电子设计工程ring第21Vol.21第13No.内部结构

研究方向：嵌入式系统。 温度和湿度影响着人们的身体健康、食品储存、仪器寿命、实验数据等生活和工作的诸多方面。 传统的模拟温湿度传感器测量精度低，需要复杂的校准和标定，以及复杂的信号调理电路和模数转换电路，应用非常不方便。 DT11是一款带校准数字信号输出的温湿度复合传感器。 它采用专用数字模块采集技术和先进的温湿度传感技术，具有极高的可靠性和优异的长期稳定性。 广泛应用于实验室、工业、环保、卫生防疫、仓储运输、温室大棚等领域。 DHT11的工作原理以及驱动DT11数字温湿度传感器的内部结构如图所示。 它包括电阻式湿度传感元件和TC温度测量元件，并连接到高性能微控制器。 因此该传感器具有响应速度快、抗干扰能力强、性价比高等优点。 每个 DT11 传感器都在极其精确的湿度校准室中进行校准。 校准系数以程序的形式存储在OTP存储器中。 在处理检测信号时，传感器内部会调用这些校准系数。 DT11采用单线串行接口，使系统集成变得简单、快速，引脚单排引脚封装。 其引脚说明如表所示。 DT11数字温度传感器串行单线双向接口，其典型应用电路如图所示。 DATA用于微处理器和DT11之间的通信和同步。 它采用单总线数据格式。 一次完整的数据传输为40位，高位先出。

具体数据格式为：8位湿度整数数据+8位湿度小数数据+8位温度整数数据+8位温度小数数据+8位校验和。 数据传输正确时，校验和数据等于《8位湿度整数数据+引脚描述 Tab.n 名称注释 DD 电源 DATA 串行数据，单总线接地，电源负极 - 83 -》《电子设计工程》 《2013年第13期DHT与微处理器通信流程Fig...bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据》最终得到的结果是DHT11与微处理器的通信过程如图所示[ 4-5]传感器上电后，等待度过不稳定状态，在此期间不发送任何指令，之后单片机向DHT11发送启动信号，DHT11从低功耗模式变为高速模式等待主机启动信号结束后，DHT11发送相应的信号，并发出位数据，总线空闲状态为高电平，主机拉低总线发送启动信号，等待DHT11响应。 主机将总线拉低18ms以上，以确保DHT11能够检测到启动信号。 DHT11接收主机的启动信号，等待主机的启动信号结束，然后发送出去后，准备读取DHT11的响应信号。 主机发出启动信号后，可以切换到输入模式或输出高电平，总线被上拉电阻拉高。

DHT11发送响应信号后，总线被拉高并持续μs。 数据“”和“1”由高电平的长度决定。 如图所示，温湿度读取子程序如下（基于）：(void)(); ( ); DHT典型应用电路（14）； / 主机拉低(); 总线被上拉电阻拉高。 机器延时(); (); (); (); 判断从机响应信号，判断从机是否有低电平响应信号，如果没有响应则跳出，如果响应则向下运行 while (!(())); 判断从机是否发送80的低电平响应信号，是否结束while((()))； 判断从机是否发送80高电平，如果发送则进入数据接收状态。 数据接收状态COM(); 位数据=； COM(); =; COM(); =; COM(); =; COM(); =; ( ); 主机设置为输出（）； (+ +); 数据验证 if (==) =; =; -84-=； =; _温度； DHT11在无线温湿度传感器网络中的应用 2.1 无线传感器网络节点 硬件设计 温度和湿度往往是很多监测网络或系统中需要监测的重要参数。

无线监控网络由多个分布式无线传感器节点和控制终端组成。 无线传感器节点负责采集温湿度数据，然后通过无线网络发送至网络控制终端。 如图所示，无线网络节点由以下四部分组成：控制器、无线收发器、温湿度传感器DH11和电源模块[6-7]数字温湿度传感器DH11可以通过以下方式连接到单片机：单总线，可以传输时钟信号，也可以传输数据信号。 节点通过USB接口进行数据上传操作。 该芯片用于实现US转串口功能。 它是一款高性能US转串口UAR接口芯片。 通过此US接口电路可以将数据上传至计算机。 为了进一步对数据进行操作，与以往传感器与单片机之间的接口设计相比，不需要信号转换、A/D转换等电路，使得传感器节点的硬件设计变得简单。 2.2 无线传感器网络节点软件设计 单片机按照预定时间每隔一段时间向DH11发送启动信号，对读取到的温湿度信息进行整理和验证，然后通过无线收发模块发送到控制终端。 无线传感器节点负责温湿度信息的采集、验证和传输。 它利用定时器中断来完成采集任务。 本设计采用每10分钟采集一次数据，每次对三组数据进行平均，以提高准确性。

为了降低功耗，节点不工作时处于休眠状态。 当进入定时中断时，从休眠状态唤醒，启动各芯片完成温湿度数据采集和传输。 完成工作后，进入休眠状态。 其工作流程图如图所示。 2.3 无线温湿度传感器网络节点实际测试通过无线温湿度传感器节点检测一段时间内温室蔬菜内部环境采集的温湿度数据如表所示。 从实际测试可以看出，所设计的无线温湿度传感器网络节点可以进行实际的温湿度检测，并且可以采用多个节点组成网络来实现对大棚蔬菜内部环境的整体温湿度检测。 。 DH11将温湿度信息采集过程集成到一个传感器中，采用单总线控制直接输出数字信号，大大降低了应用电路的复杂度和体积。 并且DH11具有响应速度快、抗干扰能力强、性价比高等优点。 其在无线网络传感器节点上的应用加上无线收发芯片使得数据采集节点更加移动灵活。 因此，基于DH11[9-10]设计的无线网络传感器节点广泛应用于实验室、工业环保、卫生防疫、仓储、交通、博物馆温室等领域。 参考文献：-洪，艾翠珍．