单片机温湿度测量程序编程

CSDN话题挑战赛第2期
参赛话题：学习笔记
学习之路，长路漫漫，写学习笔记的过程就是把知识讲给自己听的过程。这个过程中，我们去记录思考的过程，便于日后复习，梳理自己的思路。学习之乐，独乐乐，不如众乐乐，把知识讲给更多的人听，何乐而不为呢?

博客写作背景----项目中解决的问题
公司有一个使用单片机多路采集温湿度的项目，还需要在上位机进行波形的查看，信号算法的处理，初步定为使用labview编写上位机程序进行处理。为啥用labview呢，因为LabVIEW是美国国家仪器公司（NI）的创新软件产品，其全称是实验室虚拟仪器工程平台（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench），是一种基于G语言（Graphics Language，图形化编程语言）的测试系统软件开发平台。LabVIEW并不局限于虚拟仪器的开发，它的作用是为大型复杂测试系统提供通用的软件开发平台。目前，LabVIEW已经成为测试领域应用最广泛和最有前途的软件开发平台之一。

下面是我最近写程序的一些知识，进行了部分的整理，发出来和大家一起分享，也方便我以后查找自己的编程过程。

编程知识点–基于labview的温湿度测量

在多数情况下，测量温度的同时需要测量湿度，本节将介绍使用DHT11温湿度传感器、Arduino Uno和LabVIEW组成温湿度测量系统，可用于粮仓等场合的温湿度监控。

温湿度测量系统框图如图所示

在整个系统中，Arduino Uno作为下位机，负责DHT11的读写以及数据传输；LabVIEW编写的显示软件作为上位机；上下位机利用USB-TTL接口实现通信。

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，采用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性，内部包含一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件。DHT11传感器都经过实验室校准，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。采用单线制串行接口，超小的体积、极低的功耗，使系统集成变得简易快捷，信号传输距离可达20米以上
DHT11的供电电压为3.3～5V，测量范围为湿度20%～90%RH，温度0～50℃，测量精度为湿度±5%RH，温度±2℃，测量分辨率为湿度1%RH，温度1℃。需要注意的是，DHT11传感器上电之后，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（VCC，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。引脚说明如表所示DOUT用于微处理器与DHT11之间的通信和同步，采用单总线数据格式，一次通信时间4ms左右。主机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，主机可选择读取部分数据。在高速模式下，DHT11接收到开始信号即触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送的开始信号，DHT11不会主动进行温湿度采集。

DHT11的Arduino库文件下载地址为：https://github.com/markruys/arduino-DHT。DHT11库文件有3个函数：dht.setup（int Pin）、dht.getHumidity()、dht.getTemperature()。

❑dht.setup(int Pin)：设置DHT11总线的连接管脚号，输入参数为所连接的管脚号，无返回参数。

❑dht.getHumidity()：获取DHT11的湿度值，无输入参数，返回值为湿度值，double类型。

❑dht.getTemperature()：获取DHT11的温度值，无输入参数，返回值为温度值，double类型。

如果使用的是DHT11模块，则将DHT11温湿度模块的VCC、GND、DOUT引脚分别接至Arduino Uno控制板上的+5V、GND、数字端口2。

如果使用的是DHT11传感器，则还需要在DOUT与VCC之间串联5kΩ的上拉电阻。温湿度测量系统硬件连接

LabVIEW上位机部分需要完成以下功能：

1）向下位机Arduino控制器发送温度采集命令，Arduino控制器通过串口接收上位机命令，完成温度数据的采集之后将数据回传，LabVIEW软件将回传的温度数据显示在前面板上；

2）向下位机Arduino控制器发送湿度采集命令，Arduino控制器通过串口接收上位机命令，完成湿度数据的采集之后将数据回传，LabVIEW软件将回传的湿度数据显示在前面板上。

LabVIEW上位机主程序的结构为顺序结构+While循环。首先，在顺序结构中的第一帧中，通过设置的串口号来初始化串口通信。然后，程序进入While循环和顺序结构，依次向Arduino Uno控制器发送温度和湿度测量的命令码，接收到返回的温度和湿度数据之后，显示在前面板上。最后，关闭串口通信。

为了保证通信的正确性，在数据帧中设置0x55和0xAA为校验帧，0x11为温度采集命令码，0x10为湿度采集命令码。LabVIEW上位机程序框图如图
通过USB电缆连接Arduino Uno控制器与计算机，使用高温烘烤DHT11温湿度传感器和向DHT11温湿度传感器的测试窗吹气，得到如图所示的测量结果。