【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

news2024/11/12 9:03:11

【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 1
        data |= (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30ms
  digitalWrite(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 LOW
  delayMicroseconds(80); //DHT11 发出响应，会拉低 80us；所以至少等80us
  while (digitalRead(dhPin) == LOW); // 继续等到变 HIGH
  delayMicroseconds(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HIGH
  digitalWrite(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-960us
     digitalWrite(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 rom
   Ds18b20WriteByte(0XBE);//read,start form the 0 byte,LSB forst
   TL=Ds18b20ReadByte();//LSB
   TH=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 positive
    tem=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);
      }
    }
  }
}

DHT11

labview_dht11

DS18B20

labview_ds18b20

温度动态采集展示

ds18b20_labview

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