将DHT11与PIC16F877A连接进行温度和湿度的测量

温度和湿度测量通常在家庭自动化、环境监测、气象站等许多应用中很有用。LM35旁边最常用的温度传感器是 DHT11，我们之前通过与Arduino和Raspberry连接构建了许多DHT11 项目Pi和许多其他开发板。在本文中，我们将学习如何将此DHT11 与 PIC16F87A连接，这是一个 8 位 PIC 微控制器。我们将使用这个微控制器通过 DHT11 读取温度和湿度的值并将其显示在液晶显示器上。

DHT11 – 规范和工作

DHT11 传感器以模块形式或传感器形式提供。在本教程中，我们使用的是传感器，两者之间的唯一区别在于，在模块形式中，传感器具有一个滤波电容和一个连接到传感器输出引脚的上拉电阻。因此，如果您正在使用该模块，则无需在外部添加它们。传感器形式的 DHT11 如下所示。

DHT11 传感器带有蓝色或白色外壳。 在这个外壳内，我们有两个重要的组件 可以帮助我们感知相对湿度和温度。 第一个组件是一对电极；这两个电极之间的电阻由保持水分的基板决定。所以测得的电阻与环境的相对湿度成反比。相对湿度越高，电阻值越低，反之亦然。另外，请注意相对湿度与实际湿度不同。相对湿度测量空气中相对于空气温度的水含量。

另一个组件是表面贴装的 NTC 热敏电阻。术语 NTC 代表负温度系数，随着温度的升高，电阻值将减小。传感器的输出经过工厂校准，因此作为程序员，我们不必担心校准传感器。1-Wire通信给出的传感器输出，我们看一下这个传感器的引脚和连接图。

该产品采用 4pin 单排封装。第 1 个引脚跨接 VDD，第 4 个引脚跨接 GND。第二个引脚是数据引脚，用于通信目的。该数据引脚需要一个 5k 的上拉电阻。但是，也可以使用其他上拉电阻，例如 4.7k 到 10k。第 3 个引脚没有连接任何东西。所以它被忽略了。

数据表提供了技术规格以及可以在下表中看到的接口信息 -

上表显示了温度和湿度的测量范围和精度。它可以测量 0-50 摄氏度的温度，精度为 +/- 2 摄氏度，测量相对湿度 20-90%RH，精度为 +/- 5%RH。详细规格见下表。

与 DHT11 传感器通信

如前所述，为了使用 PIC 从DHT11读取数据，我们必须使用PIC 单线通信协议。有关如何执行此操作的详细信息，可以从其数据表中的 DHT 11 的接口图了解，如下所示。

DHT11 需要来自 MCU 的启动信号来启动通信。因此，每次 MCU 都需要向 DHT11 Sensor 发送启动信号，要求其发送温度和湿度值。在完成启动信号后，DHT11 会发送一个 包含温度和湿度信息的响应信号。数据通信采用单总线数据通信协议。全数据长度为 40 位，传感器先发送高位数据。

由于上拉电阻，数据线在空闲模式下始终保持在 VCC 电平。MCU 需要将此电压从高到低拉低至少 18 毫秒。在此期间，DHT11 传感器检测到启动信号，微控制器将数据线拉高 20-40us。这 20-40us 的时间称为 DHT11 开始响应的等待期。在这个等待期之后，DHT11 将数据发送到微控制器单元。

DHT11 传感器数据格式

数据由组合在一起的小数部分和整数部分组成。传感器遵循以下数据格式 -

8bit 积分 RH 数据 + 8bit 十进制 RH 数据 + 8bit 积分 T 数据 + 8bit 十进制 T 数据 + 8bit 校验和。

可以通过使用接收到的数据检查校验和值来验证数据。可以这样做是因为，如果一切正常，并且传感器已经传输了正确的数据，那么校验和应该是“8 位 RH 积分数据+8 位十进制 RH 数据+8 位积分 T 数据+8 位十进制 T 数据”之和。

所需组件

对于这个项目，需要以下内容 -

PIC单片机（8位）编程设置。

面包板

5V 500mA 电源装置。

4.7k电阻2个

1k电阻

PIC16F877A

20mHz晶体

33pF电容2个

16x2 字符 LCD

DHT11传感器

跳线

示意图

将DHT11 与 PIC16F877A连接的电路图如下所示。

我们使用16x2 LCD来显示我们从 DHT11 测量的温度和湿度值。LCD 采用4 线模式连接，传感器和 LCD 均由 5V 外部电源供电。我使用面包板进行所有必需的连接，并使用了外部 5V 适配器。您还可以使用此面包板电源板为您的电路板供电 5V。

电路准备好后，我们要做的就是上传本页底部给出的代码，我们可以开始读取温度和湿度，如下所示。如果您想知道代码是如何编写的以及它是如何工作的，请进一步阅读。您还可以在本页底部的视频中找到该项目的完整工作。

DHT11 with PIC MPLABX 代码说明

代码使用 MPLABX IDE 编写，并使用 XC8 编译器编译，两者均由 Microchip 提供，可免费下载和使用。请参考基础教程了解编程基础知识，下面只讨论与 DHT11 传感器通信所需的三个重要功能。功能是 -

无效 dht11_init(); 
无效查找响应（）；
char re

第一个函数用于dht11 的启动信号。如前所述，与 DHT11 的每次通信都以启动信号开始，这里首先更改引脚方向以将数据引脚配置为微控制器的输出。然后数据线被拉低，一直等待18mS。之后，微控制器再次将线路设为高电平，并一直等待长达 30us。等待时间过后，数据引脚设置为微控制器的输入以接收数据。

无效 dht11_init(){ 
DHT11_Data_Pin_Direc

下一个函数用于根据数据引脚状态设置校验位。它用于检测 DHT11 传感器的响应。

无效 find_response(){ 
Check_bit = 0; 
__delay_us(40); 
if (DHT11_Data_Pin == 0){ 
__delay_us(80); 
if (DHT11_Data_Pin == 1){ 
            Check_bit = 1; 
}           
__delay_us(50);} 
}

最后是dht11读取函数；此处数据被读取为 8 位格式，其中数据通过位移操作返回，具体取决于数据引脚状态。

char read_dht11(){ 
char 数据，for_count; 
for(for_count = 0; for_count < 8; for_count++){ 
            while(!DHT11_Data_Pin); 
            __delay_us(30); 
            if(DHT11_Data_Pin == 0){ 
            data&= ~(1<<(7 - for_count)); //清除位 (7-b) 
            } 
            else{ 
            data|= (1 << (7 - for_count)); //设置位 (7-b) 
            while(DHT11_Data_Pin); 
            } 
            }
返回数据；
}

之后，一切都在 main 函数中完成。首先，系统初始化在 LCD 被初始化并将 LCD 引脚端口方向设置为输出的地方完成。应用程序在主函数内部运行

无效 main() { 
sys

与 DHT11 传感器的通信是在while循环中完成的，在该循环中将启动信号提交给传感器。之后，触发find_response函数。如果Check_bit为 1，则进行进一步的通信，否则 LCD 将显示错误对话框。

根据 40 位数据，read_dht11被调用 5 次（5 次 x 8 位），并按照数据表中提供的数据格式存储数据。校验和状态也被检查，如果发现错误，它也会在 LCD 中通知。最后，数据被转换并传输到 16x2 字符 LCD。

#include