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[项目] LabVIEW控制Arduino采集DHT11温湿度数值(进阶篇—4)

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本帖最后由 不脱发的程序猿 于 2022-6-7 22:23 编辑

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。
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:
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:
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:
  1. #include <dht11.h>
  2. #define Temperature_COMMAND  0x10   //采集命令字
  3. #define Humidity_COMMAND     0x11   //采集命令字
  4. /*-----( Declare objects )-----*/
  5. dht11 DHT11;
  6. /*-----( Declare Constants, Pin Numbers )-----*/
  7. #define DHT11PIN 2
  8. byte comdata[3]={0};      //定义数组数据,存放串口接收数据
  9. void receive_data(void);      //接受串口数据
  10. void test_do_data(void);         //测试串口数据是否正确,并更新数据
  11. void setup()
  12. {
  13.   Serial.begin(9600);      
  14. }
  15. void loop()
  16. {
  17.   while (Serial.available() > 0)   //不断检测串口是否有数据
  18.    {
  19.         receive_data();            //接受串口数据
  20.         test_do_data();               //测试数据是否正确并更新标志位
  21.    }
  22. }
  23. void receive_data(void)      
  24. {
  25.    int i ;
  26.    for(i=0;i<3;i++)
  27.    {
  28.       comdata[i] =Serial.read();
  29.       //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,
  30.        delay(2);
  31.    }
  32. }
  33. void test_do_data(void)
  34. {
  35.   if(comdata[0] == 0x55)            //0x55和0xAA均为判断是否为有效命令
  36.    {
  37.      if(comdata[1] == 0xAA)
  38.      {
  39.         switch (comdata[2])
  40.         {
  41.             case Temperature_COMMAND:
  42.             DHT11.read(DHT11PIN);
  43.             Serial.println((float)DHT11.temperature, 2);
  44.             break;
  45.             case Humidity_COMMAND:  
  46.             DHT11.read(DHT11PIN);
  47.             Serial.println((float)DHT11.humidity, 2);
  48.             break;
  49.         }
  50.       }
  51.    }
  52. }
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:
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:
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

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