發布日期：2022-10-09 點擊率：51
一．簡介
DHT11作為一款低價、入門級的溫濕度傳感器，常用于我們的單片機設計實例中;它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。
DHT11為 4 針單排引腳封裝，如下圖，采用單線制串行接口，只需加適當的上拉電阻，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。
二．傳感器參數
1.DHT11電氣參數如下：
型號 測量范圍 測濕精度 測溫精度 分辨率 封裝
2.引腳定義
3.典型電路
DHT11的供電電壓為 3－5.5V，電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個100nF 的電容，用以去耦濾波。DATA引腳并聯一個5K以上的上拉電阻，增強信號的抗干擾額能力。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩定狀態在此期間無需發送任何指令。
三．傳感器控制時序
1.數據格式
DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數據格式,一次通訊時間4ms左右,數據分小數部分和整數部分,具體格式在下面說明,當前小數部分用于以后擴展,現讀出為零，操作流程如下:
一次完整的數據傳輸為40bit,高位先出。
數據格式：
8bit濕度整數數據+8bit濕度小數數據+8bi溫度整數數據+8bit溫度小數數據+8bit校驗和
8位校驗和：
“8bit濕度整數數據+8bit濕度小數數據+8bi溫度整數數據+8bit溫度小數數據”相加所得結果的末8位。
2.控制時序
要實現對DHT11傳感器的控制和數據的讀取，需先學會分析DHT11的控制時序。時序主要分為三部分：1：觸發DHT11采集數數據；2：讀取數字0；3：讀取數字1；。
（1）觸發DHT11采集數據
總線空閑狀態為高電平,單片機把總線拉低等待DHT11響應,單片機把總線拉低必須大于18ms,保證DHT11能檢測到起始信號。
當DHT11接收到單片機的開始信號后,等待單片機開始信號結束,然后發送80us低電平響應信號。
單片機發送開始信號結束后,延時等待20-40us后,切換為輸入狀態，等待DHT11的80us低電平信號結束，然后判斷DHT11是否是否發出 80us 的高電平；如果是，即可開始采集數據。
(2)數字0信號時序
當DHT11輸出數字0時， 單片機讀取到的信號為50 us的低電平，之后為26-28 us的高電平。
(3)數字1信號時序
當DHT11輸出數字0時， 單片機讀取到的信號為50 us的低電平，之后為70 us的高電平。
由此可知DHT11輸出數字0和數字1的區別在于高電平的時間，由此單片機可在讀取到高電平后，延時30us后，識別此時總線的電平，高電平為數字1，低電平為數字0；
(4)總時序圖
用戶MCU發送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉換到高速模式,等待主機開始信號結束后,DHT11發送響應信號,送出40bit的數據,并觸發一次信號采集,用戶可選擇讀取部分數據。
從模式下,DHT11接收到開始信號觸發一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發送開始信號,DHT11不會主動進行溫濕度采集。當一次完整的采集數據后，DHT11會轉換到低速模式。
四．控制程序
1.單字節采集
2.完整一次數據采集
3.獲取DHT11數據
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濕度傳感器簡介
濕敏電阻是一種對環境溫度敏感的元件，它的電阻值能隨著環境的相對溫度變化而變化。 濕敏電阻器在電路中的文字符號用字母“R”或“RS”表示，其電路圖形符號如下。
HR202L小片式濕敏電阻是采用有機高分子材料的一種新型的濕度敏感元件，感濕范圍寬，長期使用性能穩定，可以應用于倉儲、車廂、居室內空氣質量控制、樓宇自控、醫療、工業控制系統及科研領域等廣泛的應用。
基本參數
定額電壓：1.5V AC (Max,正弦波)
定額功率：0.2mW (Max,正弦波)
工作頻率：500Hz～2kHz
使用溫度：0～60℃
使用濕度：95%RH以下(非結露)
濕滯回差：≤2%RH
響應時間：吸濕, ≤20S；脫濕≤40S
穩定性：≤1%RH/年
濕度檢測精度：≤±5%RH
相對濕度
條件：at25℃ 1kHz 1V AC (正弦波)
濕度： 60%RH
中心值：31 KΩ
阻抗值范圍：19.8～50.2 KΩ
濕度檢測精度：±5%RH
濕度傳感器模塊介紹
一、工作原理
表示空氣濕度的方法一般有兩種，即絕對濕度和相對濕度絕對濕度是指空氣中含水置的絕對值，可用空氣中水蒸氣的分壓來表示。相對濕度是指空氣中的水蒸氣壓與同一溫度下的飽和蒸氣壓之比,用百分數表示。一般常用相對濕度來表征空氣的干濕程度。濕敏元件是指對相對濕度敏感的元件，它可以是濕敏電阻器，也可以是濕敏電容器或其它元件。但目前研究得較多的是濕敏電阻器。
濕敏元件一般應滿足以下要求：靈敏度高I元件隨濕度而變化的物理罱在0?100%的相對濕度范圍內能有規則地重復變化>響應速度快；與溫度依賴關系小；能在高溫和低溫的環境中使用>對濕度以外的各種氣氛不靈敏；滯后效應小；小型；制作容易，使用方便，不易損壞，價廉等等。 測量濕度的方法一般用毛發濕度計和千濕球濕度計，由于它們對濕度的變化反應較慢，并還有其它一些缺點，因此濕度自動控制和探空氣球等方面不宜使用。而濕敏電阻器具有測量精度較髙并便于使用等優點，所以被廣泛應用于各種濕度測量和控制系統中。
原理圖
濕敏電阻器是一種電阻值隨環境相對濕度的變化而改變的敏感元件。它主要由感濕層、電極和具有一定機械強度的絕緣基體組成。感濕層在吸收了環境的水分后，引起兩電極間阻值的變化，這樣就能直接將相對濕度變換成電阻值。 濕敏電阻器按感濕層所用的材料有很多種，如有氯化裡濕敏電阻器、碳濕敏電阻器、氧化物濕敏電阻器、硫酸鈣、獠化物、碘化物、偏磷酸鹽等濕敏電阻器和發光濕敏電阻器等。
濕度傳感器模塊
二、模塊特點
1、工作電壓 3.3V-5V
2、設有固定螺栓孔，方便安裝
3、配電位器調節溫度檢測閥值
4、使用寬電壓 LM393 比較器
5、采用優質 HR202 濕敏傳感器
6、小板 PCB 尺寸：3.2cm x 1.4cm
7、比較器輸出，信號干凈，波形好，驅動能力強，超過 15mA
8、輸出形式 ：數字開關量輸出(0 和 1)或和AO模擬電壓輸出(4線)、
三、模塊使用
1、濕敏傳感器模塊對環境濕度很敏感，一般用來檢測周圍環境的濕度；
2、通過對電位器的調節，可以改變濕度檢測的閥值(即控制濕度值)，如需要控制環境濕度為 60%時，模塊則在相應環境濕度調到其綠燈亮，DO 則輸出低電平，低于此設定濕度值時，輸出高電平，綠燈不亮；
3、DO 輸出端可以與單片機直接相連，通過單片機來檢測高低電平，由此來檢測環境的濕度改變；
4、DO 輸出端也能直接驅動繼電器模塊，由此可以組成一個濕度開關，控制相關設備在合適的環境下工作；
5、小板模擬量輸出 AO 可以和Arduino的AO端相連，通過 AD 轉換，可以獲得環境濕度更精準的數值(4線才帶AO端)。
四、模塊兩種接線方法
1、模塊接線(3 線制)
1 VCC 外接 3.3V-5V
2 GND 外接 GND
3 DO 小板數字量輸出接口(0 和 1)
三線接線
2、模塊接線(4 線制)
1、VCC 接電源正極 3.3-5V
2、GND 接電源負極
3、DO TTL 開關信號輸出
4、AO 小板模擬信號輸出(電壓信號)
四線接線
arduino實驗
一、接線
二、實驗程序
void setup() {
pinMode(7,INPUT);
pinMode(13,OUTPUT);
}
void loop() {
if (digitalRead(7)) {
digitalWrite(13, LOW);
}
else {
digitalWrite(13, HIGH);
delay(2000);
}
}
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一種基于濕度傳感器的自動澆花系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及軍事后勤保障領域，具體地說是一種基于濕度傳感器的自動澆花系統。
【背景技術】
[0002]在一些海島，高原高山等環境艱苦的地方，廣大邊防官兵在維護祖國安全的同時還要通過智慧和辛勞改變艱苦的生活條件。為了能夠吃上新鮮蔬菜，大棚種植已經成為了一種克服物資補給困難的重要手段。以往的大棚種植的蔬菜經常因為戰士們忙于巡邏站崗來不及澆水，導致減產絕收。
【發明內容】
[0003]本實用新型的技術任務是解決現有技術的不足，提供一種基于濕度傳感器的自動澆花系統。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]—種基于濕度傳感器的自動澆花系統，包括功能按鍵電路、單片機、數碼管顯示電路、濕度傳感器、報警電路和電磁繼電器，所述單片機由供電電源VCC供電，單片機的輸入端與功能按鍵電路和濕度傳感器相連，輸出端與數碼管顯示電路和報警電路相連，單片機輸出端還通過電磁繼電器與水栗相連；
[0006]所述數碼管顯示電路包括:功率放大集成塊、數碼管UB1、數碼管UB2、數碼管UB3、三極管Ql、三極管Q2和三極管Q3，功率放大集成塊與單片機相連，數碼管UBl、數碼管UB2和數碼管UB3的段選引腳對應與功率放大集成塊相連，數碼管UB1、數碼管UB2和數碼管UB3的位選引腳對應與三極管Q1、三極管Q2和三極管Q3的基極相連，三極管Q1、三極管Q2和三極管Q3的集電極對應與單片機相連，三極管Ql與三極管Q3的發射極相連，三極管Q2的發射極接地。
[0007]所述濕度傳感器為HR202電阻型濕度傳感器。
[0008]所述報警電路包括:低電平揚聲器BL和三極管Q4，三極管Q4集電極接地，基極與單片機相連，發射極與低電平揚聲器BL相連。
[0009]本實用新型的一種基于濕度傳感器的自動澆花系統與現有技術相比所產生的有?效果是:
[0010]采用本實用新型的自動澆花系統，能根據濕度傳感器檢測的濕度值，實現大棚種植的蔬菜澆水的無人值守自動完成，省時省力。
【附圖說明】
[0011]附圖1是本實用新型的電路原理圖；
[0012]附圖2是本實用新型的電路功能框圖。
[0013]圖中，1、功能按鍵電路，2、單片機，3、數碼管顯示電路，4、濕度傳感器，5、報警電路。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖1-2，對本實用新型的一種基于濕度傳感器的自動澆花系統作以下詳細說明。
[0015]如附圖1、2所示，本實用新型的一種基于濕度傳感器的自動澆花系統，包括功能按鍵電路1、單片機2、數碼管顯示電路3、HR202電阻型濕度傳感器4、報警電路5和電磁繼電器，所述單片機型號為AT89C51，單片機2由供電電源VCC供電，單片機2的輸入端與功能按鍵電路I濕度傳感器4相連，輸出端與數碼管顯示電路3和報警電路5相連，單片機2輸出端還通過電磁繼電器與水栗相連。濕度傳感器選用HR202電阻型濕度傳感器。
[0016]所涉及的功能按鍵電路I包括:與單片機2相連的S1、S2、S3和S4四個按鍵，每個按鍵都有固定的按鍵標識，所述的按鍵標識與單片機2的控制指令相對應，單片機2讀取功能按鍵電路I輸入的按鍵指令，按鍵指令觸發后，單片機2結合HR202電阻型濕度傳感器4輸入的濕度值，控制電磁繼電器的通斷，進而控制水栗的啟停:
[0017]S1:功能鍵，顯示濕度值、報警上限、報警下限三態循環。
[0018]S2:遞增鍵，當顯示濕度報警上下限時，按此鍵則顯示的報警上限和下限增I。
[0019]S3:遞減鍵，當顯示濕度報警上下限時，按此鍵則顯示的報警上限和下限減I。
[0020]S4:儲存鍵，當顯示濕度報警上下限時，按完遞增或遞減鍵后按此鍵可將新設定的報警限保存。
[0021]所涉及的數碼管顯示電路3包括:功率放大集成塊、數碼管UB1、數碼管UB2、數碼管UB3、三極管Ql、三極管Q2和三極管Q3，功率放大集成塊型號為ULN2803，功率放大集成塊采用AP=DIP18，AFW=S0L18封裝方式，功率放大集成塊與單片機2相連，數碼管UB1、數碼管UB2和數碼管UB3的段選引腳對應與功率放大集成塊相連，數碼管UB1、數碼管UB2和數碼管UB3的位選引腳對應與三極管Ql、三極管Q2和三極管Q3的基極相連，三極管Ql、三極管Q2和三極管Q3的集電極對應與單片機相連，三極管Ql與三極管Q3的發射極相連，三極管Q2的發射極接地。
[0022]所涉及的報警電路5包括:低電平揚聲器BL和三極管Q4，三極管Q4集電極接地，基極與單片機2相連，發射極與低電平揚聲器BL相連。當濕度達到或超過上下限時，單片機2就會輸出一個低電平，使低電平揚聲器BL發出報警信號，說明濕度已經超過規定的上下限值，外部水栗輸出設備應該啟動進行相應的措施。只用在人按下復位按鈕或濕度在允許的范圍內報警電路5才不會觸動。
【主權項】
1.一種基于濕度傳感器的自動澆花系統，其特征在于，包括功能按鍵電路、單片機、數碼管顯示電路、濕度傳感器、報警電路和電磁繼電器，所述單片機由供電電源VCC供電，單片機的輸入端與功能按鍵電路和濕度傳感器相連，輸出端與數碼管顯示電路和報警電路相連，單片機輸出端還通過電磁繼電器與水栗相連； 所述數碼管顯示電路包括:功率放大集成塊、數碼管UB1、數碼管UB2、數碼管UB3、三極管Ql、三極管Q2和三極管Q3，功率放大集成塊與單片機相連，數碼管UBl、UB2和UB3的段選引腳對應與功率放大集成塊相連，數碼管UBl、數碼管UB2和數碼管UB3的位選引腳對應與三極管Ql、三極管Q2和三極管Q3的基極相連，三極管Ql、三極管Q2和三極管Q3的集電極對應與單片機相連，三極管Ql與三極管Q3的發射極相連，三極管Q2的發射極接地。2.根據權利要求1所述的一種基于濕度傳感器的自動澆花系統，其特征在于，所述濕度傳感器為HR202電阻型濕度傳感器。3.根據權利要求1或2所述的一種基于濕度傳感器的自動澆花系統，其特征在于，所述報警電路包括:低電平揚聲器BL和三極管Q4，三極管Q4集電極接地，基極與單片機相連，發射極與低電平揚聲器BL相連。
【專利摘要】本實用新型提供一種基于濕度傳感器的自動澆花系統，屬于軍事后勤保障領域。其結構包括功能按鍵電路、單片機、數碼管顯示電路、濕度傳感器、報警電路和電磁繼電器，所述單片機由供電電源VCC供電，單片機的輸入端與功能按鍵電路和濕度傳感器相連，輸出端與數碼管顯示電路和報警電路相連，單片機輸出端還通過電磁繼電器與水泵相連；所述數碼管顯示電路包括：功率放大集成塊、數碼管UB1、數碼管UB2、數碼管UB3、三極管Q1、三極管Q2和三極管Q3。采用本實用新型的自動澆花系統，能根據濕度傳感器檢測的濕度值，實現大棚種植的蔬菜澆水的無人值守自動完成，省時省力。
【IPC分類】A01G25/16, A01G9/24
【公開號】CN
【申請號】CN
【發明人】慕佩洲, 吳錦鑫, 張騰蛟, 仵朝陽, 葉程華, 丁星辰
【申請人】中國人民解放軍裝甲兵工程學院
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月30日
電阻式濕度傳感器,又稱為濕敏電阻，是利用濕敏元件的電氣特性（如電阻值），隨濕度的變化而變化的原理進行濕度測量的傳感器，濕敏元件一般是在絕緣物上浸漬吸濕性物質，或者通過蒸發、涂覆等工藝制備一層金屬、半導體、高分子薄膜和粉末狀顆粒而制作的，在濕敏元件的吸濕和脫濕過程中，水分子分解出的離子H+的傳導狀態發生變化，從而使元件的電阻值隨濕度而變化。
目前主要的電阻式濕度傳感器依然廣泛應用于一些家用、商用產品領域，市場需求依然巨大。主要的廠商有韓國三瑩、國產奧松、日本北陸、日本神榮、國產煒盛等。工采網引進了韓國三瑩的電阻型高分子濕度傳感器 - SYH-2R，可用于替代各大品牌同類型的產品，如奧松HR202，神榮C5-M3、CL-M52R等。該傳感器的功能很有吸引力（例如無需校準、電阻型濕度傳感器互換性高），同時：SYH-2R 拓寬了應用范圍，可用于家具、HVAC和汽車。
SYH-2R 涂有獲得專利的聚合物涂層，可用于要求苛刻（-20°C?85°C）且經常發生冷凝和化學蒸汽的環境。SYH-2R 可以通過 ADC 或 RFC 直接連接到 μ -com，將電阻變化轉換為電壓或頻率，也可以通過振蕩器將其模塊化為電壓輸出。
SYH-2R和HR202等型號做一些參數對比，簡單介紹下韓國三瑩濕度傳感器SYH-2R的優勢。
從表格上看，SYH-2R具有濕度測量范圍寬，精度高，工作溫濕度范圍寬等優勢。
SYH-2R應用電路和使用方法介紹
1.電阻式濕度傳感器SYH-2R電路設計
電阻式濕度傳感器的濕度檢測有兩種方法。一種是使用運算放大器，另一種是使用ADC/RFC內置u-COM。由于ADC內置u-COM電路設計簡單，使用方便，所以通常采用它。
傳感器的頻率為100?～10?（推薦1?），測量電壓必須為交流電壓，最高電壓為5V（推薦1VRMS）。焊接時，傳感器表面不得用手觸摸，也不得被助焊劑或煙霧污染。
1）運算放大器的使用
→用交流電（AC）測量傳感器的電阻變化后，用交直流整流電路將其轉換成電壓
2）ADC內置u-COM的使用
→與傳感器、熱敏電阻組成恒壓電橋電路進行溫度補償，并將其轉換成電壓
3）RFC內置u-COM的使用
→電容充放電電路將傳感器的電阻變化轉化為頻率
運算放大器的使用
?
2.1振蕩電路
1）正弦波
2）脈沖波
2.2濕度檢測
Vin：正弦波（1?，1V RMS）或脈沖波（占空比50%）
C：非極性（BP或陶瓷）電容器
RH：濕度傳感器（GB21-G或GB21-C系列）
Rp：低濕度區域對數轉換（大于1?）
RS：高濕度區域輸出控制（小于200歐姆）
2.3溫度補償
?1）熱敏電阻方法
2）二極管的方法
使用ADC內置u-COM
使用RFC內置u-COM
轉載請注明出處：傳感器應用_儀器儀表應用 – 工采資訊
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