环球观焦点:LabVIEW控制Arduino采集DHT11温湿度数值(进阶篇—4)
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(资料图片仅供参考)
项目概述
在多数情况下,测量温度的同时需要测量湿度,本篇博文将介绍使用DHT11温湿度传感器、Arduino Uno和LabVIEW组成温湿度测量系统,可用于粮仓等场合的温湿度监控。
DHT11数字温湿度传感器,是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,采用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性,内部包含一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件。DHT11传感器都经过实验室校准,校准系数以程序的形式储存在OTP内存中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。采用单线制串行接口,超小的体积、极低的功耗,使系统集成变得简易快捷,信号传输距离可达20米以上。
关于LabVIEW控制Arduino在基础篇已经讲解过很多种类温度传感器的采集方法。具体可参见以下链接:
LabVIEW控制Arduino采集LM35温度传感器数值(基础篇—12)
LabVIEW控制Arduino采集热敏电阻温度数值(基础篇—13)
LabVIEW控制Arduino采集多路DS18B20温度数值(进阶篇—3)
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项目架构
温湿度测量系统框图如下图所示:
在整个系统中,Arduino Uno作为下位机,负责DHT11的读写以及数据传输,LabVIEW编写的显示软件作为上位机,上下位机利用USB-TTL接口实现通信。
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硬件环境
需要将将DHT11温湿度模块的VCC、GND、DOUT引脚分别接至Arduino Uno控制板上的+5V、GND、数字端口2,还需要在DOUT与VCC之间串联5KΩ的上拉电阻。湿度测量系统硬件连接图如下所示:
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Arduino功能设计
Arduino Uno控制器负责读取LabVIEW上位机发来的温度和湿度采集命令,并读取DHT11从而获取温度或湿度的数据,通过串口发送回上位机LabVIEW软件。ArduinoUno控制器的程序代码如代码如下所示:
#include#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 2byte comdata[3]={0}; //定义数组数据,存放串口接收数据void receive_data(void); //接受串口数据void test_do_data(void); //测试串口数据是否正确,并更新数据void setup(){Serial.begin(9600); }void loop(){while (Serial.available() > 0) //不断检测串口是否有数据{receive_data(); //接受串口数据test_do_data(); //测试数据是否正确并更新标志位}}void receive_data(void) {int i ;for(i=0;i<3;i++){comdata[i] =Serial.read();//延时一会,让串口缓存准备好下一个字节,不延时可能会导致数据丢失,delay(2);}}void test_do_data(void){if(comdata[0] == 0x55) //0x55和0xAA均为判断是否为有效命令{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功能设计
LabVIEW上位机部分需要完成以下功能:
1、向下位机Arduino控制器发送温度采集命令,Arduino控制器通过串口接收上位机命令,完成温度数据的采集之后将数据回传,LabVIEW软件将回传的温度数据显示在前面板上;
2、向下位机Arduino控制器发送湿度采集命令,Arduino控制器通过串口接收上位机命令,完成湿度数据的采集之后将数据回传,LabVIEW软件将回传的湿度数据显示在前面板上。
5.1、前面板设计
LabVIEW前面板分为温度和湿度显示,温湿度测量系统的LabVIEW上位机前面板如下图所示:
5.2、程序框图设计
LabVIEW上位机主程序的结构为顺序结构+While循环。首先,在顺序结构中的第-帧中,通过设置的串口号来初始化串口通信。然后,程序进入While循环和顺序结构,依次向Arduino Uno控制器发送温度和湿度测量的命令码,接收到返回的温度和湿度数据之后,显示在前面板上。最后,关闭串口通信。
为了保证通信的正确性,在数据帧中设置0X55和0XAA为校验帧,0X11为温度采集命令码,0X10为湿度采集命令码。LabVIEW上位机程序框图如下图所示:
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