温湿度传感器原理讲课讲稿.doc

温湿度传感器原理

精品资料
课程名称：_传感器原理与应用_项目名称：_温湿度传感器的使用_

一、 实验准备 注：1、实验准备部分包括实验环境准备和实验所需知识点准备。
2、若是单人单组实验，同组成员填无。
：
实验目的：了解并掌握对温湿度传感器的使用
实验环境、知识点准备：
实验环境： 一台运行Arduino软件的计算机
知识点准备：
1、传感器性能说明
参数
条件
Min
Typ
Max
单位
湿度
分辨率

1
1
1
%RH

16

Bit
重复性

±1

%RH
精度
25℃

±4

%RH
0－50℃

±5
%RH
互换性
可完全互换
量程范围
0℃
30

90
%RH
25℃
20

90
%RH
50℃
20

80
%RH
响应时间
1/e(63%)25℃，1m/s 空气
6
10
15
S
迟滞

±1

%RH
长期稳定性
典型值

±1

%RH/yr
温度
分辨率

1
1
1
℃
16
16
16
Bit
重复性

±1

℃
精度

±1

±2
℃
量程范围

0

50
℃
响应时间
1/e(63%)
6

30
S
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

3、 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。
4、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。
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
图4
数字1信号表示方法.如图5所示

图5
5、 测量分辨率
测量分辨率分别为 8bit（温度）、8bit（湿度）。

6、电气特性
VDD=5V，T = 25℃，除非特殊标注
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。
7、应用信息
7.1工作与贮存条件
超出建议的工作范围可能导致高达3%RH的临时性漂移信号。返回正常工作条后，传感器会缓慢地向校准状态恢复。要加速恢复进程/可参阅7.3小节的“恢复处理”。在非正常工作条件下长时间使用会加速产品的老化过程。
7.2暴露在化学物质中
电阻式湿度传感器的感应层会受到化学蒸汽的干扰，化学物质在感应层中的扩散可能导致测量值漂移和灵敏度下降。在一个纯净的环境中，污染物质会缓慢地释放出去。下文所述的恢复处理将加速实现这一过程。高浓度的化学污染会导致传感器感应层的彻底损坏。
7.3恢复处理
置于极限工作条件下或化学蒸汽中的传感器，通过如下处理程序，可使其恢复到校准时的状态。在50-60℃和< 10%RH的湿度条件下保持2 小时（烘干）；随后在20-30℃和>70%RH的湿度条件下保持 5小时以上。
7.4温度影响
气体的相对湿度，在很大程度上依赖于温度。因此在测量湿度时，应尽可能保证湿度传感器在同一温度下工作。如果与释放热量的电子元件共用一个印刷线路板，在安装时应尽可能将DHT11远离电子元件，并安装在热源下方，同时保持外壳的良好通风。为降低热传导，DHT11与印刷电路板其它部分的铜镀层应尽可能最小，并在两者之间留出一道缝隙。
7.5光线
长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中，会使性能降低。
7.6配线注意事项
DATA信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量,推荐使用高质量屏蔽线。
8、封装信息

1 2 3 4
9、 DHT11引脚说明
Pin
名称
注释
1
VDD
供电 3－5.5VDC
2
DATA
串行数据，单总线
3
NC
空脚，请悬空
4
GND
接地，电源负极
10、 焊接信息
手动焊接，在最高260℃的温度条件下接触时间须少于10秒。
11、注意事项
(1)避免结露情况下使用。
(2)长期保存条件：温度10－40℃，湿度60％以下。

二、 实验过程记录 注：实验过程记录要包含实验步骤，页码不够可自行添加。
：
Arduino 源程序

#define DHT11_PIN 0 // ADC0 接到模拟口0
byte read_dht11_dat()
{
byte i = 0;
byte result=0;
for(i=0; i< 8; i++){
while(!(PINC & _BV(DHT11_PIN))); // wait for 50us
delayMicroseconds(30);
if(PINC & _BV(DHT11_PIN))
result |=(1<<(7-i));
while((PINC & _BV(DHT11_PIN))); // wait '1' finish
}
return result;
}
void setup()
{
DDRC |= _BV(DHT11_PIN);
PORTC |= _BV(DHT11_PIN);
Serial.begin(19200);
Serial.println("Ready");
}
void loop()
{
byte dht11_dat[5];
byte dht11_in;
byte i;
// start condition
// 1. pull-down i/o pin from 18ms
PORTC &= ~_BV(DHT11_PIN);
delay(18);
PORTC |= _BV(DHT11_PIN);
delayMicroseconds(40);
DDRC &= ~_BV(DHT11_PIN);
delayMicroseconds(40);
dht11_in= PINC & _BV(DHT11_PIN)
if(dht11_in){
Serial.println("dht11 start condition 1 not met");
return;
}
delayMicroseconds(80);
dht11_in = PINC & _BV(DHT11_PIN);
if(!dht11_in){
Serial.println("dht11 start condition 2 not met");
return;
}
delayMicroseconds(80);
// now ready for data reception
for (i=0; i<5; i++)
dht11_dat[i] = read_dht11_dat();
DDRC |= _BV(DHT11_PIN);
PORTC |= _BV(DHT11_PIN);
byte dht11_check_sum = dht11_dat[0]+dht11_dat[1]+dht11_dat[2]+dht11_dat[3];
// check check_sum
if(dht11_dat[4]!= dht11_check_sum)
{
Serial.println("DHT11 checksum error");
}
Serial.print("Current humdity = ");
Serial.print(dht11_dat[0], DEC);
Serial.print(".");
Serial.print(dht11_dat[1], DEC);
Serial.print("% ");
Serial.print("temperature = ");
Serial.print(dht11_dat[2], DEC);
Serial.print(".");
Serial.print(dht11_dat[3], DEC);
Serial.println("C ");
delay(2000);

}

实验操作成绩（百分制）__________ 实验指导教师签字：__________
三、 实验小结： 注：1、实验小结应包含实验所需知识点和实验方法的总结，实验心得体会等。
2、分组实验需包含同组讨论内容。

通过这次实验报告，我对于温湿度传感器的原理及运行有了更深一层
的了解。一边自己动手操作，一边解决问题实验过程中遇到的问题，这让我
的理解更透彻，更能接受。所以，任何事情都要在实践中去获取真理。在实
践中加深对理论知识的理解和掌握。

. 

实验报告成绩（百分制）__________ 实验指导教师签字：__________
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