DHT11温湿度传感器在12864LCD上显示
DHT11温湿度传感器在12864LCD上显示
本程序经过测试，可以用。有图。程序并非完全自己写。网上类似的很多，12864，DHT11的参数以及原理就不发了，网上遍地都是。这个只是在LCD上显示，准备在做个和电脑通讯，把温湿度在电脑上实时显示出来。程序中有一段void clear_gcrom()，子函数，已经注释掉。我也是刚学，还没连接DHT11的时候，如果不清除gcrom，LCD屏幕会一闪一闪的，不知道你们是否出现这种问题。但是连接DHT11后，且DNT11模块的程序写完后，在运行的时候，大概10几秒才能刷新一次温湿度。最终检查出来，执行一次clear_gcrom()需要12秒(晶振11.0592M)。注释掉后，正常刷新温湿度。程序中大部分代码都以注释，应该能看懂了。不说了，上图：
测试时间: 2012/6/1 19：39 周五
测试地点：江苏连云港职大男生某幢楼4层楼的某宿舍实时温湿度
/**********************DHT11与12864LCD************************/ /* DHT11总线接P1^0 */ /* 晶振11.0592M */ /*************************************************************/
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar lcd_x,lcd_y,data_byte=0,count;
uint TH_data,TL_data,RH_data,RL_data,CK_data;
uint TH_temp,TL_temp,RH_temp,RL_temp,CK_temp;
uchar num;
sbit RS = P2^0;//并行指令，数据选择信号
sbit RW = P2^1;//读写信号
sbit EN = P2^2;//并行使能信号
sbit PSB = P2^3;//并串口选择信号
sbit RST = P2^5;//复位信号
sbit io = P1^0;//DHT11总线
void read_io();//开始信号，读数据并校验
void delay(uint a);//延时函数
void LCD_init();//LCD初始化程序
void write_cmd(uchar cmd);//写指令
void write_data(uchar dat);//写数据
bit check_busy();//检测LCD忙信号
//void clear_gcrom();//清除GCROM
void delay1();//10us延时
void lcd_dis_code(uint cmd_addr,uchar num,uchar dis[]);//显示函数
void lcd_pos(unsigned char X,unsigned char Y);//LCD显示位置计算
uchar code lcd[]={"温湿度检测系统"};
uchar code lcd1[]={" 温度:"};
uchar code lcd2[]={" 湿度:"};
uchar code lcd3[]={"℃"};
uchar code lcd4[]={"%RH"};
uchar str1[]={" "};
uchar str2[]={" "};
void main()
{
uchar k,j;
LCD_init();
lcd_dis_code(0x80,16,lcd);
lcd_dis_code(0x88,9,lcd1);
lcd_dis_code(0x98,9,lcd2);
lcd_dis_code(0x8e,2,lcd3);
lcd_dis_code(0x9e,5,lcd4);
while(1)
{
read_io();//读取温湿度数据
//clear_gcrom();
//湿度
for(k=0; k<2; k++)
{
lcd_pos(4,k+4);
write_data(str1[k]);
}
//clear_gcrom();
//温度
for(j=0; j<2; j++)
{
lcd_pos(3,j+4);
write_data(str2[j]);
}
delay(500);
}
}
void delay1()//延时10us
{
unsigned char i;
for(i=0; i<3; i++);
}
void lcd_pos(unsigned char X,unsigned char Y) {
unsigned char pos;
if ( X == 1 )
{ pos = 0x80 ; }
else if ( X == 2 )
{ pos = 0x90 ; }
else if ( X == 3 )
{ pos = 0x88 ; }
else
{ pos = 0x98 ; }
write_cmd(Y | pos);//数据指针=80+地址变量
}
/**********************DHT11模块**********************/ uchar receive_byte()//接收一个字节
{
uchar i,temp;
for(i=0;i<8; i++)
{
count = 2;
while((!io) && count++)//等待50us低电平结束，并防止死循环
temp = 0;
delay1();
delay1();
delay1();
if (io==1)
{
temp = 1;
count = 2;
while(io && count++);
}
else
temp = 0;
data_byte<<=1;
data_byte|=temp;
}
return (data_byte);
}
void read_io()//开始信号，读数据并校验
{
io = 0;
delay(18);//主机拉低18ms
io = 1;//DATA总线由上拉电阻拉高主机延时20us
delay1();
delay1();
delay1();
delay1();
io = 1;//主机设置为输入高电平，判断从机响应信号
if(!io)
{
count = 2;
while((!io)&&count++);//判断DHT11发出80us低电平响应信号是否结束
count = 2;
while(io && count++);//判断DHT11拉高总线80us高电平是否结束
RH_temp = receive_byte();
RL_temp = receive_byte();
TH_temp = receive_byte();
TL_temp = receive_byte();
CK_temp = receive_byte();
io = 1;
num = (RH_temp + RL_temp + TH_temp + TL_temp);//数据校验
if(num == CK_temp)
{
RH_data = RH_temp;
RL_data = RL_temp;
TH_data = TH_temp;
TL_data = TL_temp;
CK_data = CK_temp;
}
}
//湿度整数部分
str1[0] = (char)(0x30 + RH_data/10);
str1[1] = (char)(0x30 + RH_data%10);
//温度整数部分
str2[0] = (char)(0x30 + TH_data/10);
str2[1] = (char)(0x30 + TH_data%10);
}
/**********************E N D**********************/
/**********************12864模块程序**********************/
/*void clear_gcrom()
{
uchar i,j,k;
lcd_x = 0x80;
lcd_y = 0x80;
write_cmd(0x34);
for(i = 0 ; i < 2 ; i++) //上下两屏幕
{
for(j = 0 ; j < 32 ; j++)
{
write_cmd(lcd_y+j);
write_cmd(lcd_x);
for(k = 0 ; k < 16 ; k++)
write_data(0x00);
}
}
lcd_x = 0x88;
}
write_cmd(0x36);
write_cmd(0x30);
}*/
void lcd_dis_code(uint cmd_addr,uchar num,uchar dis[]) {
uint i;
write_cmd(cmd_addr);
for(i=0; i write_data(dis[i]); } void LCD_init() { PSB = 1; RST = 0; delay(5); RST = 1; delay(5); write_cmd(0x34);//扩充指令 delay(5); write_cmd(0x30);//基本指令 delay(5); write_cmd(0x0c);//显示开关光标 delay(5); write_cmd(0x01);//清屏 delay(5); } bit check_busy() { bit temp; RS = 0; RW = 1; EN = 1; delay(5); temp = (bit)(P0&0x80); //按位与操作 return (temp); } void write_cmd(uchar cmd) { while(check_busy()); RS = 0; RW = 0; EN = 0; delay(5); P0 = cmd; delay(5); EN = 1; delay(5); EN = 0; } void write_data(uchar dat) { while(check_busy()); RS = 1; RW = 0; EN = 0; P0 = dat; delay(5); EN = 1; delay(5); EN = 0; } void delay(uint a) { uchar i; while(a--) { for(i=0; i<113; i++); } } /**********************E N D**********************/ 3.3 DHT11传感器模块设计 3.3.1 DHT11传感器简介 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存中，传感器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，信号传输距离可达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 4 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传感器实物图如下3-3所示： 图3-3 DHT11传感器实物图 （1）引脚介绍： Pin1：(VDD)，电源引脚，供电电压为3~5.5V。 Pin2：（DATA），串行数据，单总线。 Pin3:（NC），空脚，请悬浮。 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。 图3-4 DHT11典型应用电路 （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,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.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 +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据 数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi 温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。 （4）电气特性：VDD=5V，T = 25℃，除非特殊标注 表3-2 DHT11的电气特性 参数条件Min typ max 单位供电DC 3 5 5.5 V 供电电流测量0.5 2.5 mA 平均0.2 1 mA 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。 关于温度传感器特性的实验研究 摘要：温度传感器在人们的生活中有重要应用，是现代社会必不可少的东西。本文通过控制变量法，具体研究了三种温度传感器关于温度的特性，发现NTC电阻随温度升高而减小；PTC电阻随温度升高而增大；但两者的线性性都不好。热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质。PN节作为常用的测温元件，线性性质也较好。本实验还利用PN节测出了波 尔兹曼常量和禁带宽度，与标准值符合的较好。 关键词：定标转化拟合数学软件 EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR 1.引言 温度是一个历史很长的物理量，为了测量它，人们发明了许多方法。温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量，具有反应时间快、可连续测量等优点，因此有必要对其进行一定的研究。作者对三类测温元件进行了研究，分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系。 2.热电阻的特性 2.1实验原理 2.1.1Pt100铂电阻的测温原理 和其他金属一样，铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω（即Pt100）。铂电阻温度传感器精度高，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器，本实验即采用这种铂电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线，为此，首先要对铂电阻本身进行定标。 按IEC751国际标准，铂电阻温度系数TCR定义如下： TCR=(R100-R0)/(R0×100) (1.1) 其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值（R100=138.51Ω，R0=100.00Ω），代入上式可得到Pt100的TCR为0.003851。 Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下： Rt=R0[1+At+B t2+C(t-100)t3] (-200℃ 压力传感器检定： 1. 静态检定 2. 动态检定 我们把压力传感器的特性分成两类静态特性和动态特性。压力传感器静态特性的 主要指标是灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、温度漂移和零点漂移等等。一般 我们校准压力传感器都是校准其静态特性，这是因为我们将压力传感器理想化，认为 其固有频率相当大而且本身无阻尼，这时压力传感器的静态特性和动态特性是一样 的。然而在被测压力随时间变化的情况下，压力传感器的输出能否追随输入压力的快 速变化是一个很重要的问题。有的压力传感器尽管其静态特性非常好，但由于不能很 好地追随输入压力的快速变化而导致严重的误差，有时甚至出现高达百分之百的动态 误差。所以我们必须要进行压力传感器动态特性的校准，认真分析其动态响应特性。 压力传感器动态特性可以用它的上升时间、固有频率、幅频特性、相频特性等参数来 描述。 线性度eL （非线性误差）：输入输出校准曲线（实际）与选定的拟合直线之间的 吻合 程度； A x ）00% y^s 重复性eR ：正行程或反行程曲线多次测量时曲线的一致程度; 置信系数 a=2（ 95.4%）或 a=3（ 99.73%） 迟滞eH 正行程与反行程之间的曲线的不重合度; dp =± _ % 线性度、迟滞反映 系统误差；重复性反映 偶然误差 根据检定规程一 《压力传感器静态》， 在校准精密 线性压力传 感器时给出 的校准曲 线有二种最小二乘直线和端点平移线。 动态检定： 1. 瞬态激励法（阶跃信号激励） 2. 正弦激励法（正弦信号激励） 动态检定指标、参数：频率响应、谐振频率、自振频率、阻尼比、上升时间、建立时 间、过冲量、灵敏度。 正弦激励法：正弦压力信号输入法是一种间接的检定方法，即被检定的压力传感器和 一个“参考”压力传感器相比较，而“参考”压力传感器具有理想的动态性能。正弦 压力激励法在高 频、高压时，正弦信号往往严重畸变。因此一般只能用于小压力或低 频围的检定。 xlOO% 贝塞尔公式 误差（三者反应系统总误 差） DHT11温湿度传感器与单片机之间的通信 一DHT11的简介： 1 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 2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,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.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 +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据 +8bit校验和 数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi 温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。 3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。 1.通讯过程如图1所示 图1 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。 图2 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4所示 湖南大学实验指导书 课程名称：实验类型： 实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名：学号：专业： 指导老师：实验日期：年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t 的关系为： Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法 标定与校准的概念 新研制或生产的传感器需要对其技术性能进行全面的检定，以确定其基本的静、动态特性，包括灵敏度、重复性、非线性、迟滞、精度及固有频率等。 例如，对于一个压电式压力传感器，在受力后将输出电荷信号，即压力信号经传感器转换为电荷信号。但是，究竟多大压力能使传感器产生多少电荷呢？换句话说，我们测出了一定大小的电荷信号，但它所表示的加在传感器上的压力是多大呢？ 这个问题只靠传感器本身是无法确定的，必须依靠专用的标准设备来确定传感器的输入――输出转换关系，这个过程就称为标定。简单地说，利用标准器具对传感器进行标度的过程称为标定。具体到压电式压力传感器来说，我们用专用的标定设备，如活塞式压力计，产生一个大小已知的标准力，作用在传感器上，传感器将输出一个相应的电荷信号，这时，再用精度已知的标准检测设备测量这个电荷信号，得到电荷信号的大小，由此得到一组输入――输出关系，这样的一系列过程就是对压电式压力传感器的标定过程，如图1-19所示。 图1-19 压电式压力传感器输入――输出关系 校准在某种程度上说也是一种标定，它是指传感器在经过一段时间储存或使用后，需要对其进行复测，以检测传感器的基本性能是否发生变化，判断它是否可以继续使用。因此，校准是指传感器在使用中或存储后进行的性能复测。在校准过程中，传感器的某些指标发生了变化，应对其进行修正。 标定与校准在本质上是相同的，校准实际上就是再次的标定，因此，下面都以标定为例作介绍。 1．7．2 标定的基本方法 标定的基本方法是，利用标准设备产生已知的非电量(如标准力、位移、压力等)，作为输入量输入到待标定的传感器，然后将得到的传感器的输出量与输入的标准量作比较，从而得到一系列的标定数据或曲线。例如，上述的压电式压力传感器，利用标准设备产生已知大小的标准压力，输入传感器后，得到相应的输出信号，这样就可以得到其标定曲线，根据标定曲线确定拟合直线，可作为测量的依据，如图1-20所示。 基于单片机的DHT11温湿度 传感器设计 姓名：史延林 指导老师：黄智伟 学院：电气工程学院 学号：20094470321 摘要： 温湿度是生活生产中的重要的参数。本设计为基于单片机的温湿度检测与控制系统，采用模块化、层次化设计。用新型的智能温湿度传感器DHT11主要实现对温度、湿度的检测，将温度湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，再运用单片机STC89C52进行数据的分析和处理，为显示和报警电路提供信号，实现对温 湿度的控制报警。报警系统根据设定报警的上下限值实现报警功能，显示部分采用LCD1602液晶显示所测温湿度值。系统电路简单、集成度高、工作稳定、调试方便、检测精度高，具有一定的实用价值。 关键词：单片机；DHT11温湿度传感器； LCD1602显示 第一章：课程构思 1.1课题背景 温湿度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用。在生产中，温湿度的高低对产品的质量影响很大。由于温湿度的检测控制不当，可能使我们导致无法估计的经济损失。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强生产车间内温度与湿度的监测工作，但传统的方法过于粗糙，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。目前，在低温条件下(通常指100℃以下)，温湿度的测量已经相对成熟。利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、学习、生活提供更好的更方便的设施就需要从数字单片机技术入手，一切向着数字化，智能化控制方向发展。 对于国内外对温湿度检测的研究，从复杂模拟量检测到现在的数字智能化检测越发的成熟，随着科技的进步，现在的对于温湿度研究，检测系统向着智能化、小型化、低功耗的方向发展。在发展过程中，以单片机为核心的温湿度控制系统发展为体积小、操作简单、量程宽、性能稳定、测量精度高，等诸多优点在生产生活的各个方面实现着至关重要的作用。 温湿度传感器除电阻式、电容式湿敏元件之外，还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件（利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率）、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。1.2主要内容 1、DHT11产品概述 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，信号传输距离可达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 4 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。 2、应用领域 ?暖通空调?测试及检测设备 ?汽车?数据记录器 ?消费品?自动控制 ?气象站?家电 ?湿度调节器?医疗 ?除湿器应用领域 3、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 4、电源引脚 DHT11的供电电压为 3－5.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。 5、串行接口 (单线双向) 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,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.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 +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和 数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。 6、封装信息 第7章DS18B20温度传感器 7.1 温度传感器概述 温度传感器是各种传感器中最常用的一种，早起使用的是模拟温度传感器，如热敏电阻，随着环境温度的变化，它的阻值也发生线性变化，用处理器采集电阻两端的电压，然后根据某个公式就可以计算出当前环境温度。随着科技的进步，现代的温度传感器已经走向数字化，外形小，接口简单，广泛应用在生产实践的各个领域，为我们的生活提供便利。随着现代仪器的发展，微型化、集成化、数字化、正成为传感器发展的一个重要方向。美国DALLS半导体公司推出的数字化温度传感器DS18B20采用单总线协议，即单片机接口仅需占用一个I/O端口，无需任何外部元件，直接将环境温度转化为数字信号，以数码方式串行输出，从而大大简化了传感器与微处理器的接口。7.2 DS18B20温度传感器介绍 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用 DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。 1.DS18B20温度传感器的特性 ①独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 ②在使用中不需要任何外围元件。 ③可用数据线供电，电压范围：+3.0~ +5.5 V。 ④测温范围：-55 ~+125 ℃。固有测温分辨率为0.5 ℃。 ⑤通过编程可实现9~12位的数字读数方式。 ⑥用户可自设定非易失性的报警上下限值。 ⑦支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。 ⑧负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 2.引脚介绍 DS18B20有两种封装：三脚TO-92直插式（用的最多、最普遍的封装）和八脚SOIC贴片式。下图为实验板上直插式DS18B20的原理图。 3.工作原理 单片机需要怎样工作才能将DS18B20中的温度数据独取出来呢？下面将给出详细分析。 课程设计任务书 题目基于AD590的温度测控系统设计 系(部) 信息科学与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 班级电气092 学生姓名刘玉兴 学号090819210 月日至月日共周 指导教师(签字) 系主任(签字) 年月日 摘要 温度是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一。过去温度检测系统设计中,大多采用模拟技术进行设计,这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当,就会造成整个系统性能的下降。随着半导体技术的高速发展,特别是大规模集成电路设计技术的发展, 数字化、微型化、集成化成为了传感器发展的主要方向。 以单片机为核心的控制系统．利用汇编语言程序设计实现整个系统的控制过程。在软件方面，结合ADC0809并行8位A／D转换器的工作时序，给出80C51单片机与ADC0908并行A ／D转换器件的接口电路图，提出基于器件工作时序进行汇编程序设计的基本技巧。本系统包括温度传感器，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路，其中温度传感器为数字温度传感器AD590，包括了单总线数据输出电路部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。 关键词：单片机、汇编语言、ADC0809、温度传感器AD590 Abstract Temperature is the most common one of process parameters in automatic control and industrial production. In the traditional temperature measurement system design, often using simulation technology to design, and this will inevitably encounter error compensation, such as lead,complex outside circuit,poor anti-jamming and other issues, and part of a deal with them Improperly, could cause the entire system of the decline. With modern science and technology of semiconductor development, especially large-scale integrated circuit design technologies, digital, miniaturization, integration sensors are becoming an important direction of development. In the control systems with the core of SCM，assembly language programming is used to achieve the control of the whole system．Combining with the operation sequence of ADC0809，the interface circuit diagrams of 80C51 SCM and ADC0809 parallel A／D conveger ale given．The basic skills of assembly language programming based on the operation se—quenee of the chip ale put forward．This system include temperature sensor and data transmission, the moduledisplays 数字温湿度传感器DHT11 1、概述 DHTxx 系列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测湿元件和一个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DHTxx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。单线制串行输出接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。本产品为 4 针单排引脚封装，特殊封装形式可根据用户需求而提供。 ２、产品特性 湿温度传感器的一体化结构能相对的同时对相对湿度和温度进行测量。 数字信号输出，从而减少用户信号的预处理负担。 单总线结构输出有效的节省用户控制器的I/O口资源。并且，不需要额外电 器元件。 独特的单总数据传输线协议使得读取传感器的数据更加便捷。 全部校准。编码方式为8位二进制数。 40bit 二进制数据输出。其中湿度整数部分占1Byte，小数部分1Byte；温度 整数部分1Byte，小数部分1Byte。其中，湿度为高16位。最后1Byte为校验和。 卓越的长期稳定性，超低功耗。 4引脚安装，超小尺寸。 各型号管脚完全可以互换。 测量湿度范围从20％RH到90％RH；测量温度范围从0℃到50℃。 适用范围包括恒湿控制，消费家电类产品，温湿度计等领域。 ３、外型与引脚排列 引脚说明： Vcc 正电源 Dout 输出 NC 空脚 GND 地- 1 - 图3.0 DHT外型及管脚 4、详细引脚说明： 传感器管脚方向识别：正面（有通气孔的一面）看过去，从左到右依次为1、2、3、4脚。 表4.0 电源引脚，DHTxx的供电电压为 3.5~5.5V。传感器上电后，要等待1s 以越过不稳定状态在此期间不要发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。 5、订货信息 6 温度传感器实验 姓名学号 一、目的 1、了解各种温度传感器（热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器）的测温原理； 2、掌握热电偶的冷端补偿原理； 3、掌握热电偶的标定过程； 4、了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。 二、仪器 温度传感器实验模块 热电偶（K 型、E 型） CSY2001B 型传感器系统综合实验台（以下简称主机） 温控电加热炉 连接电缆 万用表：VC9804A，附表笔及测温探头 万用表：VC9806，附表笔 三、原理 （1）热电偶测温原理 由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。 图1中T 为热端，To 为冷端，热电势 本实验中选用两种热电偶镍铬—镍硅（K 分度）和镍铬—铜镍（E 分度）。 （2）热电偶标定 以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热电偶，被校热电偶热电势与标准热电偶热电势的误差为 式中：——被校热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。 ——标准热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。 ——标准热电偶分度表上标定温度的热电势值。 ——被校热电偶标定温度下分度表上的热电势值。 ——标准热电偶的微分热电势。 （3）热电偶冷端补偿 热电偶冷端温度不为0℃时，需对所测热电势值进行修正，修正公式为： E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0) 即：实际电动势＝测量所得电势＋温度修正电势 （4）铂热电阻 铂热电阻的阻值与温度的关系近似线性，当温度在0℃≤T≤650℃时， 式中：——铂热电阻T℃时的电阻值 ——铂热电阻在0℃时的电阻值 A——系数（=3.96847×10-31/℃） B——系数（=-5.847×10-71/℃2） 将铂热电阻作为桥路中的一部分在温度变化时电桥失衡便可测得相应电路的输出电压变化值。 （5）PN结温敏二极管 半导体PN 结具有良好的温度线性，根据PN 结特性表达公式 可知，当一个PN 结制成后，其反向饱和电流基本上只与温度有关，温度每升高一度，PN 结正向压降就下降2mv，利用PN 结的这一特性可以测得温度的变化。 （6）热敏电阻 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度升高而急剧下降这一特性制成的热敏元件。它呈负温度特性，灵敏度高，可以测量小于0.01℃的温差变化。图2为金属铂热电阻与热敏电阻温度曲线的比较。 土壤温湿度仪正确的校准方法 土壤温湿度仪主要由土壤湿度传感器、土壤温度传感器、数据记录仪、通讯设备和上位机软件组成；用来测量和记录土壤湿度及温度。 土壤温湿度仪可以测量空气和土壤的温湿度，测量土壤的温湿度应该注意，该探头外加护套，埋入土壤中时不能让泥土堵住护套，否则不能检测，广泛应用于农业、林业、地质等方面土壤温湿度测量及研究。 土壤温湿度仪校准方法： 用温湿度检定箱将温湿度计置入检定箱内，设定温湿度检定箱的温度和湿度，采用多点检定的方式。如设置（0℃，0%RH)；（20℃，20%RH）；（40℃，40%RH）......。等多个检定点，同时对比温湿度计的显示数值，记录下来，寻找设置数值与显示数值的最大偏差△max，根据如下公式计算误差：误差= ±△max / 满量程 * 100%。根据这个计算误差与精度指标对比。大于精度指标，则温湿度计不合格。小于等于精度指标，则合格。 土壤温湿度仪具体校准步骤： 一、校准周期； 土壤温湿度仪的校准周期为一年。 二、校准条件： 由具有校验资质的专业机构校验合格的人工气候箱一个； 由具有校验资质的专业机构校验合格的温湿度计一个。 三、校准流程 1外观检查 1.1外型结构完好,无明显机械机械损伤,表面无划痕和锈蚀,无影响计量性能的缺陷。 1.2标志：有制造厂名，规格型号，许可证编号。 1.3读数部分： a.刻度板正确而不倾斜,刻度线清晰均匀。 b.湿度刻度范围不小于30~95%RH,最小刻度不小于2%RH.。 c.温度刻度应不小于5~40℃,最小刻度应不小于1℃。 d.指针应平直,灵活转动,自由复位。 2、温度和湿度的校准： 2.1将人工气候箱设置到温度25℃，相对湿度60%RH。 2.2将需要校准的温湿度计与校验合格作为比对的温湿度计同时放入设置好的人工气候箱内，2.3每隔一小时读取被校表及比对表的温度和湿度值，共计3次，然后将两者进行比较。 温度示值误差△T △T=∣TS-Td∣ Ts：比对温湿度计的温度读数 Td：被校温湿度计的温度读数平均值 Ts=（Ts1+ Ts2+Ts3）／3 Td=（Td1+Td2+Td3）／3 湿度示值误差△S △S=∣Ss-Sd∣ Ss：比对温湿度计的湿度读数 Sd：被校温湿度计的湿度读数平均值 压力传感器检定： 1.静态检定 2.动态检定 我们把压力传感器的特性分成两类静态特性和动态特性。压力传感器静态特性的主要指标是灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、温度漂移和零点漂移等等。一般我们校准压力传感器都是校准其静态特性，这是因为我们将压力传感器理想化，认为其固有频率相当大而且本身无阻尼，这时压力传感器的静态特性和动态特性是一样的。然而在被测压力随时间变化的情况下，压力传感器的输出能否追随输入压力的快速变化是一个很重要的问题。有的压力传感器尽管其静态特性非常好，但由于不能很好地追随输入压力的快速变化而导致严重的误差，有时甚至出现高达百分之百的动态误差。所以我们必须要进行压力传感器动态特性的校准，认真分析其动态响应特性。压力传感器动态特性可以用它的上升时间、固有频率、幅频特性、相频特性等参数来描述。 迟滞e H：正行程与反行程之间的曲线的不重合度； 线性度e L（非线性误差）：输入输出校准曲线（实际）与选定的拟合直线之间的吻合程度； 重复性e R：正行程或反行程曲线多次测量时曲线的一致程度； 置信系数a=2（95.4%）或a=3（99.73%） 贝塞尔公式 线性度、迟滞反映系统误差；重复性反映偶然误差。 误差（三者反应系统总误差）e S：e S= 或 根据检定规程一《压力传感器静态》,在校准精密线性压力传感器时给出的校准曲线有二种最小二乘直线和端点平移线。 动态检定： 1.瞬态激励法（阶跃信号激励） 2.正弦激励法（正弦信号激励） 动态检定指标、参数：频率响应、谐振频率、自振频率、阻尼比、上升时间、建立时间、过冲量、灵敏度。 正弦激励法：正弦压力信号输入法是一种间接的检定方法，即被检定的压力传感器和一个“参考”压力传感器相比较，而“参考”压力传感器具有理想的动态性能。正弦压力激励法在高频、高压时，正弦信号往往严重畸变。因此一般只能用于小压力或低频范围的检定。 实验一 直流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、 实验目的： 了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理： 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍尔电势U H ＝K H IB ，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为kx U H ，式中k —位移传感器的灵敏度。这样它就可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好。 三、需用器件与单元： 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V 直流电源、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验板的连接线按图9-1进行。1、3为电源±5V ， 2、4为输出。 2、开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零。 图9-1 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图 3、测微头往轴向方向推进，每转动0.2mm 记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表9-1。 表9－1 X （mm ） V(mv) 作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项： 1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V，否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题： 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化？ 七、实验报告要求： 1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。 I C S17.160;19.060 N73 中华人民共和国国家标准 G B/T37776 2019 动态力传感器校准方法冲击力法校准 M e t h o d s f o r t h e c a l i b r a t i o no f d y n a m i c f o r c e t r a n s d u c e r s C a l i b r a t i o nb y s h o c k f o r c e 2019-08-30发布2020-03-01实施 国家市场监督管理总局 前言 本标准按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 本标准由全国机械振动二冲击与状态监测标准化技术委员会(S A C/T C53)提出并归口三 本标准起草单位:中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所二中国计量科学研究院二苏州东菱振动试验仪器有限公司二浙江省计量科学研究院三 本标准主要起草人:曹亦庆二李善明二孟峰二何旋二杨军二徐曼二曾利民三 动态力传感器校准方法冲击力法校准 1范围 本标准规定了使用冲击力法对动态力传感器进行校准的方法和操作程序三 本标准适用于冲击力峰值为20N~200k N,冲击力脉冲持续时间为0.5m s~10m s范围内所给出的动态力传感器冲击力灵敏度的校准三 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的三凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件三凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件三 G B/T2298 2010机械振动二冲击与状态监测词汇(I S O2041:2009,I D T) G B/T7665 2005传感器通用术语 G B/T13823.20 2008 振动与冲击传感器的校准方法加速度计谐振测试通用方法(I S O5347-22:1997,I D T) G B/T20485.1 2008振动与冲击传感器校准方法第1部分:基本概念(I S O16063-1:1998, I D T) G B/T20485.13 2007振动与冲击传感器校准方法第13部分:激光干涉法冲击绝对校准(I S O16063-13:2001,I D T) G B/T20485.22 2008振动与冲击传感器校准方法第22部分:冲击比较法校准(I S O16063-22:2005,I D T) 3术语及定义 G B/T2298 2010二G B/T7665 2005二G B/T20485.1 2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件三 3.1 有效质量e f f e c t i v em a s s 作用于力传感器敏感面上的,在冲击运动过程中以自身惯性力参与加载的所有部件质量的总和三注:主要包括质量块二连接附件和测量传感器等三 4测量不确定度 4.1采用绝对法复现冲击加速度运动 冲击力灵敏度的测量不确定度: 在设定参考冲击力峰值10k N,参考冲击力脉冲持续时间2m s和放大器参考增益时,为读数 的2%; 对所有冲击力峰值二脉冲持续时间,不超过读数的10%三 使用电池：AAA1.5V 1节 HTC-1温湿度计用户手册 产品规格： 湿度分辨率：1％ 温度测量范围：-10℃~70℃ 温度测量精度：约±1.0℃（1.8 oF）温度分辨率：0.1℃（0.2 oF） 湿度测量范围：30％RH~99％RH。 湿度测量精度：±5％(30%-70%) ±7％(其他) 基本功能： 温度/湿度显示 ℃/ oF温度切换显示 最高/最低温湿度记忆功能 12/24小时制时钟 整点报时功能 每日闹钟功能 日历显示功能 操作方法： 1、依机背指示方向推开电池门，取出电池隔片，然后装回电池门，该机即可用。 2、按键功能：（MODE）切换时钟与闹钟显示模式/设定当前时间、 闹钟、12或24小时制、日期（ADJ）调整被设项目的数值；（MEMORY）显示记忆中的最高/最低温湿度值/清除记忆的最高/ 最低温湿度值；（℃/ oF）切换温度单位以℃（摄氏度）或oF（华氏度）显示；（RESET）清除所有设定/记忆值，返回初始状态。 3、在初始状态下按住（MODE）1秒，当前时间的分钟数开始闪动，按（ADJ）可以调节分钟数，连续按（MODE）可以分别设定“时钟”、“12/24”、“月（M）”、“日（D）” 4、在当前时钟模式下，（时钟与分钟之间的两点每秒闪动一次）切换显示为闹钟模式（时钟与分钟之间的两点不闪动），此时按（ADJ）可以切换“闹钟”（Alarm）功能/“整点报时”()功能的开与关，再按住（MODE）2秒，可以设定闹铃时间，同时启动“整点极时”功能，（）符号出现。 5、在闹钟模式下，若无任何操作则一分钟后自动返回当前时钟，此时按一次（ADJ）切换至日历显示，3秒后自动返回当前时钟按 MAX/MIN钮，显示温/湿度最后次清除（CLEAR）以来的最大值。 6、按（MEMORY）可以显示记忆的温/湿度最大值（MAX）和最小值（MIN），按住（MEMORY）超过2秒可清除记忆的最大/最小值。 注意事项： 1、初次使用/更换电池时请按一次（RESET）（在机背后）； 2、若该机出现任何不良，请按一次（RESET） 3、电池用完后请放回政府指定地点 AD590温度测试系统实验报告 一实验感想与总结 经过一个多月的实验，从开始的温度传感器到最后的接口总线，16单片机，TLC2543，串口等等的学习，完成了一个小的智能开换系统的了解，制作与测试。同时也让我学到了不少知识及动手操作能力，第一次感觉自己在课间时间也学到了东西，也见识到了一些简单的器材，机械，这样的感觉真的特别好，我希望这样的实验可以多安排一些，能让我们好好学一番，在这里先谢谢老师啦，谢谢！ 1 具体的一些感想： （1)我是从原理图打印出来以后开始对这个实验了解的。画原理图时不能为了快单纯的画线，要注意图中接口处的标注，每个接口的功能是不一样的，要提前认识原件的接口设置。 （2)假如不借用标准号直接Update生成pCB图时，画线要注意每根线的连接必须正确，否则将导致PCB图无法显示或整个设计的错误；另外，就是可以借助标准号直接生成。 （3)在设置原理图时，每个元器件的封装必须要有，否则就会和我们一样，在Update后元器件就没有，无法进行布线连接。另外就是在对每个元器件画封装的时候，要注意管脚处的数字标号设置，应该完全按照器件结构去描述（我们在设置AD590封装设计时，标号用‘0’和‘1’显然在封装时就无法显示，导致AD590就只有一根连接线，无法完成正确的布线连接） （4)在Update后进行布线时，我看着视频学了一下，可当自己 操作时，一点都不如意（开始的第一次安放元器件后，布线开始，有好多线要跳接，线看着还凌乱）。又试着做了四五次之后才真正体会到“话真不是说说的，自己操作后才知道它的难啊”。最后实验室回来，按照老师发的那个PCB布线图，自己再开始尝试，遇到一个新问题，布线时，那些GND，VCC,+5v线的连接用的是一些不规则图形布线，我还是无法触及。 （5)焊接电路板，自己完成了通孔的打眼，焊点的焊接。 （6)测试时，发现自己做的电路板没有电源显示的LED灯,当测试时不能醒目的了解电路是否供电；电路通过一个7805T输入9.25v电压输出5.11v使电路正常工作；部分器件的安放还是不太好，电路板整体看上去比较凌乱。 （7)我们还没进行程序调试，在后八周会好好完成。 2 总结 经过一个月的实验学习，从刚开始的AD590温度测试原理图的分析，到最后电路板的制作测试，我们小组完成了一个小型的智能测试系统的制作，不进让我们体会到理实验是检验真理的唯一标准，还让我们认识到了一部分的元器件，学习到了一些经验。读AD590手册制作指出，AD590的工作电压是4到30v，如果是4.8v是不能实现的，必须通过实验才让我们记得更确切。一个月的学习制作，让我从实验中领悟到了课本上无法学到的很多东西，知道了真实制作和想想是很大区别的，用理论联系实际，从实践中学习，总结过去的错误，注重现实制作的重要，读懂更DHT11-温湿度传感器
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