51单片机+DHT11传感器的温湿度监测系统，按键可设置阀值，含原理图、程序、仿真

蒋宇智

设计要求

1.设计一个基于51单片机和DHT11传感器的温湿度监测系统；

2.传感器DHT11实现对环境温湿度参数的准确测量，单片机对数据进行分析和处理；

3.用户可根据需要，通过按键自主调节温湿度上下限报警阀值；

4.当环境温湿度不在设定范围内时，LED灯和蜂鸣器发出声光报警；

5.环境温湿度值和上下限报警阀值采用LCD1602液晶显示；

设计说明

Proteus7版本的仿真软件只有SHT11温湿度传感器元件，没有DHT11传感器元件。Proteus8版本经过升级更新后，元件库已添加了DHT11传感器元件。因此，本设计采用Proteus8.6版本的仿真软件进行开发。

SHT11和DHT11传感器均能实现温湿度的测量，它们的主要区别有两点：

1. SHT11内部核心部件为湿敏电容，成本高，精度高；DHT11内部核心部件为湿敏电阻，价格便宜，但精度低一点；

2. 两者通信方式不同。DHT11为单总线串行通信，只有数据线DATA接口；SHT11为二线制串行通信，有时钟线SCK和数据线DATA 两个接口。在编程上，两者区别较大。

在常规温湿度测量上，DHT11和SHT11均能满足使用。但从成本考虑，DHT11价格便宜，其应用更为广泛。

系统概述

本文设计了一种基于51单片机和DHT11传感器的温湿度监测系统，能够实现对当前环境温湿度数据的采集、处理、显示和报警等功能。

系统硬件主要由单片机最小系统、DHT11温湿度传感器模块、LCD1602显示模块、按键模块和声光报警模块组成，系统框架如下所示。

传感器DHT11不间断检测当前环境下的温湿度，并将数据发送到单片机，由单片机对数据进行分析和处理后，通过LCD1602实时显示温湿度值和上下限报警阀值。

按键模块用于设置温湿度上下限报警阀值。当环境温度或湿度不在上下限范围内时，系统自动报警，对应的LED指示灯点亮，蜂鸣器发声，以提醒用户采取措施。

仿真电路图

原理图

仿真分析

打开名为DHT11温湿度监测.pdsprj的仿真文件，双击单片机，在弹出的对话窗口中点击黄色小文件夹图标，加载DHT11.hex文件（位于C程序文件夹内），运行仿真，结果如下。

由图可知，LCD显示当前环境的温度T为27℃，湿度H为55%RH。LCD显示结果与DHT11传感器上的数值一致，表明温湿度数据读取正确。

DHT11传感器上3个红色小箭头用来模拟温湿度值的改变。前两个红色箭头用于数值的增减，后一个红色箭头用于切换温度和湿度。

例如，我们调整DHT11传感器，使温度上升到34℃，湿度降低至51%RH，效果如下。

按键可以设置温湿度的上下限报警阀值。点击调整键，系统进入上下限设置模式，LCD显示当前温湿度上下限值。

如图所示，系统默认温度上下限范围为：20～35℃，湿度上下限范围为：40～85%RH。

此外，温度下限值光标闪烁，点击加/减键就可进行设置；温度下限值设置完成后，点击调整键，温度上限值光标闪烁，就可进行温度上限值设置。

依次类推，当温湿度上下限值均设置完成后，再次点击调整键即可退出设置模式，回到温湿度显示模式。如果某个温湿度阀值用户不想进行更改，点击调整键跳过即可。

例如，我们重新设置温度上下限范围为：25～38℃，湿度上下限范围为：40～65%RH，结果如下。

当系统监测到温湿度不再设定范围内时，发出声光报警，对应的LED指示灯被点亮，蜂鸣器鸣叫；当环境温湿度恢复正常后，报警停止。

例如，我们点击DHT11传感器上的红色箭头，使温度降低至24℃，低于下限值25℃，此时蓝色温度过低报警指示灯点亮，蜂鸣器鸣叫。

综上所述，仿真运行效果满足设计要求，能够实现规定的功能。

部分C代码

void main()
{
	uchar i;

	LcdInit();							// 液晶功能的初始化			
	LcdShowInit(); 					// 液晶显示的初始化

	AlarmTL=EEPROM_Read(0x2000);	// 从EEPROM的0x2000这个地址读取温度的报警下限
	AlarmTH=EEPROM_Read(0x2001);	// 从EEPROM的0x2001这个地址读取温度的报警上限
	AlarmHL=EEPROM_Read(0x2002);	// 从EEPROM的0x2002这个地址读取湿度的报警下限	
	AlarmHH=EEPROM_Read(0x2003);	// 从EEPROM的0x2003这个地址读取湿度的报警上限

	if((AlarmTL==0)||(AlarmTL>100))	// 如果温度下限报警值读出来异常（等于0或大于100），则重新赋值
		AlarmTL=20;
	if((AlarmTH==0)||(AlarmTH>100))	// 如果温度上限报警值读出来异常（等于0或大于100），则重新赋值
		AlarmTH=35;
	if((AlarmHL==0)||(AlarmHL>100))	// 如果温度下限报警值读出来异常（等于0或大于100），则重新赋值
		AlarmHL=40;
	if((AlarmHH==0)||(AlarmHH>100))	// 如果温度上限报警值读出来异常（等于0或大于100），则重新赋值
		AlarmHH=85;
		
	
	while(1)
	{
		ReadDhtData(); 				// 检测温湿度数据

		LcdGotoXY(1,2);	 			// 定位到要显示温度的地方
		LcdPrintNum(temp);		// 显示温度值
		LcdGotoXY(1,11);			// 定位到要显示湿度的地方
		LcdPrintNum(humi);		// 显示湿度值
		
		AlarmJudge();					// 判断并根据需要报警

		for(i=0;i<25;i++)
		{
			KeyScanf();					// 按键扫描
			DelayMs(20);				// 延时	
		}
	}
}