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【R78/G15 开发板测评】串口打印 DHT11 温湿度传感器、DS18B20 温度传感器数据，LabVIEW 上位机绘制演化曲线

news 2024/11/16 3:24:07

【R78/G15 开发板测评】串口打印 DHT11 温湿度传感器、DS18B20 温度传感器数据，LabVIEW 上位机绘制演化曲线

主要介绍了 R78/G15 开发板基于 Arduino IDE 环境串口打印温湿度传感器 DHT11 和温度传感器 DS18B20 传感器的数据，并通过LabVIEW上位机绘制演化曲线。

DHT11

DHT11 数字温湿度传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。

简介

DHT11 内置一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件，DHT11 为 4 针单排引脚封装，采用单线制串行接口，只需加适当的上拉电阻，信号传输距离可达20米以上。

dht11_pins

DHT11 工作参数：

湿度测量范围：20~90%RH
湿度测量精度：±5%RH
温度测量范围：0~50℃
温度测量精度：±2℃
工作电压：DC 3.3V/5V

DHT11 采用单总线协议，也就是使用一根 DATA 线进行数据的收发。DHT11 的 DATA 线一次通讯时间 4ms 左右，数据分整数部分、小数部分和校验位，具体为： 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。

时序图

dht11_time

DHT11 的 DATA 传输一次完整的数据为 40bit，按照高位在前，低位在后的顺序传输。

数据格式为：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，一共 5 字节（40bit）数据。

代码

由于直接调用 DHT11.h 库函数出错，因此需要自己编写 DHT11 驱动函数

int dhPin = 4;  // 温湿度信号接脚连入 Pin 4
byte dat[5];   // 存放湿度2byte, 温度 2 byte, checksum 1 byte
byte readData() {  // 每次读取 8 bits  ( one byte)byte data = 0 ; // 初始化数据，不然可能出错for (int i = 0; i < 8; i++) {if (digitalRead(dhPin) == LOW) {  // 一开始要 LOW 才表示要传过来while (digitalRead(dhPin) == LOW); //等待 50us；// 现在已经变成 HIGH 了delayMicroseconds(30); //判断高电平持续时间，以判定资料是‘0’还是‘1’；if (digitalRead(dhPin) == HIGH) // 持续了 30 us 以上就是 1data |= (1 << (7 - i)); //高位在前，低位元在后；while (digitalRead(dhPin) == HIGH); // 等待下一bit的接收；}}return data;
}
void start_test() 
{  // 每次要与 DHT11 沟通digitalWrite(dhPin, LOW); //拉低到 LOW，发送表示要开始沟通的信号；delay(30); //延时要大于 18ms，以便 DHT11 能检测到开始信号；我们用30msdigitalWrite(dhPin, HIGH);  // 拉高HIGH, 让 DHT11 拉低到 LOW 告诉我们要传送delayMicroseconds(40);  // 给40us等待 DHT11 响应；pinMode(dhPin, INPUT); // 改为输入 mode 准备 digitalRead( )while (digitalRead(dhPin) == HIGH);  // 必须等到 LOWdelayMicroseconds(80); //DHT11 发出响应，会拉低 80us；所以至少等80uswhile (digitalRead(dhPin) == LOW); // 继续等到变 HIGHdelayMicroseconds(80); //DHT11 会拉高到HIGH 80us 后开始发送数据；for (int i = 0; i < 5; i++) dat[i] = readData(); //接收温湿度资料，校验位元；pinMode(dhPin, OUTPUT); // 改为 Output mode, 准备拉高HIGHdigitalWrite(dhPin, HIGH); //发送完一次资料后释放bus，等待下一次开始信号；
}
void setup(  ) {Serial.begin(9600);Serial.println("begin!");pinMode(dhPin, OUTPUT);
}
void loop(  ) {start_test( );Serial.print("Current humdity = ");Serial.print(dat[0], DEC); //显示湿度的整数部分；Serial.print('.');Serial.print(dat[1], DEC); //显示湿度的小数位；Serial.println(" %");Serial.print("Current temperature = ");Serial.print(dat[2], DEC); //显示温度的整数部分；Serial.print('.');Serial.print(dat[3], DEC); //显示温度的小数位；Serial.println(" C");delay(1985);
}

参考：基于arduino的dht11温湿度传感器的使用。

效果

硬件连接

电路

application

实物连线

wire

串口打印

UART

dht11_printf

DS18B20

DS18B20 数字温度计是 DALLAS 公司生产的 1-Wire 单总线器件，具有线路简单、体积小的特点。

简介

ds18b20

特点：

独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
测温范围－55℃～+125℃，固有测温误差 1℃。
支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。
工作电源: 3.0~5.5V/DC （可以数据线寄生电源）
在使用中不需要任何外围元件
测量结果以9~12位数字量方式串行传送

电路

模块

ds18b20_mode

电路

ds18b20_mode

时序图

ds18b20_time_sequence

代码

这里同样是库函数无法正常加载，因此不使用库函数驱动 DS18B20

int DS18B20DQ = 4;
void setup() {// put your setup code here, to run once:Serial.begin(115200);
}
void loop() {float t;t= Ds18b20GetTemp();Serial.print("The temperature is :");Serial.println(t);delay(2000);
}
void Ds18b20Rst(void)
{pinMode(DS18B20DQ,OUTPUT);digitalWrite(DS18B20DQ,LOW);delayMicroseconds(750);//主机发送复位脉冲480us-960usdigitalWrite(DS18B20DQ,HIGH);delayMicroseconds(15);//18b20等待15-60us  
}
/*等待18b20响应* 返回1：未检测到18b20* 返回0：存在*/
byte Ds18b20Check()
{ byte retry=0;pinMode(DS18B20DQ,INPUT);while(digitalRead(DS18B20DQ)&&retry<200){   retry++;delayMicroseconds(1);}if(retry>=200)return 1;else retry=0;while(!digitalRead(DS18B20DQ)&&retry<240){retry++;delayMicroseconds(1);} if(retry>240)return 1;return 0;   }
/*从18b20读取一个位* 返回值1/0*/
byte Ds18b20ReadBit(void)
{byte data;pinMode(DS18B20DQ,OUTPUT);digitalWrite(DS18B20DQ,LOW);delayMicroseconds(2);digitalWrite(DS18B20DQ,HIGH);pinMode(DS18B20DQ,INPUT);delayMicroseconds(12);if(digitalRead(DS18B20DQ))data=1;else data=0;delayMicroseconds(50);return data;}
/*从18b20读取一个字节* 返回值：读到的数据*/
byte Ds18b20ReadByte(void)
{byte i,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i++){j=Ds18b20ReadBit();dat=(j<<7)|(dat>>1);//低位在前}return dat;}
/*写一个字节到Ds18b20* dat:要写入的字节*/
void Ds18b20WriteByte(byte dat)
{ byte i;byte temp;pinMode(DS18B20DQ,OUTPUT);for(i=1;i<=8;i++){temp=dat&0x01;dat=dat>>1;if (temp)//write 1{digitalWrite(DS18B20DQ,LOW);delayMicroseconds(2); digitalWrite(DS18B20DQ,HIGH);delayMicroseconds(60); }else{digitalWrite(DS18B20DQ,LOW);delayMicroseconds(60); digitalWrite(DS18B20DQ,HIGH);delayMicroseconds(2); }}}/*开始温度转换**/
void Ds18b20Start(void)
{Ds18b20Rst();Ds18b20Check();Ds18b20WriteByte(0XCC);Ds18b20WriteByte(0X44);}
/*从Ds18b20得到温度值* 精度0.1c* 返回值：温度值（-550-1250）*/
float Ds18b20GetTemp()
{byte temp;byte TH=0,TL=0;short tem;float t;Ds18b20Start();Ds18b20Rst();Ds18b20Check();Ds18b20WriteByte(0XCC);//skip romDs18b20WriteByte(0XBE);//read,start form the 0 byte,LSB forstTL=Ds18b20ReadByte();//LSBTH=Ds18b20ReadByte();//MSB//Serial.println(TH);//Serial.println(TL);if(TH>7){TH=~TH;TL=~TL;temp=0;//the temperature is negative}else temp=1;// the temperature is positivetem=TH;//高八位tem<<=8;tem+=TL;//低八位t=((float)tem*0.0625);if(temp)return t;else return -t;}

效果

硬件连接

hardware

串口打印效果

UART_println

LabVIEW

结合 LabVIEW 上位机可实现远程监控

流程图

flow

代码改进

int DS18B20DQ = 4;
byte comdata[3]={0};      //定义数组数据，存放串口命令数据
void setup() {// put your setup code here, to run once:Serial.begin(115200);
}void loop() 
{while (Serial.available() > 0)   //不断检测串口是否有数据{receive_data();            //接受串口数据test_do_data();            //测试数据是否正确并更新数据}
}void receive_data(void)       
{int i ;for(i=0;i<3;i++){comdata[i] = Serial.read();//延时一会，让串口缓存准备好下一个字节，不延时可能会导致数据丢失，delay(2);}
}void test_do_data(void) // 测试并执行命令
{if(comdata[0] == 0x55) //0x55和0xAA均为判断是否为有效命令{if(comdata[1] == 0xAA){if(comdata[2] == 0xFF){// 读取温度值float t;t= Ds18b20GetTemp();Serial.println(t);}}}
}