C51小项目 - 温控智能风扇

做一个简单的环境温湿度感应与显示器

电路连接分析

Pin	名称	注释
1	VDD	供电3-5V
2	DATA	串行数据（单总线）
3	NC	空脚（悬空）
4	GND	接地

需要注意的是，该实验选择P3^6引脚位DATA数据引脚，其他引脚可以修改

数据分析

· 数据采集及时序分析
DHT11采用单总线通信，单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换、控制均由单总线完成。

· 传送数据位定义
DATA 管脚用于DHT11与单片机之间的通讯和同步,采用单总线数据格式，一次传送40 位数据，高位先出。

· 数据格式
8bit 湿度整数数据 + 8bit 湿度小数数据 + 8bit 温度整数数据 + 8bit 温度小数数据 + 8bit 校验位

注：其中湿度小数部分为0

· 校验位数据定义
8bit 湿度整数数据 + 8bit 湿度小数数据 + 8bit 温度整数数据 + 8bit 温度小数数据 = 8bit 校验位，如果以上等式成立，则本次传感器采集的数据有效，否则无效。

· 数据位的定义

0011 0101	0000 0000	0001 1000	0000 0100	0101 0001
湿度高8位	湿度低8位	温度高8位	温度低8位	校验位

计算：

0011 0101 + 0000 0000 + 0001 1000 + 0000 0100 = 0101 0001，接收数据正确。

湿度：

0011 0101(整数)=35H=53%RH 0000 0000(小数)=00H=0.0%RH =>53%RH + 0.0%RH = 53.0%RH

温度：

0001 1000(整数)=18H=24℃ 0000 0100(小数)=04H=0.4℃ =>24℃ + 0.4℃ = 24.4℃

时序分析

用户主机（MCU）发送一次开始信号后，DHT11 从低功耗模式转换到高速模式，待主机开始信号结束后，DHT11 发送响应信号，送出 40bit 的数据，幵触发一次信采集，依次轮回

单片机连接DHT11的DATA引脚的I/O口输出低电平，且低电平保持时间不能小于 18ms，然后等待 DHT11 作出应答信号。

DHT11 的 DATA 引脚检测到外部信号有低电平时， 等待外部信号低电平结束， 延迟后 DHT11 的 DATA引脚处于输出状态，输出 80 微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出 80 微秒的高电平通知外设准备接收数据。

位数据“0”的格式为： 50 微秒的低电平和 26-28 微秒的高电平，位数据“1”的格式为： 50 微秒的低电平加 70微秒的高电平。

代码分析

· main.c

#include<reg51.h>
#include"lcd.h"
#include<intrins.h>
#include<stdio.h>

sbit Temp_data=P3^6;

//unsigned char data_byte;
//unsigned char rec_dat_lcd=[4];
unsigned int rec_dat[4];
unsigned char rec_dat_lcd0[6];
unsigned char rec_dat_lcd1[6];
unsigned char rec_dat_lcd2[6];
unsigned char rec_dat_lcd3[6];

void DHT11_delay_us(unsigned char n);
void DHT11_delay_ms(unsigned int z);
void InitUART(void);
void DHT11_start();
void DHT11_receive();
unsigned char DHT11_rec_byte();

//主函数
void main() {    
    //unsigned char i,j;
    InitUART();
    P1=0xf0;
    InitLcd1602();
    LcdShowStr(0,0,"Humi:");
    LcdShowStr(0,1,"Temp:");
    EA = 1;                  //开总中断

    while(1) {
        DHT11_delay_ms(150);
        DHT11_receive();
        sprintf(rec_dat_lcd0,"%d",rec_dat[0]);
        sprintf(rec_dat_lcd1,"%d",rec_dat[1]);
        sprintf(rec_dat_lcd2,"%d",rec_dat[2]);
        sprintf(rec_dat_lcd3,"%d",rec_dat[3]);
        DHT11_delay_ms(100);

        //湿度
        LcdShowStr(6,0,rec_dat_lcd0);
        LcdShowStr(8,0,".");
        LcdShowStr(9,0,rec_dat_lcd1);
        LcdShowStr(10,0," %");

        //温度
        LcdShowStr(6,1,rec_dat_lcd2);
        LcdShowStr(8,1,".");
        LcdShowStr(9,1,rec_dat_lcd3);
        LcdShowStr(10,1," C");

        //下面通过串口助手打印温度    
        printf("Humi:%d.%d \n",rec_dat[0],rec_dat[1]);
        printf("Temp:%d.%d °C\n",rec_dat[2],rec_dat[3]);
    }
}

//DHT11起始信号
void DHT11_start() {
    Temp_data=1;
    DHT11_delay_us(2);
    Temp_data=0;
    DHT11_delay_ms(20);
    Temp_data=1;
    DHT11_delay_us(13);
}

//接收一个字节
unsigned char DHT11_rec_byte() {
    unsigned char i,dat;

    for(i=0;i<8;i++) {
        while(!Temp_data);
        DHT11_delay_us(8);
        dat<<=1;
        if(Temp_data==1) {
            dat+=1;
        }
        while(Temp_data);
    }
    return dat;
}

//接收温湿度数据
void DHT11_receive() {
    unsigned int R_H,R_L,T_H,T_L;
    unsigned char RH,RL,TH,TL,revise;

    DHT11_start();
    Temp_data=1;
    if(Temp_data==0) {
        while(Temp_data==0);   //等待拉高     
        DHT11_delay_us(40);  //拉高后延时80us

        R_H=DHT11_rec_byte();    //接收湿度高八位  
        R_L=DHT11_rec_byte();    //接收湿度低八位  
        T_H=DHT11_rec_byte();    //接收温度高八位  
        T_L=DHT11_rec_byte();    //接收温度低八位
        revise=DHT11_rec_byte(); //接收校正位

        DHT11_delay_us(25);    //结束

        if((R_H+R_L+T_H+T_L)==revise) {      //校正
            RH=R_H;
            RL=R_L;
            TH=T_H;
            TL=T_L;
        } 
        //数据处理，方便显示
        rec_dat[0]=RH;
        rec_dat[1]=RL;
        rec_dat[2]=TH;
        rec_dat[3]=TL;
    }
}

//延时us   --2*n+5us
void DHT11_delay_us(unsigned char n) {
    while(--n);
}

//延时ms
void DHT11_delay_ms(unsigned int z) {
   unsigned int i,j;
   for(i=z;i>0;i--)
      for(j=110;j>0;j--);
}

//使用定时器1作为串口波特率发生器
void InitUART(void) {
    SCON=0x40;                    //串口通信工作方式1
    REN=1;                        //允许接收
    TMOD=0x20;                    //定时器1的工作方式2
    TH1=0xF3,TL1=0xF3;        
    TI=1;                       //这里一定要注意
    TR1=1;    
}

· Lcd.c

#include"lcd.h"

//void Read_Busy() {          //忙检测函数，判断bit7是0，允许执行；1禁止
//    unsigned char sta;      
//    LCD1602_DB = 0xff;
//    LCD1602_RS = 0;
//    LCD1602_RW = 1;
//    do {
//        LCD1602_EN = 1;
//        sta = LCD1602_DB;
//        LCD1602_EN = 0;    //使能，用完就拉低，释放总线
//    }while(sta & 0x80);
//}

//写命令
void Lcd1602_Write_Cmd(unsigned char cmd) {
    //Read_Busy();
    LCD1602_RS = 0;
    LCD1602_RW = 0;
    LCD1602_DB = cmd;
    LCD_Delay10ms(1);
    LCD1602_EN = 1;
    LCD_Delay10ms(1);
    LCD1602_EN = 0;    
}

//写数据
void Lcd1602_Write_Data(unsigned char dat) {
    //Read_Busy();
    LCD1602_RS = 1;
    LCD1602_RW = 0;
    LCD1602_DB = dat;
    LCD_Delay10ms(1);
    LCD1602_EN = 1;
    LCD_Delay10ms(1);
    LCD1602_EN = 0;
}

//指定位置开始显示数据！
//坐标显示
void LcdSetCursor(unsigned char x,unsigned char y) {
    unsigned char addr;
    if(y == 0)
        addr = 0x00 + x;//第一行开始，x表示一行的第x个
    else
        addr = 0x40 + x;//第二行开始，x表示一行的第x个

    Lcd1602_Write_Cmd(addr|0x80);
}

//显示字符串
void LcdShowStr(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *str) {
    LcdSetCursor(x,y);      //当前字符的坐标
    while(*str != '\0') {
        Lcd1602_Write_Data(*str++);
    }
}

//1602初始化
void InitLcd1602() {
    Lcd1602_Write_Cmd(0x38);    //打开，5*8,8位数据
    Lcd1602_Write_Cmd(0x0c);
    Lcd1602_Write_Cmd(0x06);
    Lcd1602_Write_Cmd(0x01);    //清屏   
}

//误差 0us
void LCD_Delay10ms(unsigned int c) {
    unsigned char a,b;
    for(;c>0;c--)
        for(b=38;b>0;b--)
            for(a=130;a>0;a--);
}

· Lcd.h

#ifndef __LCD_H_
#define __LCD_H_
/**********************************
当使用的是4位数据传输的时候定义
使用8位取消这个定义
#define LCD1602_4PINS
**********************************/

#include<reg51.h>

//---重定义关键词---//
#ifndef uchar
#define uchar unsigned char
#endif

#ifndef uint 
#define uint unsigned int
#endif

/**********************************
PIN口定义
**********************************/
#define LCD1602_DB  P0      //data bus 数据总线
sbit LCD1602_RS = P2^6;
sbit LCD1602_RW = P2^5;
sbit LCD1602_EN = P2^7;     

/**********************************
函数声明
**********************************/
/*在51单片机12MHZ时钟下的延时函数*/
//void Lcd1602_Delay1ms(uint c);   //误差 0usvo
void LCD_Delay10ms(unsigned int c);
//void Read_Busy();           //忙检测函数，判断bit7是0，允许执行；1禁止
void Lcd1602_Write_Cmd(unsigned char cmd);     //写命令
void Lcd1602_Write_Data(unsigned char dat);   //写数据
void LcdSetCursor(unsigned char x,unsigned char y);  //坐标显示
void LcdShowStr(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *str);     //显示字符串
void InitLcd1602();              //1602初始化

#endif

实验问题

在实验中一开始，并未能正常的在LCD1602上显示，反而出现乱码，此时分析原因为，显示的数据类型不对。在此过程中，不断通过串口打印DHT11传回来的数据进行调试最后才成功。其中，printf()串口打印又成一个问题，通过学习发现一个很好的方法

首先导入#includeC语言头文件设置定时器，一开始，用波特率位9600，将TL、TH都设置成0xfd后不管是英文还是中文的都是乱码。

后来查询得知：

12M的晶振波特率只能是2400，9600的情况下会有7.8%的误差，所以会产生乱码，而2400波特率的情况下误差是0.16%，这样就不会产生乱码了，因此TH1和TL1都设为F3

void InitUART(void) {         //使用定时器1作为串口波特率发生器
    SCON=0x40;                 //串口通信工作方式1
    REN=1;                    //允许接收
    TMOD=0x20;                //定时器1的工作方式2
    TH1=0xF3,TL1=0xF3;                
    TI=1;                    //这里一定要注意
    TR1=1;    
}

注意：因为本实验使用的晶振是12M，如果你的晶振是11.0592，将TH1和TL1设置为0xFd，波特率=9600

成功打印出温度数据后，接下来就是将温度数据在LCD1602上显示了，于是，使用sprintf()函数进行字符串拼接，进行显示，当然这只是我当时想到的方法，如果你有更好的方法也可以的！

感谢帮助的博主文档：
51单片机DHT11温湿度传感器
51单片机DHT11温湿度检测手机蓝牙APP显示设计

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