LabVIEW控制Arduino采集DHT11温湿度数值（进阶篇—4）

1、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。

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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）
2、项目架构
温湿度测量系统框图如下图所示：

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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。
项目工程下载请参见：LabVIEW控制Arduino采集DHT11温湿度数值-单片机文档类资源
3、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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4、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 <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;

        }
      }
   }
} 
复制代码

5、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：

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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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项目工程下载请参见：LabVIEW控制Arduino采集DHT11温湿度数值-单片机文档类资源