LabVIEW控制Arduino采集DHT11溫濕度數(shù)值（進(jìn)階篇—4）

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項(xiàng)目概述

在多數(shù)情況下，測(cè)量溫度的同時(shí)需要測(cè)量濕度，本篇博文將介紹使用DHT11溫濕度傳感器、Arduino Uno和LabVIEW組成溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，可用于糧倉(cāng)等場(chǎng)合的溫濕度監(jiān)控。

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，采用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，內(nèi)部包含一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件。DHT11傳感器都經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。采用單線制串行接口，超小的體積、極低的功耗，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上。

關(guān)于LabVIEW控制Arduino在基礎(chǔ)篇已經(jīng)講解過(guò)很多種類(lèi)溫度傳感器的采集方法。具體可參見(jiàn)以下鏈接：

LabVIEW控制Arduino采集LM35溫度傳感器數(shù)值（基礎(chǔ)篇—12）

LabVIEW控制Arduino采集熱敏電阻溫度數(shù)值（基礎(chǔ)篇—13）

LabVIEW控制Arduino采集多路DS18B20溫度數(shù)值（進(jìn)階篇—3）

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項(xiàng)目架構(gòu)

溫濕度測(cè)量系統(tǒng)框圖如下圖所示：

在整個(gè)系統(tǒng)中，Arduino Uno作為下位機(jī)，負(fù)責(zé)DHT11的讀寫(xiě)以及數(shù)據(jù)傳輸，LabVIEW編寫(xiě)的顯示軟件作為上位機(jī)，上下位機(jī)利用USB-TTL接口實(shí)現(xiàn)通信。

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硬件環(huán)境

需要將將DHT11溫濕度模塊的VCC、GND、DOUT引腳分別接至Arduino Uno控制板上的+5V、GND、數(shù)字端口2，還需要在DOUT與VCC之間串聯(lián)5KΩ的上拉電阻。濕度測(cè)量系統(tǒng)硬件連接圖如下所示：

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Arduino功能設(shè)計(jì) 

Arduino Uno控制器負(fù)責(zé)讀取LabVIEW上位機(jī)發(fā)來(lái)的溫度和濕度采集命令，并讀取DHT11從而獲取溫度或濕度的數(shù)據(jù)，通過(guò)串口發(fā)送回上位機(jī)LabVIEW軟件。ArduinoUno控制器的程序代碼如代碼如下所示：

#include <dht11.h> #define Temperature_COMMAND  0x10   //采集命令字#define Humidity_COMMAND     0x11   //采集命令字
/*-----( Declare objects )-----*/dht11 DHT11;
/*-----( Declare Constants, Pin Numbers )-----*/#define DHT11PIN 2
byte comdata[3]={0};      //定義數(shù)組數(shù)據(jù)，存放串口接收數(shù)據(jù) void receive_data(void);      //接受串口數(shù)據(jù)void test_do_data(void);         //測(cè)試串口數(shù)據(jù)是否正確，并更新數(shù)據(jù) void setup(){  Serial.begin(9600);      
}void loop(){  while (Serial.available() > 0)   //不斷檢測(cè)串口是否有數(shù)據(jù)   {        receive_data();            //接受串口數(shù)據(jù)        test_do_data();               //測(cè)試數(shù)據(jù)是否正確并更新標(biāo)志位   }}void receive_data(void)       {   int i ;   for(i=0;i<3;i++)   {      comdata[i] =Serial.read();      //延時(shí)一會(huì)，讓串口緩存準(zhǔn)備好下一個(gè)字節(jié)，不延時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，       delay(2);   }} void test_do_data(void){  if(comdata[0] == 0x55)            //0x55和0xAA均為判斷是否為有效命令   {     if(comdata[1] == 0xAA)     {        switch (comdata[2])        {            case Temperature_COMMAND:             DHT11.read(DHT11PIN);            Serial.println((float)DHT11.temperature, 2);             break;            case Humidity_COMMAND:              DHT11.read(DHT11PIN);            Serial.println((float)DHT11.humidity, 2);             break;
        }      }   }}

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LabVIEW功能設(shè)計(jì)

LabVIEW上位機(jī)部分需要完成以下功能：

1、向下位機(jī)Arduino控制器發(fā)送溫度采集命令，Arduino控制器通過(guò)串口接收上位機(jī)命令，完成溫度數(shù)據(jù)的采集之后將數(shù)據(jù)回傳，LabVIEW軟件將回傳的溫度數(shù)據(jù)顯示在前面板上；

2、向下位機(jī)Arduino控制器發(fā)送濕度采集命令，Arduino控制器通過(guò)串口接收上位機(jī)命令，完成濕度數(shù)據(jù)的采集之后將數(shù)據(jù)回傳，LabVIEW軟件將回傳的濕度數(shù)據(jù)顯示在前面板上。

5.1、前面板設(shè)計(jì)

LabVIEW前面板分為溫度和濕度顯示，溫濕度測(cè)量系統(tǒng)的LabVIEW上位機(jī)前面板如下圖所示：

5.2、程序框圖設(shè)計(jì)

LabVIEW上位機(jī)主程序的結(jié)構(gòu)為順序結(jié)構(gòu)+While循環(huán)。首先，在順序結(jié)構(gòu)中的第-幀中，通過(guò)設(shè)置的串口號(hào)來(lái)初始化串口通信。然后，程序進(jìn)入While循環(huán)和順序結(jié)構(gòu)，依次向Arduino Uno控制器發(fā)送溫度和濕度測(cè)量的命令碼，接收到返回的溫度和濕度數(shù)據(jù)之后，顯示在前面板上。最后，關(guān)閉串口通信。

為了保證通信的正確性，在數(shù)據(jù)幀中設(shè)置0X55和0XAA為校驗(yàn)幀，0X11為溫度采集命令碼，0X10為濕度采集命令碼。LabVIEW上位機(jī)程序框圖如下圖所示：