DHT11 – Датчик влажности и температуры

Измерение температуры и влажности при помощи датчика DHT11.

Статья в PDF

DHT11 — Датчик влажности и температуры - страница

1 файл(ы) 382.91 KB

Download

DHT11 недорогой цифровой датчик температуры и влажности. Он использует емкостной датчик влажности и терморезистор для измерения температуры окружающего воздуха, данные выдает в цифровой форме по шине типа 1-wire. В использовании он довольно прост, но требует точного определения длительности временных сигналов, чтобы декодировать данные. Единственный недостаток это возможность получения данных не чаще 1 раза в две секунды.

Особенности.
· Температурная компенсация во всем диапазоне работы
· Измерение относительной влажности и температуры
· Калиброванный цифровой сигнал
· Отличная долгосрочная стабильность показаний
· Не требуются дополнительные компоненты
· Возможность передачи данных на большое растояние
· Низкое энергопотребление
· 4-контактный корпус и полностью взаимозаменяемы

Детали.
Для преобразования данных внутри датчика используется 8-битный микроконтроллер, В процессе производства датчики калибруются и калибровочная константа записывается вместе с программой в память микроконтроллера. Однопроводный последовательный интерфейс дает возможность быстрой интеграции в устройство. Его небольшие размеры, низкое энергопотребление и до-20-метром передачи сигнала, что делает его привлекательным выбором для различных приложений.

Диапазон измеряемых параметров.

Обзор:

Параметр	Диапазон измерения	Точность	Разрешение
Влажность	20-90%	±5%	1
Температура	0-50°С	±2°С	1

Подробные спецификации:

Параметр	Условия	Минимальное	Типичное	Максимальное
Влажность
Разрешение		1%	1%	1%
			8 бит
Стабильность			±1%RH
Точность	25°С		±4%RH
	0-50°С			±5%RH
Взаимозаменяемость	полностью взаимозаменяемы
Диапазон измерения	0°С	30%RH		90%RH
	25°С	20%RH		90%RH
	50°С	20%RH		80%RH
Время отклика (в секундах)	1/e(63%)25℃， 1m/s Air	6	10	15
Гистерезис			±1%RH
Долговременная стабильность	типичная		±1%RH/year
Температура		1°С	1°С	1°С
Разрешение		8 бит	8 бит	8 бит
Стабильность			±1°С
Точность		±1°С		±2°С
Диапазон измерения		0°С		50°С
Время отклика (в секундах)		6		30

Электрические параметры:

Параметр	Режим	Мин	Типовое	Макс	Ед.изм.
Напряжение питания	DC	3	5	5.5	V
Ток потребления	Измерение	0.5		2.5	mA
	Ожидание	100		150	uA
	Среднее	0.2		1	mA

Габаритные размеры и подключение:

Питание DHT11 составляет 3-5.5V DC. После подачи питания на датчик, необходимо выдержать паузу длительностью не менее 1 секунды перед началом считывания данных. Для фильтрации напряжения питания можно добавить один конденсатор 0,1 мкФ между Vdd и Vss.

Последовательный интерфейс (Single-Wire Двусторонний)

Весь обмен данными выполняется по одной одному проводу (шине). На шине может присутствовать только один датчик. Для получения высокого уровня используется подтягивающий резистор (5-10 кОм), т.е в пассивном состоянии на шине высокий уровень. Формат обмена данными может быть разделен на три этапа:

1) Инициализации.
2) Преамбула.
3) Передача данных.

Инициализация.

Процесс чтения данных начинается с импульса инициализации который формирует микроконтроллер. Он должен установить на шине низкий уровень на время не менее 18 mS, для инициализации DHT-11.

Преамбула.

Микроконтроллер после формирования импульса инициализации должен сразу перевести порт в режим чтения (режим приема данных). Если датчик готов к передачи данных, он ответит сформировав преамбулу. Один период меандра длительностью ~160 us.

Микроконтроллер получив ответ от датчика, может начать чтение данных.

Передача данных.

Данные представляют собой 5 байт данных, которые читаются по битно микроконтроллером, т.е всего 40 бит.

Первые два байта данные влажности (относительная влажность), целая и дробная часть. Третий и четвертый температура (градусы Цельсия), целая и дробная часть и пятый последний байт контрольная сумма, которая равна сумме первых 4 байт. К сожалению хотя и присутствуют байты отвечающие за десятые доли градуса и процента, реально контроллер датчика их не вычисляет (хотя это и понятно при такой точности это бесполезно), поэтому в них всегда присутствуют нули. Если реально считывать эти байты то мы увидим, например:

bait0 = 41 // влажность
bait1 = 0
bait2 = 31 // температура
bait3 = 0
bait4 = 72 // контрольная сумма

Но нет худа без добра, если в этих байтах всегда нули, то можно это значение (аналогично как для контрольной суммы) использовать для достоверности передачи данных.

Данные кодируются длительностью высокого уровня в каждом бите, бит начинается стробом низкого уровня длительностью приблизительно 50-54uS, после строба идет высокий уровень, если длительность высокого уровня в пределах 24 uS, то это передается “0”, если в пределах 70 uS – передается “1”.

Бит ‘0 ‘:

Бит ‘1 ‘:

По окончанию передачи данных датчик передает последний строб, устанавливает на шине высокий уровень и переходит в спящий режим.

Логика чтения данных может быть следующая.

Вид передачи полностью:

Датчик подключается ко входу который может формировать прерывания по изменению уровня на входе. Для определения длительности импульса можно использовать таймер микроконтроллера.

Для демо проекта используем плату ILLISSI_B4_primum с установленным микроконтроллером PIC16F1936. Для индикации данные будем выводить, через USB порт на терминал программы AN1310 Microchip.

Вариант построение программа для чтения данных с датчика для компилятора MPLAB® XC8 Compiler v1.20. Для измерение длительности мы применим таймер Timer0. А для контроля моментов изменения сигнала на входах будем использовать возможность микроконтроллера формировать прерывания по изменению состояния на входах. Всё декодирование данных будет выполняться в прерывании (благо там минимум работы), поэтому для основной программы остается только дать “толчек” для выдачи данных и обработать их когда данные будут готовы.

Настройка прерывание для работы с датчиком

 IOCBP=0b00000000; // отключить все прерывания и сбросить все флаги
 IOCBN=0b00000000;
 IOCBF=0b00000000;
 INTCON=0b11001000;
/*        ||  | +---- сбросить флаг прерывания от изменеию состояния на входе
 *        ||  +------- разрешить прерывания по изменению состояния на входе
 *        |+---------- разрешить прерывания от переферии
 *        +----------- разрешить глобальные прерывания
 */
 OPTION_REG=0b11000010;// настройка таймера Timer0
/*                |+++---- PS<2:0>:010-1 : 8
 *                +------- PSA:0 = Prescaler is assigned to the Timer0 module
 */

IOCBP=0b00000000; // отключить все прерывания и сбросить все флаги

IOCBN=0b00000000;

IOCBF=0b00000000;

INTCON=0b11001000;

/* || | +---- сбросить флаг прерывания от изменеию состояния на входе

* || +------- разрешить прерывания по изменению состояния на входе

* |+---------- разрешить прерывания от переферии

* +----------- разрешить глобальные прерывания

OPTION_REG=0b11000010;// настройка таймера Timer0

/* |+++---- PS<2:0>:010-1 : 8

* +------- PSA:0 = Prescaler is assigned to the Timer0 module

Функция запуска измерения (её можно в ставить в главный цикл для постоянного получения данных)

if(DHT11==0)// запуск измерения
 {
       DHT11=1;         // включить цикл измерения
       TRISB=0;         // настроить порт на выход
       LATB0=0;         // установить низкий уровень
       __delay_ms(18);  // задержка в 18 миллисекунд (больше можно :))
       IOCBP0=1;        // настроить прерывание на входе RB0 на фронт
       IOCBF0=0;        // сбросить флаг прерывания
       TRISB=1;         // настроить порт на вход
       PREAM=1;         // поиск преамбулы
 }

if(DHT11==0)// запуск измерения

{

DHT11=1; // включить цикл измерения

TRISB=0; // настроить порт на выход

LATB0=0; // установить низкий уровень

__delay_ms(18); // задержка в 18 миллисекунд (больше можно :))

IOCBP0=1; // настроить прерывание на входе RB0 на фронт

IOCBF0=0; // сбросить флаг прерывания

TRISB=1; // настроить порт на вход

PREAM=1; // поиск преамбулы

}

Вариант обработки прерываний

//=====================================прерывания==================================
void interrupt my_isr(void) //
{
 if(IOCIF)
 {
   IOCIF=0; //сбросить флаг
   IOCBF0=0; //сбросить флаг
   if(DHT11)
   {
      if(IOCBP0)// если прерывания по фронту
      {
         IOCBP0=0; // отключить прерывание по фронту
         IOCBN0=1; // включить прерывание по срезу
         TMR0=0; // сбросить таймер
         TMR0IF=0; // сбросить флаг переполнения
         TMR0IE=1; // разрешить прерывания TMR0
       }
       else
       {
          dlinimp=TMR0; // сохранить значение таймера в регистр
          TMR0=0; // сбросить таймер
          TMR0IF=0; // сбросить флаг переполнения

          IOCBP0=1; //включить прерывание по фронту
          IOCBN0=0; //отключить прерывание по срезу
         LATB1=!LATB1; // переключить светодиод
          if(!TMR0IF)
          {
             if(PREAM)// поиск преамбулы
             {
                if(dlinimp>80)
                {
                   PREAM=0;// преамбула принята
                   countbit=0;
                }
              }
              else
                {
                    if(countbit<8)
                    {
                    bait0<<=1;
                    if(dlinimp>30) bait0 |= 0b00000001;// определение бита и запись его в байт приема
                    }
                    else if(countbit<16)
                    {
                    bait1<<=1;
                    if(dlinimp>30) bait1 |= 0b00000001;// определение бита и запись его в байт приема
                    }
                    else if(countbit<24)
                    {
                    bait2<<=1;
                    if(dlinimp>30) bait2 |= 0b00000001;// определение бита и запись его в байт приема
                    }
                    else if(countbit<32)
                    {
                    bait3<<=1;
                    if(dlinimp>30) bait3 |= 0b00000001;// определение бита и запись его в байт приема
                    }
                    else if(countbit<40)
                    {
                    bait4<<=1;
                    if(dlinimp>30) bait4 |= 0b00000001;// определение бита и запись его в байт приема
                    }
                    countbit++;// увеличить счетчик бит
                }
             }
             else
             {
                ERROR_DHT11=1; // неисправность датчика
             }
          }
       }
     }
     if(TMR0IF)
     {
       TMR0IF=0;
       DHT11=0;
       TMR0IE=0; //запретить прерывания TMR0
      }

}//===================================end_interrupt=================================

//=====================================прерывания==================================

void interrupt my_isr(void) //

{

if(IOCIF)

{

IOCIF=0; //сбросить флаг

IOCBF0=0; //сбросить флаг

if(DHT11)

{

if(IOCBP0)// если прерывания по фронту

{

IOCBP0=0; // отключить прерывание по фронту

IOCBN0=1; // включить прерывание по срезу

TMR0=0; // сбросить таймер

TMR0IF=0; // сбросить флаг переполнения

TMR0IE=1; // разрешить прерывания TMR0

}

else

{

dlinimp=TMR0; // сохранить значение таймера в регистр

TMR0=0; // сбросить таймер

TMR0IF=0; // сбросить флаг переполнения

IOCBP0=1; //включить прерывание по фронту

IOCBN0=0; //отключить прерывание по срезу

LATB1=!LATB1; // переключить светодиод

if(!TMR0IF)

{

if(PREAM)// поиск преамбулы

{

if(dlinimp>80)

{

PREAM=0;// преамбула принята

countbit=0;

}

else

{

if(countbit<8)

{

bait0<<=1;

if(dlinimp>30) bait0 |= 0b00000001;// определение бита и запись его в байт приема

}

else if(countbit<16)

{

bait1<<=1;

if(dlinimp>30) bait1 |= 0b00000001;// определение бита и запись его в байт приема

}

else if(countbit<24)

{

bait2<<=1;

if(dlinimp>30) bait2 |= 0b00000001;// определение бита и запись его в байт приема

}

else if(countbit<32)

{

bait3<<=1;

if(dlinimp>30) bait3 |= 0b00000001;// определение бита и запись его в байт приема

}

else if(countbit<40)

{

bait4<<=1;

if(dlinimp>30) bait4 |= 0b00000001;// определение бита и запись его в байт приема

}

countbit++;// увеличить счетчик бит

}

else

{

ERROR_DHT11=1; // неисправность датчика

}

if(TMR0IF)

{

TMR0IF=0;

DHT11=0;

TMR0IE=0; //запретить прерывания TMR0

}

}//===================================end_interrupt=================================

Вывод: простой недорогой датчик влажности и температуры, для проектов бытового назначения.

[box title=”Файлы для загрузки” color=”#521BDE”] Демонстрационный проект, MPLAB® X IDE v1.85, MPLAB® XC8 Compiler v1.20

DHT11 - Датчик влажности и температуры

1 файл(ы) 113.90 KB

[/box]

Это может быть интересно

CCP – модуль в режиме Compare на примере PIC1828/03/2018
CCP – модуль можно использовать в трех режимах: Capture – позволяет захватывать входной сигнал и определять его параметры (длительность или частоту). Дополнительно управлять внутренними модулями. Compare – позволяет формировать импульсы …
Moving average – скользящее среднее12/10/2018
Скользящая средняя, скользящее среднее (англ. moving average, MA) — общее название для семейства функций, значения которых в каждой точке определения равны среднему значению исходной функции за предыдущий период. Скользящие средние обычно используются с данными временных рядов для сглаживания краткосрочных колебаний …
ch-светомузыка от теории до реализации10/10/2013
Сразу оговоримся технология или теория ch-светомузыки, это постоянно развивающийся процесс и то что будет сказано сегодня завтра может быть опровергнуто и считаться ошибочным. Назовем само решение проблемы автоматического преобразования или …
Униполярный шаговый двигатель – часть 217/11/2017
В этой части только итог и версия 2.0 универсальной, которая позволяет управлять шаговым двигателем во всех трех режимах и 3.0 специальной библиотеки только для одного полушагового режима. В этих библиотеках …
Бегущие огни (ch-bo-36)07/07/2013
Проект на PIC-микроконтроллере PIC16F648A. Количество каналов 36. Для индикации используется подключение по матрице 6х6. Расположение светодиодов в одну линию. Все эффекты написаны для возможности увеличения количества светодиодов. Рекомендуется увеличивать кратно …
Проект с использованием MCC часть 0308/01/2017
Первым делом перенастроим регистры конфигурации, следующим образом: Отключим выход генератора (CLKOUT function is disabled. I/O function on the CLKOUT pin) Включим сторожевой таймер (WDT enabled) После этой настройки мы должны …
Датчик контроля протечки воды ch-c002006/04/2013
Как здорово летом под теплым дождем с тобою вдвоем оказаться. Как классно по лужам бежать босиком, с тобою играть и смеяться! Но совсем грустно оказаться под таким дождем, который течет с потолка… И …
Стабилизатор тока на SN3350, часть 220/03/2013
Если вам необходимо разработать устройство с применением мощных светодиодов, то никак не обойтись без применения стабилизатора тока. На настоящий момент стабилизаторы тока являются самым эффективным механизмом, для питания светодиода в течение всего его цикла …
WiFi ESP8266 ESP-202 (ESP-12F)23/04/2016
Первое знакомство, сначала надо его купить… http://voron.ua/catalog/024404 Схема для подключения и тестирования По схеме ставим две кнопки, сброс и кнопку BT2, для перевода в режим обновления прошивки. Если надо сделать аппаратный сброс …
Простой цифровой регулятор мощности01/04/2013
Простой регулятор мощности с цифровой индикацией. Этот проект создан как обучающий, для ознакомления с основами построения сетевых регуляторов мощности. Устройства подобного типа можно использовать для управления освещением, скоростью работы вентиляторов …