Chip type : ATmega16Program type : ApplicationAVR Core Clock frequency: 1.000000 MHzMemory model : SmallExternal RAM size : 0Data Stack size : 256*/#include #include #define DHT11_DATA PORTC.0#define DHT11_DATA_SET DHT11_DATA=1#define DHT11_DATA_CLI DHT11_DATA=0#define DHT11_DATA_OUT DDRC.0=1#define DHT11_DATA_IN DDRC.0=0#define DHT11_DATA_READ PINC.0 flash unsigned char position8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; unsigned char PLAY8=0,0,0,0,0,0,0,0; unsigned int dht11_data3;bit dht11_flag=0;unsigned char humidity;/濕度8位數(shù)據(jù)值unsigned char humidity1;unsigned char temp; /溫度8位數(shù)據(jù)值 unsigned char u8flag;unsigned int time_counter; const unsigned char LED10=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F; /數(shù)碼管筆形碼數(shù)組 /函數(shù)聲明 : void timer0_init(void);void init_devices(void); /* / 顯示模塊 /* void Display(void) unsigned char i; for(i=0;i10) return 0;/延遲等待50us，超過則失敗 while(!DHT11_DATA_READ);/等待低電平結(jié)束 return 1;/返回1 ，表示dht11響應(yīng)void dht11_getdata0(void)/讀取濕度函數(shù) unsigned char i=0,j=0; while(DHT11_DATA_READ);/等待數(shù)據(jù)線高電平結(jié)束 for(j=0;j2;) /舍去校驗位 for(i=0;i=15;i+)/讀16位數(shù)據(jù) while(!DHT11_DATA_READ);/1bit開始低電平信號結(jié)束 delay_us(30); if(DHT11_DATA_READ) dht11_dataj=1; dht11_dataj|=0x0001; else dht11_dataj =1;/判斷位值 u8flag=2; while(DHT11_DATA_READ&u8flag+); if(u8flag=1)break;/等待高電平結(jié)束 if(u8flag=1)break; j+; dht11_flag=1; /40位數(shù)完成標(biāo)識void dht11_getdata1(void)/讀取溫度函數(shù) unsigned char i=0; while(DHT11_DATA_READ);/等待數(shù)據(jù)線高電平結(jié)束 for(i=0;i=31;i+)/讀16位數(shù)據(jù) while(!DHT11_DATA_READ);/1bit開始低電平信號結(jié)束 delay_us(30); if(DHT11_DATA_READ) dht11_data2=1; dht11_data2|=0x0001; else dht11_data2 8; if(humidity10)&(humidity18; PLAY4=humidity/10; PLAY5=humidity%10; PLAY6=0; PLAY7=0; PLAY0=temp/10; PLAY1=temp%10; PLAY2=0; PLAY3=0;/*/ main() function /* void main(void) delay_ms(20); /提高穩(wěn)定性的延時 init_devices(); time_counter= 0; DHT11_DATA_OUT; DHT11_DATA_SET; while(1) if(time_counter= 1000) /1s 采集一次 Display(); /顯示 delay_ms(7); else unsigned char k=0; while(k=0) dht11_start(); while(!dht11_start();/等待溫濕度傳感器響應(yīng) TIMSK=0x00; dht11_getdata0(); /讀數(shù)值 TIMSK=0x01; delay_ms(30); k=1; while(k=1) dht11_start(); while(!dht11_start();/等待溫濕度傳感器響應(yīng) TIMSK=0x00; dht11_getdata1(); /讀數(shù)值 TIMSK=0x01; delay_ms(30