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[分享] 基于 Arduino 的温度+湿度传感器

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发表于 2018-1-23 21:22:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 feixiang20 于 2018-1-23 21:25 编辑

开发环境

硬件

Arduino uno r3 开发板,点我看Arduino各版本的比较,uno的第3个版本,也是目前市面上用于学习最多的板子,意大利原版的价格是20欧,淘宝山寨板的价格是20元左右。
温度湿度传感器,型号DHT11,几块钱,淘宝上都有。
杜邦线,1块钱10根(注意分公母,区别是插还是被插)。
针排,1块钱很多根,结合杜邦线连接板子和传感器。
USB线,特制的,方口的一头接板子,另一头接电脑(供电和调试),板子一般都会送。
软件

Arduino IDE 最新版,点我下载
用于MacOS的USB转串口驱动,点我下载
文档

DHT11说明书,点我下载
Arduino 原理图,点我下载
Arduino 板子简介

操作步骤硬件
  • Arduino 5V供电,直接用USB线接入电脑即可。红灯和绿灯会亮。
  • DHT11有3个引脚,分别是VDD, DATA, GND,用3根杜邦线连接后,根据颜色连接Arduino的引脚,对应关系是VDD接5V,DATA接Digital口的任一个(2~13),GND接GND(地线)。
  • 注意:要连接DHT11和板子,需要用到针排和杜邦线。将杜邦线扯开一点,因为板子上需要用到的3个引脚距离有点远,将要用到的3个针排一个个扯开,使劲儿将中间的黑塑料撸到中间,让两头露出的针一样多,以便两边都容易插的稳固一些。所以连接的方式是:板子的三个引脚–>针排<–>杜邦线<–>DHT11。
  • 注意不要将VDD和GND接反了,以防板子或模块被烧。
  • 接完的效果如图:

程序
  • 启动Arduino IDE
  • 设置偏好,比如语言和项目保存路径,如图:
  • 检查驱动是否安装正确,在Tools –> Ports 下查看是否有串口,如如果下图这样:
    那可能是驱动没有安装好。否则应该出现一个类似/dev/xxxSerial的选项。MacOS还需要执行 nvram boot-args=”kext-dev-mode=1” 并重启。
  • 确认Tools-> Board 选中的是 Arduino Uno 这一项。
  • 默认的新项目是这样的,如下图:

    一个 setup()函数和一个loop()函数,分别用于初始化和主逻辑。而loop()是会一直死循环执行的。

  • 这里提一下工具栏各项的功能:
    对号:编译代码
    向右的箭头:上传二进制文件到板子上
    文件图标:新建项目窗口
    向上的箭头:打开例子代码,IDE自带了几十个小例子。
    向下的箭头:保存代码
    右上角的放大镜:打开串口输出监视器,用于查看Serial.print()的输出,相当于debug的一种方式了。
    右上角的下拉三角的New Tab,可以添加新文件到项目中。

  • 具体代码:
  • 需要引用dht11的一个库,包括dht11.h和dht11.cpp,具体参考 通过New Tab的方式加入项目中。
  • double Fahrenheit(double celsius)
  • {
  •         return 1.8 * celsius + 32;
  • }    //摄氏温度度转化为华氏温度

  • double Kelvin(double celsius)
  • {
  •         return celsius + 273.15;
  • }     //摄氏温度转化为开氏温度

  • // 露点(点在此温度时,空气饱和并产生露珠)
  • double dewPoint(double celsius, double humidity)
  • {
  •         double A0= 373.15/(273.15 + celsius);
  •         double SUM = -7.90298 * (A0-1);
  •         SUM += 5.02808 * log10(A0);
  •         SUM += -1.3816e-7 * (pow(10, (11.344*(1-1/A0)))-1) ;
  •         SUM += 8.1328e-3 * (pow(10,(-3.49149*(A0-1)))-1) ;
  •         SUM += log10(1013.246);
  •         double VP = pow(10, SUM-3) * humidity;
  •         double T = log(VP/0.61078);   // temp var
  •         return (241.88 * T) / (17.558-T);
  • }

  • // 快速计算露点,速度是5倍dewPoint()
  • double dewPointFast(double celsius, double humidity)
  • {
  •         double a = 17.271;
  •         double b = 237.7;
  •         double temp = (a * celsius) / (b + celsius) + log(humidity/100);
  •         double Td = (b * temp) / (a - temp);
  •         return Td;
  • }

  • #include "dht11.h"

  • dht11 DHT11;

  • #define DHT11PIN 4

  • void setup()
  • {
  •   Serial.begin(9600);
  •   Serial.println("DHT11 TEST PROGRAM ");
  •   Serial.print("LIBRARY VERSION: ");
  •   Serial.println(DHT11LIB_VERSION);
  •   Serial.println();
  • }

  • void loop()
  • {
  •   Serial.println("\n");

  •   int chk = DHT11.read(DHT11PIN);

  •   Serial.print("Read sensor: ");
  •   switch (chk)
  •   {
  •     case DHTLIB_OK:
  •                 Serial.println("OK");
  •                 break;
  •     case DHTLIB_ERROR_CHECKSUM:
  •                 Serial.println("Checksum error");
  •                 break;
  •     case DHTLIB_ERROR_TIMEOUT:
  •                 Serial.println("Time out error");
  •                 break;
  •     default:
  •                 Serial.println("Unknown error");
  •                 break;
  •   }

  •   Serial.print("Humidity (%): ");
  •   Serial.println((float)DHT11.humidity, 2);

  •   Serial.print("Temperature (oC): ");
  •   Serial.println((float)DHT11.temperature, 2);

  •   Serial.print("Temperature (oF): ");
  •   Serial.println(Fahrenheit(DHT11.temperature), 2);

  •   Serial.print("Temperature (K): ");
  •   Serial.println(Kelvin(DHT11.temperature), 2);

  •   Serial.print("Dew Point (oC): ");
  •   Serial.println(dewPoint(DHT11.temperature, DHT11.humidity));

  •   Serial.print("Dew PointFast (oC): ");
  •   Serial.println(dewPointFast(DHT11.temperature, DHT11.humidity));

  •   delay(2000);
  • }

编译并上传到板子上,打开串口监视器,可以看到温度和湿度的输出,还是很快的:

可以看到温度摄氏 24度,湿度13%(北京还是挺干燥的,赶紧打开了加湿器),自制温度计就这样完成了。中午去买了一个蓝牙模块,接下来想通过蓝牙把温度传给手机。

总结
  • 由于不懂电路知识,看不懂原理图,接哪个引脚都花了很长时间。
  • DHT11的输出一共有40位数据,高位先出,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校验和。检验和是前4个8位数据相加结果的后8位。
  • 没有相应的驱动导致找不到串口花费了不少时间。

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 楼主| 发表于 2018-1-23 21:30:57 | 显示全部楼层
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