一种基于DHT11的数字温湿度计及设计方法技术

本发明专利技术涉及测量技术，具体涉及一种基于DHT11的数字温湿度计及设计方法，包括CPU模块、温湿度采集模块、电源模块、实时时钟模块、显示模块、按键模块、报警模块与存储模块，CPU模块分别连接显示模块、温湿度采集模块、存储模块、实时时钟模块、按键模块和报警模块，电源模块为CPU模块和其他模块供电；CPU模块包括MCU电路、时钟电路以及复位电路；CPU模块用于接收温湿度采集模块的数据并进行处理，接收实时时钟模块产生的实时时间数据并进行处理，读取按键模块所设置的温湿度范围数据，对环境温湿度和设置的温湿度范围进行比较，将温湿度数据、温湿度范围、实时时间、报警状态送显示模块显示。该数字温度计温度能实现多种功能，满足标准测温精度与测湿精度。

A Digital Thermometer Based on DHT11 and Its Design Method

The invention relates to measurement technology, in particular to a digital Thermohygrometer based on DHT11 and its design method, including CPU module, temperature and humidity acquisition module, power module, real-time clock module, display module, key module, alarm module and storage module. CPU module is connected with display module, temperature and humidity acquisition module, storage module, real-time clock module, key module and storage module respectively. Alarm module, power supply module for CPU module and other modules; CPU module includes MCU circuit, clock circuit and reset circuit; CPU module is used to receive and process data of temperature and humidity acquisition module, receive and process real-time time data generated by real-time clock module, read temperature and humidity range data set by key module, and temperature and humidity of environment and setting. Comparing humidity range, displaying temperature and humidity data, temperature and humidity range, real-time time time and alarm status to display module. The digital thermometer can realize many functions and meet the standard temperature and humidity measurement accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于DHT11的数字温湿度计及设计方法
本专利技术属于测量
，尤其涉及一种基于DHT11的数字温湿度计及设计方法。
技术介绍
在日常生活中，人们对生活环境中温湿度的要求会因季节的改变而发生改变。其中，室内温湿度在冬天温度为18～25℃，湿度为30％～80％RH；夏天温度为23～28℃，湿度为30％～60％RH，若在装有空调的室内，室温为19～24℃，湿度为40％～50％RH时，即可满足人们对舒适度的要求。温湿度传感器的研究与发展来自于各个国家不断的创新与钻研，其发展大致经历了三个阶段：a传统分立式(如热电偶)：通过电量之间的转化来测量室内环境中温湿度数据，它可对被测环境直接进行测量，精度较高。b模拟集成型(如硅半导体)：通过集成技术完成传感器的数据采集与模拟信号输出功能，远距离测量精度较高。c智能型(如DHT11)：通过复合型传感器可同时对温度和相对湿度进行采集，并以数字量的形式输出供CPU使用。但是数字温湿度计的功能较单一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用51系列单片机作为系统的控制核心，结合外部电路块以及软件程序来实现温度显示精度为±2℃，湿度显示精度±5％RH；并能显示实时时间，对温湿度范围的进行设置的装置。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于DHT11的数字温湿度计，包括CPU模块、温湿度采集模块、电源模块、实时时钟模块、显示模块、按键模块、报警模块与存储模块，CPU模块分别连接显示模块、温湿度采集模块、存储模块、实时时钟模块、按键模块和报警模块，电源模块为CPU模块和其他模块供电；CPU模块包括MCU电路、时钟电路以及复位电路；CPU模块用于接收温湿度采集模块的数据并进行处理，接收实时时钟模块产生的实时时间数据并进行处理，读取按键模块所设置的温湿度范围数据，对环境温湿度和设置的温湿度范围进行比较，将温湿度数据、温湿度范围、实时时间、报警状态送显示模块显示。在上述的基于DHT11的数字温湿度计中，MCU电路包括STC12C5A60S2单片机、2×20个排针、1个排阻R1以及电阻R2，STC12C5A60S2单片机P0口外接排阻R1，用于增加P0口的驱动能力；STC12C5A60S2单片机EA端口外接R2；STC12C5A60S2单片机40个引脚均连有排针，排针用于温湿度采集模块和实时时钟模块之间的信号传输；其中，R2选用10K电阻；时钟电路包括11.0592MHz晶振Y1和瓷片电容C2、C3，时钟电路与STC12C5A60S2单片机构成一个稳定的自激振荡器；晶振Y1的两端分别接STC12C5A60S2单片机的18口和19口，且晶振Y1尽可能紧贴STC12C5A60S2单片机；瓷片电容C2、C3用于对晶振Y1进行微调，减小晶振的频差使时钟电路输出的频率达到晶振标称值；其中，瓷片电容C2、C3均选用30pF；复位电路包括四脚按键S1、电解电容C4、定值电阻R3和定值电阻R4；定值电阻R4与电解电容C4构成RC充电电路，同时定值电阻R4作为限流电阻保护电容；其中，电解电容C4选用10uF电容；定值电阻R3选用33Ω电阻，定值电阻R4选用10KΩ电阻。在上述的基于DHT11的数字温湿度计中，温湿度采集模块包括DHT11温湿度传感器和电阻R7；DHT11温湿度传感器数据引脚DATA与电源引脚VCC之间接入电阻R7，用于将数据端拉至高电平；其中，电阻R7选用4.7KΩ电阻。在上述的基于DHT11的数字温湿度计中，电源模块采用USB接口接5V直流电源直接供电，USB接口的电源正极与电源负极分别接入六脚自锁开关S7的两个常开接口并通过发光二极管D1来显示电源供电情况；六脚自锁开关S7的常闭端口为1和5与2和4两组，将通过USB接口的电源正极与电源负极分别连六脚自锁开关S7的1和5与2和4；同时在电源正极与负极之间接入电阻R8和发光二极管D1，其中电阻R8用于发光二极管D1的过流保护；其中，USB接口的输出电压和电流分别为5V和500mA。在上述的基于DHT11的数字温湿度计中，实时时钟模块包括DS1302时钟芯片和32.768KHz晶振Y2，并采用电源模块和后备电源配合供电；其中，正常工作时，采用5V直流电源供电，掉电时，采用后备电源供电；后备电源选用纽扣电池；DS1302时钟芯片使用CE、I/O和SCLK3根通信引脚，其中CE为使能引脚，SCLK为单方向时钟引脚，I/O为双向流通的数据引脚。在上述的基于DHT11的数字温湿度计中，显示模块包括LCD1604液晶与103电位器R5；LCD1604液晶采用5V直流电源直接供电，并通过调节电位器R5的阻值来调节液晶屏的对比度；其中，电位器R5为10KΩ电位器。在上述的基于DHT11的数字温湿度计中，按键模块包括4个独立按键，从左至右依次为S2温度范围设置键、S3湿度范围设置键、S4加设置键和S5减设置键，S6报警状态设置键。在上述的基于DHT11的数字温湿度计中，报警模块包括有源蜂鸣器Bell、发光二极管D2和发光二极管D3；其中有源蜂鸣器Bell的工作电压为+5V直流电源，在报警模式下，当环境温湿度超出设置范围时，P2.5引脚为低电平，三极管Q1导通，有源蜂鸣器Bell报警，相应的报警指示灯点亮；若环境温湿度适宜或非报警模式下，P2.5引脚为高电平则不会触发报警；R6为限流电阻，用于三极管Q1的过流保护；R9、R10均为限流电阻，用于发光二极管D3、D2的过流保护。在上述的基于DHT11的数字温湿度计中，存储模块采用24C02掉电保存芯片作为存储模块的核心，采用5V直流电源供电，24C02掉电保存芯片的A0、A1和A2为空引脚直接接地，写保护端口WP接地，允许数据正常读写操作。一种基于DHT11的数字温湿度计的设计方法，包括以下步骤：开机后，USB接+5V电源对数字温湿度计直接供电；DHT11温湿度传感器采集环境中的温湿度数据，并经过DHT11温湿度传感器数据端DATA将所采集到数据送入STC12C5A60S2单片机进行处理；通过S2温度范围设置键、S3湿度范围设置键和S6报警状态设置键分别对温湿度的范围和报警状态进行设置；通过DS1302时钟芯片进行实时时间设定；通过24C02掉电保存芯片保存数据；通过液晶LCD1604显示数据；STC12C5A60S2单片机用于接收DHT11温湿度传感器的数据并进行处理，接收DS1302时钟芯片产生的实时时间数据并进行处理，读取按键模块所设置的温湿度范围数据，对环境温湿度和设置的温湿度范围进行比较，将温湿度数据、温湿度范围、实时时间、报警状态送显示模块显示；具体步骤如下：步骤1、首先STC12C5A60S2单片机在数据线DATA上发送开始信号，当DHT11温湿度传感器和CPU模块通信建立成功后将数据线拉高；延时后将采集的数据发送给CPU模块，当数据发送结束后，释放总线；DHT11温湿度传感器数据总线在其空闲时为高电平，当通信开始时CPU模块将数据总线拉低至少18ms之后释放；在主机拉高20～40us之后开始检测DHT11温湿度传感器响应信号80us的低电平；将温湿度传感器DHT11拉至高电平80us后开始进行数据传输；在80us高电平之后DHT11温湿度传感器开始发送数据，每一个bit数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DHT11的数字温湿度计，其特征是，包括CPU模块、温湿度采集模块、电源模块、实时时钟模块、显示模块、按键模块、报警模块与存储模块，CPU模块分别连接显示模块、温湿度采集模块、存储模块、实时时钟模块、按键模块和报警模块，电源模块为CPU模块和其他模块供电；CPU模块包括MCU电路、时钟电路以及复位电路；CPU模块用于接收温湿度采集模块的数据并进行处理，接收实时时钟模块产生的实时时间数据并进行处理，读取按键模块所设置的温湿度范围数据，对环境温湿度和设置的温湿度范围进行比较，将温湿度数据、温湿度范围、实时时间、报警状态送显示模块显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于DHT11的数字温湿度计，其特征是，包括CPU模块、温湿度采集模块、电源模块、实时时钟模块、显示模块、按键模块、报警模块与存储模块，CPU模块分别连接显示模块、温湿度采集模块、存储模块、实时时钟模块、按键模块和报警模块，电源模块为CPU模块和其他模块供电；CPU模块包括MCU电路、时钟电路以及复位电路；CPU模块用于接收温湿度采集模块的数据并进行处理，接收实时时钟模块产生的实时时间数据并进行处理，读取按键模块所设置的温湿度范围数据，对环境温湿度和设置的温湿度范围进行比较，将温湿度数据、温湿度范围、实时时间、报警状态送显示模块显示。2.如权利要求1所述的基于DHT11的数字温湿度计，其特征是，MCU电路包括STC12C5A60S2单片机、2×20个排针、1个排阻R1以及电阻R2，STC12C5A60S2单片机P0口外接排阻R1，用于增加P0口的驱动能力；STC12C5A60S2单片机EA端口外接R2；STC12C5A60S2单片机40个引脚均连有排针，排针用于温湿度采集模块和实时时钟模块之间的信号传输；其中，R2选用10K电阻；时钟电路包括11.0592MHz晶振Y1和瓷片电容C2、C3，时钟电路与STC12C5A60S2单片机构成一个稳定的自激振荡器；晶振Y1的两端分别接STC12C5A60S2单片机的18口和19口，且晶振Y1尽可能紧贴STC12C5A60S2单片机；瓷片电容C2、C3用于对晶振Y1进行微调，减小晶振的频差使时钟电路输出的频率达到晶振标称值；其中，瓷片电容C2、C3均选用30pF；复位电路包括四脚按键S1、电解电容C4、定值电阻R3和定值电阻R4；定值电阻R4与电解电容C4构成RC充电电路，同时定值电阻R4作为限流电阻保护电容；其中，电解电容C4选用10uF电容；定值电阻R3选用33Ω电阻，定值电阻R4选用10KΩ电阻。3.如权利要求1所述的基于DHT11的数字温湿度计，其特征是，温湿度采集模块包括DHT11温湿度传感器和电阻R7；DHT11温湿度传感器数据引脚DATA与电源引脚VCC之间接入电阻R7，用于将数据端拉至高电平；其中，电阻R7选用4.7KΩ电阻。4.如权利要求1所述的基于DHT11的数字温湿度计，其特征是，电源模块采用USB接口接5V直流电源直接供电，USB接口的电源正极与电源负极分别接入六脚自锁开关S7的两个常开接口并通过发光二极管D1来显示电源供电情况；六脚自锁开关S7的常闭端口为1和5与2和4两组，将通过USB接口的电源正极与电源负极分别连六脚自锁开关S7的1和5与2和4；同时在电源正极与负极之间接入电阻R8和发光二极管D1，其中电阻R8用于发光二极管D1的过流保护；其中，USB接口的输出电压和电流分别为5V和500mA。5.如权利要求4所述的基于DHT11的数字温湿度计，其特征是，实时时钟模块包括DS1302时钟芯片和32.768KHz晶振Y2，并采用电源模块和后备电源配合供电；其中，正常工作时，采用5V直流电源供电，掉电时，采用后备电源供电；后备电源选用纽扣电池；DS1302时钟芯片使用CE、I/O和SCLK3根通信引脚，其中CE为使能引脚，SCLK为单方向时钟引脚，I/O为双向流通的数据引脚。6.如权利要求4所述的基于DHT11的数字温湿度计，其特征是，显示模块包括LCD1604液晶与103电位器R5；LCD1604液晶采用5V直流电源直接供电，并通过调节电位器R5的阻值来调节液晶屏的对比度；其中，电位器R5为10KΩ电位器。7.如权利要求1所述的基于DHT11的数字温湿度计，其特征是，按键模块包括4个独立按键，从左至右依次为S2温度范围设置键、S3湿度范围设置键、S4加设置键和S5减设置键，S6报警状态设置键。8.如权利要求4所述的基于DHT11的数字温湿度计，其特征是，报警模块包括有源蜂鸣器Bell、发光二极管D2和发光二极管D3；其中有源蜂鸣器Bell的工作电压为+5V直流电源，在报警模式下，当环境温湿度超出设置范围时，P2.5引脚为低电平，三极管Q1导通，有源蜂鸣器Bell报警，相应的报警指示灯点亮；若环境温湿度适宜或非报警模式下，P2.5引脚为高电平则不会触发报警；R6为限流电阻，用于三极管Q1的过流保护；R9、R10均为限流电阻，用于发光二极管D3、D...

【专利技术属性】
技术研发人员：李和平，范晨阳，温梦柯，李钟谷，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42