基于DHT11的实验室多点温湿度报警系统设计

摘要：以单片机为控制核心，采用DHT11温湿度传感器，12864LCD显示模块，实现了实验室多点温湿度参数的实时采集、显示和超限报警功能。系统的优点为单总线串口通信，使系统结构简化，节约了单片机资源，易于系统的功能扩展。
关键词：DHT11；单片机；温湿度传感器；报警

0 引言
实验室作为学生实验和科研活动的重要场所，实验室环境指标是否符合要求，直接关系到实验能否顺利进行，乃至实验的成败，特别是对于医学院校生物、生理等实验课程，都要求稳定的实验室环境，所以对于实验室环境参数的检测就显得尤为重要。传统的实验室温度湿度检测方案基本使用温湿度传感器采集信号，经放大、滤波、校准、模数转换、显示等硬件电路实现，这种方案由于硬件系统复杂，调试困难，使用时系统小元件故障就可能造成系统不稳定乃至瘫痪。鉴于此，我们采用数字温湿度传感器DHT11对传统温湿度检测方案进行改进设计，对实验室温湿度参数采用多点检测，实现了实时综合评估实验室温湿度环境适宜性的目的。

1 系统原理及硬件构成
1．1 系统原理
实验室多点温湿度报警系统原理框图如图1所示，由低性价比单片机对数字温湿度传感器控制，通过模拟温度传感器通讯时序，实现对温湿度数据采集，并对数据处理、显示。当温湿度数据超出设定温湿度值时，由单片机驱动报警装置，实现现场报警功能。

1．2 硬件选型
单片机选用国产宏晶科技生产的高性价比STC89C51RC系列，与传统8051单片机相比，其具有功耗低，抗外部电磁辐射干扰强，程序下载方式为UART方式等优点，使用非常方便。显示模块采用自带汉字库的LCD12864，主控芯片为ST7921，要求支持串口通信(部分LCD模块需要跳线才能实现串口通信功能)。报警装置采用LED与蜂鸣器实现声光报警，当温湿度超出设定值时，单片机I／O口输出高电平，经NPN型三极管驱动大电流蜂鸣器和高亮发光管，实现报警功能。
1．3 DHT11特性研究
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。测量范围相对湿度20％～90％RH，摄氏温度0～50℃。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。数据接口采用单线制串行接口，信号传输距离可达20 m以上。传感器典型连接方式如图2所示，电源正与地跟单片机电源正和地相连接，8路数据接口分别接5．1 k上拉电阻与单片机P1口连接。