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

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項目概述

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

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器，采用專用的數(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期穩(wěn)定性，內(nèi)部包含一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件。DHT11傳感器都經(jīng)過實驗室校準，校準系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。采用單線制串行接口，超小的體積、極低的功耗，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷，信號傳輸距離可達20米以上。

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

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（進階篇—3）

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項目架構(gòu)

溫濕度測量系統(tǒng)框圖如下圖所示：

在整個系統(tǒng)中，Arduino Uno作為下位機，負責DHT11的讀寫以及數(shù)據(jù)傳輸，LabVIEW編寫的顯示軟件作為上位機，上下位機利用USB-TTL接口實現(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。濕度測量系統(tǒng)硬件連接圖如下所示：

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Arduino功能設(shè)計 

Arduino Uno控制器負責讀取LabVIEW上位機發(fā)來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)，通過串口發(fā)送回上位機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)   //不斷檢測串口是否有數(shù)據(jù)   {        receive_data();            //接受串口數(shù)據(jù)        test_do_data();               //測試數(shù)據(jù)是否正確并更新標志位   }}void receive_data(void)       {   int i ;   for(i=0;i<3;i++)   {      comdata[i] =Serial.read();      //延時一會，讓串口緩存準備好下一個字節(jié)，不延時可能會導致數(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

LabVIEW上位機部分需要完成以下功能：

1、向下位機Arduino控制器發(fā)送溫度采集命令，Arduino控制器通過串口接收上位機命令，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Arduino控制器發(fā)送濕度采集命令，Arduino控制器通過串口接收上位機命令，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

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

5.2、程序框圖設(shè)計

LabVIEW上位機主程序的結(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，通過設(shè)置的串口號來初始化串口通信。然后，程序進入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為校驗幀，0X11為溫度采集命令碼，0X10為濕度采集命令碼。LabVIEW上位機程序框圖如下圖所示：