基于DHT11的实验室多点温湿度报警系统设计

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         以单片机为控制核心,采用DHT11温湿度传感器,12864LCD显示模块,实现了实验室多点温湿度参数的实时采集、显示和超限报警功能。系统的优点为单总线串口通信,使系统结构简化,节约了单片机资源,易于系统的功能扩展。


  0 引言


  实验室作为学生实验和科研活动的重要场所,实验室环境指标是否符合要求,直接关系到实验能否顺利进行,乃至实验的成败,特别是对于医学院校生物、生理等实验课程,都要求稳定的实验室环境,所以对于实验室环境参数的检测就显得尤为重要。传统的实验室温度湿度检测方案基本使用温湿度传感器采集信号,经放大、滤波、校准、模数转换、显示等硬件电路实现,这种方案由于硬件系统复杂,调试困难,使用时系统小元件故障就可能造成系统不稳定乃至瘫痪。鉴于此,我们采用数字温湿度传感器DHT11对传统温湿度检测方案进行改进设计,对实验室温湿度参数采用多点检测,实现了实时综合评估实验室温湿度环境适宜性的目的。


  1 系统原理及硬件构成


  1.1 系统原理


  实验室多点温湿度报警系统原理框图如图1所示,由低性价比单片机对数字温湿度传感器控制,通过模拟温度传感器通讯时序,实现对温湿度数据采集,并对数据处理、显示。当温湿度数据超出设定温湿度值时,由单片机驱动报警装置,实现现场报警功能。

 

 

  1.2 硬件选型


  单片机选用国产宏晶科技生产的高性价比STC89C51RC系列,与传统8051单片机相比,其具有功耗低,抗外部电磁辐射干扰强,程序下载方式为UART方式等优点,使用非常方便。显示模块采用自带汉字库的LCD12864,主控芯片为ST7921,要求支持串口通信(部分LCD模块需要跳线才能实现串口通信功能)。报警装置采用LED与蜂鸣器实现声光报警,当温湿度超出设定值时,单片机I/O口输出高电平,经NPN型三极管驱动大电流蜂鸣器和高亮发光管,实现报警功能。


  1.3 DHT11特性研究


  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。测量范围相对湿度20%~90%RH,摄氏温度0~50℃。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。数据接口采用单线制串行接口,信号传输距离可达20 m以上。传感器典型连接方式如图2所示,电源正与地跟单片机电源正和地相连接,8路数据接口分别接5.1 k上拉电阻与单片机P1口连接。

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